河道降雨量与水位自动监测系统方案

一、设计目的

由于我国的水灾频发，因此必须对江河、水库与湖泊的水位计降雨量进行监测，这种监测不但可为预防水灾、积极进行防汛决策提供大量可靠的数据及资料，同时还可以为防洪救灾和保护人民生命财产发挥重要作用。目前，国内不少水文站监测水位及降雨量仍采用人工方式，该方法不但存在测量人员的安全问题，而且还存在测量数据不准确及时效性不强的问题。为了解决上述问题，我司开发了一套水位与降雨量监测系统，此系统适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道等水文参数进行实时监测。监测内容包括：水位、降雨量,根据客户要求可以扩展到对流速、流量，水质及含沙量等参数的监测。水位与降雨量监测系统采用无线通讯方式实时传送监测数据，可以大大提高水文部门的工作效率。

二、系统组成

  水位与降雨量监测系统由监测中心、通信网络、采集设备、测量设备四部分组成。

1、监测中心：由服务器、公网专线（或移动专线）、数据采集软件组成。

2、通信网络：GPRS。

3、采集设备：采集器、网关、太阳能组件

4、测量设备：雨量传感器、超声波水位计

三、系统工作原理

雨量水位采集器向环境检测/监控仪器（雨量、水位传感器）发送取数指令，读取环境仪器（雨量、水位传感器）数据发送数据到采集模块，通过GPRS传送到远程服务器，配合后处理软件可以对采集的数据进行分析，可以使监测者实时的获得真实准确的监测数据。系统可以根据测量环境自动或者人工修改采样频率，并对用户预设的阈值设置报警信息，报警信息以短信方式发送到管理人员的手机上，管理人员依次判断是否发布预警。以下是系统工作原理示意图：

四、系统主要组成

4、1 硬件组成

 系统硬件组成由翻斗式雨量传感器、超声波水位传感器、太阳能套件等组成。

4、1、1 HL-YL系列翻斗式雨量筒

HL-YL系列雨量传感器用于观测自然界降雨量，其性能符合国家标准 GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》要求，其核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且容易清洗。

特点：

◆ 成本低

◆ 结构简单、低维护

主要技术参数：

承雨口尺寸：φ200mm； 刃口锐角：40o～45 o

分辨力：0.2mm

雨强范围：0.01mm～4mm/min（允许通过最大雨强 8mm/min）

测量准确度：≤±3%

供电电压：12～24V（当输出信号为 0～5V、0～10V，4～20mA 时） 

发讯方式：两路干簧管通、断信号输出

工作环境：环境温度：10-50℃

相对湿度：<95%(40℃)

尺寸：φ216mm×460mm

4、1、2  超声波水位传感器

超声波水位传感器，通过向目标发射超声波，并测量该脉冲的返回时间，从而计算出水位，可广泛应用于江河、湖波、海洋潮汐和水库等地的水位监测。

特点：

　　◆ 可适用于高腐蚀性、高污染的环境

　　◆ 低维护——无可拆除部件，有效降低维护时间和成本

　　◆ 无需重新校准

　　◆ 低能耗

　　◆ 工作温度范围宽（-40℃～+80℃），有着良好的环境适应性

主要技术参数：

传感器性能

　　量程：0～10m

　　精度：0.5%～1%

　　分辨率：3mm或 0.1%（取大者）

　　输出：4～20mA

防护等级：IP68

4、1、3前端监控设备

此单元由数据采集器、网关及周围设备组成。

 数据采集模块

8路标准输入：模拟输出式/0-5V/开关量；

2路数字量输入；

2路脉冲量输入：可接雨量传感器等；

采集精度：12位AD采样；

通信接口：RS485或无线433MHz(符合ZigBee通信协议)；

无线通信距离：2km（@空旷环境）；

供电方式：DC12V

网关

通信接口：RS485，无线433MHz或2.4GHz（支持ZigBee协议）,远传GPRS；支持手机APP配置参数

无线通信距离：2km（@空旷环境），中间可加路由、自组网；

供电方式：DC12V

周围设备

周围设备包括供电模块、浪涌模块及保护单元

供电模块保障生态监测浮标在海洋环境长期监测的电力自供应，满足各种仪器设备对电力的要求，可满足连续7天阴雨天有足够冗余的电量储备，供电部分采用充电控制器、太阳能板及免维修蓄电池，整套供电系统满足在太阳能无法正常工作时的电量储备。

浪涌模块能屏蔽外来的尖峰电流，保证整套系统的正常工作。

保护单元为一只IP66的户外防水箱以及IP68的航空插头，防水箱能杜绝外部粉尘及能承受强烈喷水，保证箱内部部件正常工作。

五、系统安装

此系统安装全部在陆地上进行，不涉及水下作业。安装方式一般为单条镀锌管固定在河边，测量仪器、前端监测设备及供电单元固定在镀锌管上；如果此系统加装了其他仪器，考虑到以后的维护工作，可以固定3-4条镀锌管，在顶部做一个平面。