城市排水管網(wǎng)非接觸式水位監(jiān)測(cè)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(cè)手段，建設(shè)智慧城市，是當(dāng)今世界城市發(fā)展的趨勢(shì)，更是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著河長(zhǎng)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(duì)水務(wù)的智慧化也提出了更高的要求。因此，對(duì)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(cè)手段，保護(hù)城區(qū)的生態(tài)環(huán)境顯得尤為重要。
通過(guò)排水管網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)分布信息的查詢，通過(guò)排水管網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)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(duì)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估、預(yù)測(cè)，進(jìn)而完成對(duì)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(cè)方案，非接觸式測(cè)量無(wú)懼井內(nèi)垃圾。
1、管網(wǎng)雷達(dá)水位監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 結(jié)構(gòu)組成
雷達(dá)水位監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)7m范圍內(nèi)的窨井水位。除了監(jiān)測(cè)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(cè)量中無(wú)需人工介入，可長(zhǎng)期無(wú)人值守，自動(dòng)測(cè)量；
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀數(shù)便捷、安裝維護(hù)方便、攜帶方便、無(wú)機(jī)械磨損、壽命長(zhǎng)；
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(cè)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）。
1.3 安裝方式
雷達(dá)水位計(jì)通過(guò)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(chǎng)
雷達(dá)水位計(jì)技術(shù)參數(shù)：
測(cè)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(wú)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(cè)量水位，適用于水庫(kù)、管道、閘道、 渠道、河道、及各種水工建筑物處水位測(cè)量?？捎米魉粩?shù)據(jù)采集和水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)傳感器?？膳浜线b測(cè)終端機(jī)使用，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
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(cè)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(cè)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(cè)，城市供水，排污 水位監(jiān)測(cè)，管道(井)水位監(jiān)測(cè)。 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(cè)液位表面被反射回來(lái)，反射 回波被接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。水位計(jì)會(huì)測(cè)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(guò)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(jiǎn)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(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)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(guò)無(wú)線通訊方式將監(jiān)測(cè)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。