**河道固定式纜道雷達(dá)流量監(jiān)測方案

時(shí)間：2021-12-10作者：深圳市圣凱安科技有限公司瀏覽：52

**河道固定式纜道雷達(dá)流量監(jiān)測方案

一、在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

1.1 基本情況

隨著國家發(fā)展水資源越來越緊，同時(shí)水污染加重，可利用水源越發(fā)**。中小河流在線流量監(jiān)測重要性較顯**。

河流在線流量監(jiān)測，可實(shí)時(shí)掌握可用水資源；

河流在線流量監(jiān)測，可通過水閘等調(diào)配縣市級(jí)流域水量；

河流在線流量監(jiān)測，可了解污水走向，提供決策依據(jù)；

河流在線流量監(jiān)測，在山洪和臺(tái)風(fēng)期間掌握各河道流量防范“天災(zāi)”。



1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

流量站新建全自動(dòng)的流量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)河段斷面流量流速的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，并且將流量計(jì)算的水位、流速、流量信息等數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式傳送到相關(guān)中心平臺(tái)。



1.3 設(shè)計(jì)原則

（1）實(shí)時(shí)性、容錯(cuò)性

實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場中的流速、水文等信息，會(huì)同斷面數(shù)據(jù)能及時(shí)獲得流量信息，并將其存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和較高的處理效率，對(duì)訪問的響應(yīng)時(shí)間要短；采集接口的實(shí)時(shí)性好，能滿足其應(yīng)用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分鐘之間（可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定）；采集接口的實(shí)時(shí)性不能影響控制系統(tǒng)的性能。采集通信方式在具備條件的場合，實(shí)現(xiàn)冗余；采集軟件要有容錯(cuò)處理機(jī)制；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有容錯(cuò)能力，根據(jù)具體的硬件條件實(shí)現(xiàn)冗余。



（2）完整性、標(biāo)準(zhǔn)化

信息的傳輸與處理遵循標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議，以保證信息的相對(duì)完整性與一致性。對(duì)采集方式、采集設(shè)備盡量采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和型號(hào), 堅(jiān)持系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)展性。建立一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)充、易管理、升級(jí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。不僅僅要做到配置上的**，較主要的是開發(fā)上和應(yīng)用上的**。



（3）安全性、可靠性

在操作上嚴(yán)格權(quán)限管理。系統(tǒng)應(yīng)提供審計(jì)跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，對(duì)出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問題提供調(diào)查的依據(jù)和手段；系統(tǒng)應(yīng)具備事務(wù)日志功能。保證在惡劣天氣條件下能正常運(yùn)行，確保采集通信信道暢通。

1.4 系統(tǒng)功能

能對(duì)斷面流速、水溫、流向、水位等進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測；

（2）能根據(jù)實(shí)時(shí)采集的流速、水位，計(jì)算斷面流量；

（3）能實(shí)現(xiàn)水量數(shù)據(jù)采集、流量計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸?shù)墓δ埽?

（4）能將采集的水位、流速、流量和測站狀態(tài)信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮罩行模?

（5）可人工設(shè)定和修改斷面平均流速關(guān)系線。



二、項(xiàng)目概述

監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場為**河道，水位較大，河道斷面較寬且曲折，推薦使用非接觸式雷達(dá)水位計(jì)和雷達(dá)流速儀監(jiān)測水位、流速，用過流速面積法計(jì)算流量，然后數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，通過網(wǎng)站或者微信公眾號(hào)查看數(shù)據(jù)，終端機(jī)本地也可保存三年以上數(shù)據(jù)。

本實(shí)施方案遵循《河道流量測驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-2015）。







河道一般由以下幾個(gè)方面組成：

水位流量：雷達(dá)水位計(jì)監(jiān)測現(xiàn)場水深，雷達(dá)流速儀測量流速，流速面積法計(jì)算流量；

2、供電系統(tǒng)：用于給整套系統(tǒng)進(jìn)行供電、根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境可以選擇太陽能供電或者市電供電。

根據(jù)現(xiàn)場情況，考慮到是野外河流，計(jì)劃采用太陽能供電系統(tǒng)；

3、通信設(shè)備：可以通過遙測終端機(jī)將采集到的傳感器數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送至云端；

4、 數(shù)據(jù)查看：數(shù)據(jù)可以通過遙測終端機(jī)發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器，用戶可以通過云平臺(tái)或者手機(jī)瀏覽器遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)也可以發(fā)送至相應(yīng)監(jiān)管部門的服務(wù)器。







2.1數(shù)據(jù)傳輸方式：

光纖有線傳輸：采用光纖或者有線寬帶網(wǎng)絡(luò)。適合安裝點(diǎn)有網(wǎng)絡(luò)且下泄流量站點(diǎn)離的比較近的地方可以考慮采用這種方式；

2、GPRS/4G無線通信：采用GPRS或者4G信號(hào)將數(shù)據(jù)和視頻圖像傳輸至服務(wù)器。適合安裝點(diǎn)比較遠(yuǎn)、無法布線的場合；

3、北斗通信：采用北斗短報(bào)文進(jìn)行通信，遙測終端機(jī)采集到的數(shù)據(jù)通過北斗短報(bào)文的形式發(fā)送至一臺(tái)北斗接收機(jī)上，北斗接收機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。適合安裝點(diǎn)無網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的地方。

結(jié)合實(shí)際情況，現(xiàn)場采用GPRS無線傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)服務(wù)器。



2.2監(jiān)測站點(diǎn)的位置：

1．選點(diǎn)需要安裝在水流平穩(wěn)，無明顯漩渦回流的地方，順直河段。

2．雷達(dá)水位計(jì)和雷達(dá)流速儀安裝在空中，照向水面測量。

3．因?yàn)槭艿剞D(zhuǎn)偏向力影響，北半球向右偏，南半球向左偏，所以才會(huì)導(dǎo)致北半球右岸侵蝕、左岸堆積的現(xiàn)象，**考慮安裝在右岸，避免淤泥或者垃圾擋住探頭。

4． “**后五”，一般順直河段，安裝點(diǎn)前預(yù)留十倍的管徑或者渠寬，安裝點(diǎn)后邊預(yù)留五倍的管徑或者渠寬。

5.寬河道建議多安裝幾個(gè)傳感器，具體數(shù)量看河流寬度，本方案建議安裝兩臺(tái)雷達(dá)流速儀和一臺(tái)雷達(dá)水位計(jì)。

2.3主要設(shè)備選型：

1、雷達(dá)流量計(jì)

雷達(dá)流速儀

產(chǎn)品特點(diǎn)：

防水、防結(jié)露、防雷設(shè)計(jì)，適用于各種野外環(huán)境；

進(jìn)口平面微帶雷達(dá)非接觸式測量，不受氣候、泥沙及漂浮物影響；

能夠適應(yīng)復(fù)雜情況，不受高水位、垃圾、淤泥、植被等影響；

快速精確測量，數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定，且適用于洪水期高流速環(huán)境；

測量運(yùn)行和休眠模式相結(jié)合；

雷達(dá)**波束角小，準(zhǔn)確度高，不易受外界影響；

結(jié)構(gòu)小巧，功耗低，安裝方便、易維護(hù)；

配套控制器遠(yuǎn)傳設(shè)備，可輕松對(duì)接現(xiàn)有水文遙測系統(tǒng)；

寬輸入電壓范圍，適合太陽能電池供電；

*有渠道流速模型，測量精度較高。

?

硬件配置

   

2路RS485接口，1路TTL串口（可用作IO接口，外接單總線溫濕度傳感器，控制繼電器等），SDI接口，1路IO接口，1路脈沖輸入接口，1路脈沖雨量計(jì)接口，2路模擬量4-20mA接口，1路以太網(wǎng)接口（可外接多種轉(zhuǎn)換模塊），2路12V可控電源輸出，1路5V可控電源輸出

   



1、現(xiàn)場選點(diǎn)，順直河段，建立塔架；

2、架設(shè)鋼絲繩纜道，安裝固定傳感器；

3、安裝機(jī)箱、走線布線；

4、設(shè)備參數(shù)校核設(shè)置運(yùn)行。



三、平臺(tái)介紹

在線監(jiān)測平臺(tái)總體架構(gòu)可分為：全面感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)資源管理層、系統(tǒng)應(yīng)用層五個(gè)層次，主要完成水質(zhì)、流量、氣象、圖片等多種要素?cái)?shù)據(jù)的接入、存儲(chǔ)和分析及遠(yuǎn)程控制，講監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化，用于指導(dǎo)水環(huán)境的多參數(shù)監(jiān)測，提供輔助決策分析。

平臺(tái)功能：可以將遙測終端機(jī)采集到的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器上，主要用于展示各個(gè)站點(diǎn)的水位、流速、流量等信息。

其主要功能為：站點(diǎn)的管理，全部站點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看，單個(gè)站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)表、曲線、歷史圖形、站點(diǎn)圖片抓拍、站點(diǎn)視頻、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、EXCLE 報(bào)表、GIS 地理信息數(shù)據(jù)、單站多數(shù)據(jù)對(duì)比，多站數(shù)據(jù)對(duì)比，預(yù)警預(yù)報(bào)。

遙測終端機(jī)支持的協(xié)議是SL651-2014 水文通訊規(guī)約，也支持我司自有POST通信數(shù)據(jù)協(xié)議。



3.1、設(shè)計(jì)原則

（1）規(guī)范**性

系統(tǒng)建設(shè)中遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)類型與存儲(chǔ)格式，輸入輸出格式，用戶界面設(shè)計(jì)等，標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)參照**、國家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。



（2）安全可靠性

系統(tǒng)建設(shè)要充分考慮到系統(tǒng)的安全性，包括數(shù)據(jù)安全和訪問安全以及系統(tǒng)的運(yùn)行安全。在建設(shè)過程中，須保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各類數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

（3）易用實(shí)用性

友好易用性是指要充分考慮用戶端系統(tǒng)的可用性和操作性，界面友好、簡單。盡量減少多步操作，功能設(shè)計(jì)傻瓜化，方便工作人員的使用。

（4）集成擴(kuò)展性

系統(tǒng)有良好的集成性，數(shù)據(jù)調(diào)用處理和各種功能實(shí)現(xiàn)平滑過渡。建立良好的軟件支撐平臺(tái)，使系統(tǒng)適應(yīng)多用戶、多協(xié)議的運(yùn)行環(huán)境。提供強(qiáng)有力的遠(yuǎn)程傳輸、遠(yuǎn)程控制能力，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間互連、互通、互操作能力，支持實(shí)時(shí)、并發(fā)、分布系統(tǒng)工作。

基于全局性和整體性的原則，系統(tǒng)要有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。在橫向上，要滿足未來增加監(jiān)測站點(diǎn)的要求；在縱向，可以基于系統(tǒng)方便地?cái)U(kuò)展其他業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的逐步完善。



（5）開放完備性

系統(tǒng)須適應(yīng)分期建設(shè)、系統(tǒng)擴(kuò)展和未來技術(shù)發(fā)展的趨勢，較大限度地減少重復(fù)投資和資源浪費(fèi)，**業(yè)主的投資效益。

為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改、補(bǔ)充和不斷完善，采用開放式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)在具有可擴(kuò)充性的軟硬件環(huán)境下，能在運(yùn)行過程中不斷地添加新的操作功能和加入新的信息。

3.2、總體設(shè)計(jì)

監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用分層結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，主要由信息采集、綜合信息服務(wù)、系統(tǒng)管理等幾部分組成。

基于SQL Server數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)，進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，完成所有相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)采用B/S架構(gòu)，基于數(shù)據(jù)庫提供相關(guān)信息的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析功能。



3.3、信息采集

（1）實(shí)時(shí)接收全部測站的水位、流速、流量、雨量、圖片等數(shù)據(jù)或者氣象數(shù)據(jù)；

（2）遠(yuǎn)程向測站發(fā)送召測指令，命令遙測站上傳數(shù)據(jù)；

（3）對(duì)信息進(jìn)行解碼并分析遙測數(shù)據(jù)正確性、分門別類將各種數(shù)據(jù)入庫；

（4）根據(jù)測站采集設(shè)備工作狀況及數(shù)據(jù)，分析測站的工作狀況，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視；

（5）遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)測站工作參數(shù)的修改，合理安排測站的定時(shí)自報(bào)時(shí)段和水位、流速、流量、雨量等數(shù)據(jù)報(bào)送值，遙測站現(xiàn)場能修改的參數(shù)在遠(yuǎn)程也能修改；

（6）提供本地查詢和統(tǒng)計(jì)管理功能，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、整點(diǎn)數(shù)據(jù)、水情加報(bào)、測站工作狀況、通信暢通率等；

（7）提供遙測站屬性、參數(shù)管理功能，站點(diǎn)增減功能；

（8）提供人工填補(bǔ)數(shù)據(jù)功能。



3.4、綜合信息服務(wù)

綜合信息服務(wù)采用B/S架構(gòu)，通過GIS地圖展示。實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）監(jiān)視和告警

水位監(jiān)視?；诒尘皥D形自動(dòng)刷新顯示較新或*時(shí)間的水位監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對(duì)出現(xiàn)異常情況的站點(diǎn)以特殊顏色告警。

流量監(jiān)視?；诒尘皥D形自動(dòng)刷新顯示較新或*時(shí)間的流量監(jiān)測數(shù)據(jù)，以不同的顏色顯示不同的水質(zhì)類別。

系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視?；诒尘皥D形顯示各遙測站的運(yùn)行狀態(tài)，包括電壓和工作狀態(tài)是否正常等?？蓪?duì)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置相關(guān)負(fù)責(zé)人的信息進(jìn)行短信報(bào)警。

（2）查詢功能

提供對(duì)實(shí)時(shí)、歷史信息進(jìn)行查詢。包括單站、多站、河道，既包括某一時(shí)刻也包括旬、月、年的統(tǒng)計(jì)值，還包括**過某一域值（如警戒水位、保證水位值）的查詢。信息的表示方式主要是表格的圖示化結(jié)果和基于地圖的信息展現(xiàn)，如各種示意圖、過程線圖、直方圖、餅圖、等值線、圖表組合等。

可同時(shí)繪制若干測站的不同參數(shù)變化過程或同一測站不同時(shí)間段不同參數(shù)量變化過程。

（3）對(duì)比分析

可對(duì)不同監(jiān)測站點(diǎn)同時(shí)段監(jiān)測數(shù)據(jù)（斷面流速、流量和水位數(shù)據(jù)）進(jìn)行對(duì)比分析，自動(dòng)生成相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測站點(diǎn)的斷面流速對(duì)比分析趨勢圖、流量對(duì)比分析趨勢圖、水位對(duì)比分析趨勢圖。

（4）圖片存儲(chǔ)

可以按照設(shè)定要求，定期存儲(chǔ)圖片并在平臺(tái)進(jìn)行顯示。



3.5、系統(tǒng)平臺(tái)軟件需實(shí)現(xiàn)的功能：

（1）全部站點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示；

（2）分組列表數(shù)據(jù)展示；

（3）單個(gè)站點(diǎn)詳細(xì)數(shù)據(jù)展示；

（4）歷史報(bào)表與數(shù)據(jù)導(dǎo)出；

（5）歷史圖形；

（6）設(shè)備管理與分組；

（7）設(shè)備增刪；

（8）用戶管理；

（9）圖形化和易于導(dǎo)航，操作方便；

（10）采用B/S開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)便利；

（11）開放性強(qiáng)，兼容性高，結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性好，易于擴(kuò)展。



3.6、監(jiān)測要素和數(shù)據(jù)案例截圖


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