城市排水管網(wǎng)非接觸式水位監(jiān)測系統(tǒng)
城市排水管網(wǎng)承擔(dān)著城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務(wù)，是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施之一，它關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和人民生活的安定,在保障城市發(fā)展和運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。
利用現(xiàn)代信息技術(shù)和監(jiān)測手段，建設(shè)智慧城市，是當(dāng)今世界城市發(fā)展的趨勢，更是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著河長制、治水提升、海綿城市建設(shè)等新策略先后實(shí)施，水務(wù)管理的精細(xì)化、業(yè)務(wù)協(xié)通化的能力得到不斷提升。同時(shí)，新時(shí)代的發(fā)展對水務(wù)的智慧化也提出了更高的要求。因此，對城市雨污排水系統(tǒng)不僅要建設(shè)好，而且要采取有效的監(jiān)測手段，保護(hù)城區(qū)的生態(tài)環(huán)境顯得尤為重要。
通過排水管網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)分布信息的查詢，通過排水管網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和采集，而智慧排水信息系統(tǒng)可以與排水系統(tǒng)、排水泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、城市河道管理系統(tǒng)等共享數(shù)據(jù)信息，并處理分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估、預(yù)測，進(jìn)而完成對排水管網(wǎng)科學(xué)有效的調(diào)度管理。
本文主要介紹一種雷達(dá)水位監(jiān)測方案，非接觸式測量無懼井內(nèi)垃圾。
1、管網(wǎng)雷達(dá)水位監(jiān)測站系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 結(jié)構(gòu)組成
雷達(dá)水位監(jiān)測站主要由帶有控制、通訊和供電功能的鋰電池供電系統(tǒng)（含RTU）、雷達(dá)水位計(jì)和安裝支架組成。
1.2 主要功能特點(diǎn)
雷達(dá)水位監(jiān)測站所采用的雷達(dá)水位計(jì)的波束角僅有8°，可以明顯有效減少井壁和井內(nèi)金屬腳踏等所造成多徑干擾，可有效監(jiān)測7m范圍內(nèi)的窨井水位。除了監(jiān)測水位的基本功能外，同時(shí)還具有控制、傳輸、儲(chǔ)存、報(bào)警等功能。
量程：7m；
精度范圍：±3mm；
低功耗，6~24V寬電壓供電；
測量中無需人工介入，可長期無人值守，自動(dòng)測量；
結(jié)構(gòu)簡單、讀數(shù)便捷、安裝維護(hù)方便、攜帶方便、無機(jī)械磨損、壽命長；
帶溫度補(bǔ)償功能，可在溫差較大的環(huán)境下使用，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)；
非接觸式連續(xù)測量，不受水體污染，不破壞水流結(jié)構(gòu)，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)；
通信功能：支持GPRS,3G,4G，短消息，衛(wèi)星，433，以太網(wǎng)等多種通信方式；
工作模式：支持實(shí)時(shí)在線以及定時(shí)喚醒等工作方式；
采集功能：水位、雨量、溫濕度、水文、流速、流量、風(fēng)速風(fēng)向、閘位、電池電壓等數(shù)據(jù)，其它傳感可定制；
遠(yuǎn)程管理功能：支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程升級(jí)，遠(yuǎn)程重啟等遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
存儲(chǔ)功能：自帶flash存儲(chǔ)以及TF卡，可存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，掉電不丟失；
本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出；
支持多3個(gè)中心，可實(shí)現(xiàn)“一包多投”功能；
支持256GB容量TF卡，可作為海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用；
支持主備信道切換，以及GPRS短信同時(shí)上報(bào)（短信內(nèi)容格式可定制）。
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1.3 安裝方式
雷達(dá)水位計(jì)通過易拆卸的安裝支架安裝在檢查井的中間位置且位于井蓋正下方即可，同時(shí)需要保證雷達(dá)水位計(jì)水平安裝。如下圖所示，此種安裝方式易于RTU的通訊和后期維護(hù)時(shí)更換電池。安裝支架采用不銹鋼材質(zhì)，采用模塊化設(shè)計(jì)。
圖 5窨井安裝示意圖
圖 6安裝現(xiàn)場
雷達(dá)水位計(jì)技術(shù)參數(shù)：
測量范圍（水深）
7m
精度
±3mm
天線發(fā)射角度（水平和垂直）
8°
電源
DC6V~24V
平均功耗
≤30mW
信號(hào)接口
RS485（Modbus）
防護(hù)等級(jí)
IP68
工作溫度
-35~80℃（不結(jié)冰）
存儲(chǔ)溫度
-35℃~70℃
外殼材質(zhì)
鋁合金
安裝方式
螺紋
外形尺寸
φ68mm；H90mm
鋰電池供電系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
數(shù)據(jù)接口
3路開關(guān)量輸入接口、2路4-20mA模擬量輸入接口、2路RS485接口、2路電源輸出接口、1路繼電器輸出接口
無線通信模塊
支持GPRS,3G,4G，短消息，衛(wèi)星，433，以太網(wǎng)等多種通信方式；支持向三路以上地址發(fā)送含不同登錄信息的數(shù)據(jù)功能
處理器
32位工業(yè)級(jí)
內(nèi)存
16M，支持256G TF卡
指示燈
網(wǎng)絡(luò)指示燈、WiFi開關(guān)指示燈、運(yùn)行指示燈、報(bào)警指示燈
按鍵
電源按鍵、WiFi按鍵
工作溫度
-30~65°C
儲(chǔ)存溫度
-30~65°C
工作濕度
0~95% RH
外殼材質(zhì)
ABS
雷達(dá)水位計(jì)使用聲波反射原理測量水位，適用于水庫、管道、閘道、 渠道、河道、及各種水工建筑物處水位測量。可用作水位數(shù)據(jù)采集和水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)傳感器。可配合遙測終端機(jī)使用，遠(yuǎn)程監(jiān)測。
雷達(dá)水位計(jì)與同類產(chǎn)品相比，具有性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、適用范圍廣等點(diǎn)， 即使在偏遠(yuǎn)山區(qū)，或者氣候惡劣的條件下也能實(shí)現(xiàn)全天候工作。測量穩(wěn)定可靠，不受風(fēng)速、溫度、蒸 汽等條件影響。非接觸式連續(xù)測量，不受水體污染 ，不破壞水流結(jié)構(gòu)，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)。 灌區(qū)明渠水位監(jiān)測，城市供水，排污 水位監(jiān)測，管道(井)水位監(jiān)測。 工作溫度范圍廣，可在溫差較大的環(huán) 境下使用。 雷達(dá)水位計(jì)發(fā)射電磁波，電磁波遇到被測液位表面被反射回來，反射 回波被接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。水位計(jì)會(huì)測量電磁波的發(fā)射和接收時(shí)間差T，以及空氣中 傳播速度常數(shù)C，通過公式計(jì)算出水位計(jì)與液面之間的距離L1= CxT/2，輸出的水位值 H=L1-L2。(L1為渠底或管道底部至水位計(jì)的高度，簡稱雷達(dá)水位計(jì)安裝高度。)
本項(xiàng)目旨在排水管網(wǎng)中建設(shè)非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測系統(tǒng)，重點(diǎn)監(jiān)測城市排水管道內(nèi)污水和雨水的流速、流向、水位及流量等信息，并通過無線通訊方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到綜合管理平臺(tái)，在平臺(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析評(píng)估以及展示。