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功能设计

在水闸上、下游挡墙外侧各安装1套雷达水位计,水闸屋顶布置个雨量计,水位及雨量监测数据的采集与传输主要是实时的完成水位、雨量数据的采集与处理,并按照设定的工作方式、时间间隔、增量范围将数据上传至扬压力监测站边缘计算终端,再由边缘计算终端统一打包上传到服务器。

1.现场设置及远程控制功能

在现场对监测站运行用到的参数进行设置,设置好后自动保存,掉电后不丢失;监测站可接收服务器端的命令,更改测站运行参数。

2.自动传输和召测应答相结合功能

(1)增量自报:当水位参量变化达到设定的增量值立即向中心报数。

(2)定时报数:即在水位参量无任何变化的情况下,当设定的定时报数间隔满足时,也自动上报一次雨情数据。

(3)召测应答:服务器端随时可以对水位站进行数据召测。

3.采集和传输频率

提供数据监测密度智能调整功能。监测站一般 15 分钟采集传输一次数据, 各站点还可根据情况对监测密度进行定制,例如汛期可对某种危险度较高的水利工程设定监测间隔为 5 分钟等。此外,系统可根据监测到的水位值、雨量值实时调整数据监测频率,当水位值、雨量值大于某特定阈值,将自动调高监测频率,使得对水位、降雨量的监测更为智能、有效。

测站架构

雨水情监测站设备有边缘计算终端、雨量计水位计、供电系统等。测站基本构架如图所示。边缘计算终端作为水闸数据汇集中心,每个水闸安装1个,除采集雨量、水位外,还接收扬压力、渗压监测数据。

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雨水情监测站基本构架

传输信道

根据现场网络条件,本系统的通信网络采用公共网络。

由各类传感器采集到的实时监测数据,通过公共网络转发到互联网,再由互联网传输到系统平台。

电源设计

根据现场条件,整体设备均采用太阳能供电方式。每个站点均采用1块功率为100W的太阳能板及1个12V100AH的蓄电池供电,在采用太阳能板浮充条件下保证设备长期正常工作。

防雷设计

在监测设备设计中,防雷是个重要和必须解决的问题。本系统防雷体系本着避、隔、导的次序和原则进行设计。避,即避开。最大限度地减少切割雷击磁力线,避免感应雷;隔,就是隔离,本系统所有电子设备都采用了3级防雷电路进行隔离,避免损害;导,就是引导,当有直击雷在设备附近时,通过避雷针引雷,并导入大地,以保护设备安全。

主要设备技术参数

水位、雨量监测站设备由雷达水位计、雨量计等组成。主要设备技术指标如下:

1.翻斗雨量计

(1)承雨口内径:Φ200mm±0.6mm;

(2)测量降水强度:0.01-4mm/min;

(3)分辨力:0.5mm;

(4)误差:≤±4%。

2.雷达水位计

(1)分辨率:0.1cm;

(2)测距:0-30m

(3)测距精度:±2mm

(4)测距分辨率:1mm

(5)工作电压:DC12V

(6)功耗:<80mA

(7)通讯协议:RS485,Modbus

(8)工作温度:-40℃~﹢80℃

(9)防护等级:IP68。

设备安装

1.安装要求

监测站的安装满足以下要求:

(1)水位计安装支架固定安装在水闸挡墙上;

(2)水位、雨量计安装位置开阔无遮挡物;

(3)各设备安装具备防水、防尘、防雷、防风、防锈等措施。

2.安装内容

在水闸上、下游挡墙外侧通过雷达水位计支架,固定安装雷达水位计,在水闸闸室屋顶开阔位置固定安装翻斗雨量计。安装方式需简便快捷,并且具有安全、防雷、防盗、便于维护的特点。

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3.施工过程

(1)建设安装杆

包括以下主要工作:

①横杆。挡墙墙面上安装定制雷达水位计横杆,为了保证安装杆的稳定性,采用M8膨胀螺丝固定。

(2)安装雷达水位计

包括以下主要工作:

①固定好水位计探头,调节好探头的角度,需要经过测试才能完成。为了保持探头的角度在风力强劲的情况下也不会改变或者晃动,必须将探头固定牢固。

②接好数据线。

(3)安装雨量计

包括以下主要工作:

①安装固定仪器,调整承雨口水平,并将仪器固定;

②调整支架水平,取下不锈钢外筒,检查和调整支架上的水平泡的气泡是否居于中间位置,处于中间位置则安装成功。

(4)收尾工作

包括以下主要工作:

①垃圾清运,场地平整;

②接好通讯数据线。

调试工程

1.检测各设备电源和数据通讯线连接是否正确;

2.水位计调试:根据现场情况,将水位计探头角度调整好,按规定测试;

3.通讯调试:调试传感器与边缘计算终端的数据传输是否正常。

4.整机调试:需按照现场安装调试内容逐项进行调试。

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