一、概述

地下水資源較地表水資源復雜，因此地下水本身質和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運移規(guī)律不能直接觀察，同時，由澆灌導致的地下水超采以及地下水的污染引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。因此準確開發(fā)保護地下水就必須依靠長期的地下水監(jiān)測，及時掌握動態(tài)變化情況。這就需要建立一套地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)建設必要性

為了使有限的水資源能夠支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展，提高水務管理能力，全面推進節(jié)水型社會建設，保證城市供水安全，充分利用現(xiàn)代化迅速發(fā)展的自動化信息技術和科學管理措施，整合已有的水利、氣象、水文、供水、排水和水環(huán)境監(jiān)測體系，建設地下水實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)，將工程措施與非工程措施緊密地結合在一起，使有限的水資源得到充分合理的利用是十分必要的，而且意義重大。

三、建設目標

掌握地下水水資源信息，為水資源的合理開發(fā)利用和保護提供堅實的數據基礎。建立基于網絡信息服務的水資源綜合數據庫，存儲地下水水位、水溫、信息，同時結合地理信息系統(tǒng)進行統(tǒng)一展現(xiàn)，為水資源管理系統(tǒng)提供數據支撐。

四、系統(tǒng)解決方案

4.1系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)依托傳感器技術、計算機技術、軟件技術、4G網絡無線通信技術于一體，實現(xiàn)地下水水位、水溫數據的遠程監(jiān)測。對傳輸距離沒有要求。監(jiān)控中心工作人員足不出戶，就可以查看本地區(qū)內所有監(jiān)測井的數據。監(jiān)測中心系統(tǒng)軟件能夠實現(xiàn)數據的遠程采集、遠程監(jiān)測,返回的所有數據進入數據庫，生成各種報表和曲線。系統(tǒng)具有可擴展性，可以方便地增減測站數量和傳感器的數量。修改工作將通過密碼控制由有關管理人員進行操作，實現(xiàn)系統(tǒng)數據庫管理功能。

4.2系統(tǒng)功能

① 實時顯示各監(jiān)測站的水位、水溫、數據；

② 實現(xiàn)水位超限和監(jiān)測設備故障自動報警

③ 實現(xiàn)水位、水溫、自動監(jiān)測數據的查詢、編輯等功能；

④ 完成自動監(jiān)測數據的統(tǒng)計分析功能，包括統(tǒng)計報表、趨勢曲線等

⑤ 完成對各自動監(jiān)測站站點類型、設備類型、通訊方式、監(jiān)測指標等基本信息的編輯功能；

⑥ 由操作系統(tǒng)提供安全管理。在人機界面上設置口令，僅允許有權限的操作人員進行操作，記錄操作人員的登錄情況；

⑦ 系統(tǒng)實時數據能自動寫入水位監(jiān)測數據庫，可以將實時遙測數據通過計算機廣域網讓相關部門進行WEB瀏覽，實現(xiàn)數據共享；

⑧ 支持軟件系統(tǒng)維護，分級管理。

⑨ 支持手機APP展示，數據查詢，測點管理，統(tǒng)計分析等。

⑩ 系統(tǒng)具有良好的數據接口，方便數據對接

4.3系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由二部分組成：云平臺/手機APP、一體化遙測壓力式水位計（二參量）。

云平臺/手機APP：整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)測每個監(jiān)測點的實時數據，并將這些數據生成各種報表和曲線。

一體化遙測壓力式水位計：采集介質中水位、水溫的數據并無線傳輸到云平臺/手機APP。

五、現(xiàn)場監(jiān)測點建設

監(jiān)測井一般都建在戶外，現(xiàn)場有交流電的考慮采用市電供電，沒有交流電的且采集速率比較快推薦太陽能供電，常規(guī)采集速率推薦電池供電。一體化遙測壓力式水位計（二參量）可定時采集定時上報，采集上報間隔可修改。推薦每天上報1次，每日采集6次。

水位計投入井下后，直接將遙測終端放置在在井口保護裝置內或掛在井房內。

5.1單個監(jiān)測站配置

5.2設備特點

u 高穩(wěn)型：高品質高穩(wěn)定性感測元件

u 加工工藝：整機全量程多個點的溫度補償

u 測量參數多：水位、水溫、一體化測量

u 通訊網絡：4G全網通，可擴展其他無線方式

u 精度高：水位精度0.05%F.S，溫度精度±0.2°C

u 多種供電方式：電池、太陽能、市電。（此項目使用鋰電池供電）

u 防護等級高：整機IP68防護

u 信息采集：定時采集水位/水溫數據、電池電壓和傳感器狀態(tài)。

u 數據儲存：監(jiān)測數據自動存儲,實現(xiàn)現(xiàn)場設備、監(jiān)控中心雙備份。

u 多中心通信：數據可同時上報給縣、市、省多個中心。

u 智能報警：數據越限或電池電壓過低時，自動報警并加報數據。

u 遠程維護：遠程修改設備參數、上報頻率；遠程升級設備程序。

5.3技術參數：

5.3.1電池供電遙測終端機：

1）通訊模塊為工業(yè)級產品；

2）支持4G 電信、聯(lián)通、移動全網通，雙頻 GSM／GPRS；

3）下位機指令控制按需上、下線；

4）支持虛擬數據專用網、公網、云系統(tǒng)；

5）具有采集雨量、水位、流量等相關的模擬量和數字量的儀表數據能力；

6）具有對累計流量和瞬時流量采集發(fā)送功能；

7）具有實時時鐘，并具有系統(tǒng)時鐘同步功能；

8）支持4G/北斗衛(wèi)星/GPRS／SMS通訊、超短波通訊、擴展串口通訊等多通道切換功能，支持主備通道切換，多中心上報；

9）接口：2路開關量輸入、2路開關量輸出、1路RS232或1路RSA85、2路4～20mA、1路可控12V輸出接口；

10）具有看門狗，可保證死機自動復位；

11）數據傳輸：具有一站多傳功能，且自帶校驗功能，確保數據傳輸完整準確；

12）數據存儲：終端機內置大容量存儲器，存儲容量≥IMB；

13）具備補發(fā)數據功能：當主、備信道都發(fā)送不成功時，數據報文將暫存到本地，在通信恢復正常后需補發(fā)全部應發(fā)送數據；

14）可定時自動喚醒，以完成定時測報、響應中心站提取固態(tài)存儲數據和修改參數等指令；

15）具備人工置數功能；

16）參數遠程設置：可遠程設置的參數有定時自報時段值、本站站址、中心地址，中心手機號、當前流量水量、測報間隔、當前時間等；

17）環(huán)境監(jiān)控：電池低電壓報警等。

18）工作方式：自報、應答；

19）工作電壓：6－7.2VDC；

20）自報模式下靜態(tài)值守電流：≤0.05mA（6VDC）；

21）工作電流：≤30mA（6VDC）；

22）環(huán)境溫度：－10℃～55℃；

23）相對濕度：95％RH（40℃）；

24）帶有電源、連接狀態(tài)、運行情況指示燈；

25）供電范圍：＋5.4V～＋12VDC；

5.4 8003型水位水溫計

水位水溫計用于測量水井水位、水溫，將測量的數據通過信號線傳送給遙測終端機。

水位水溫計中內置壓力、溫度、敏感元件，利用壓力電阻效應，將承受的液壓轉換成電信號，再由電壓電流轉換器，把電信號變換成RS485標準遠傳信號。

計算公式：P=PI+Q*H

其中 P:被測液體壓力；PI:大氣壓力；H:液體深度；Q:被測液體比重

由于大氣壓隨地理位置高度的不同而變化，為了消除大氣壓變化引起的測量誤差，傳感器采用導氣電纜，將大氣壓PI導入敏感元件另一側，導氣電纜的導氣孔于大氣連通。從而使計算公式變?yōu)椋篜=Q*H

這樣就消除了大氣壓力變化引起的測量誤差，測量精度可達0.05%
對于波動較大的水池的液位測量，可以根據具體情況采用防波管、固定支架等手段固定變送器。 

水位水溫計技術參數：

六、云平臺軟件

6.1硬件配置

服務器：云服務器、阿里云服務器

內存：1G，推薦2G以上

硬盤：普通硬盤 >100G

打印機：無特殊要求。

手機：安卓版本手機

6.2軟件配置

操作系統(tǒng)軟件：推薦Windows 2008 Server with sp2

數據庫軟件：推薦Microsoft SQL Server 2008 ，作為系統(tǒng)后臺數據庫的軟件平臺。

地下水監(jiān)測系統(tǒng)軟件：完成遠程數據的接收、顯示、存儲和統(tǒng)計分析等功能。

手機APP：實現(xiàn)現(xiàn)場數據查詢，測站管理。

6.3、地下水監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件介紹

系統(tǒng)的設計是基于GPRS數據傳輸技術和Web網絡技術之上的，各部門、各級別管理人員可以通過網絡訪問管理系統(tǒng)進行相關信息查詢、管理。具體功能特點如下：

◆ B/S結構軟件設計，支持網絡（因特網、局域網）瀏覽、操作。

系統(tǒng)軟件采用Web技術，局域網用戶可通過內網訪問，經認證用戶名和密碼后進入相應級別管理系統(tǒng)。監(jiān)測中心具備公網上固定IP時，廣域網用戶可通過公網訪問系統(tǒng)。

◆ 系統(tǒng)軟件支持SQL數據庫，可存儲不少于二年的各種歷史數據。

◆ 主界面——地圖顯示

1）主界面以各監(jiān)測點分布圖為背景，顯示所有監(jiān)測點位置分布情況。

2）用戶可以通過鼠標拖動自行編輯監(jiān)測點的位置。

3）將鼠標置于監(jiān)測點上，可以顯示監(jiān)測點的基本信息及最新監(jiān)測數據，單擊測點可進入該測點的實時監(jiān)測界面，查看詳細數據。

4）系統(tǒng)支持手機APP 展示，維護查詢，系統(tǒng)管理。

◆ 軟件支持終端設備定時自動上報 + 定時問詢 + 即時召測

定時自動上報是指測控終端按時間間隔定期上報監(jiān)測數據，自動上報時間間隔可設。

定時問詢是指軟件定時下發(fā)采集命令，采集現(xiàn)場所有監(jiān)測點數據，采集時鐘基準統(tǒng)一為計算機時鐘，保證數據同時性。

即時召測是指用戶在需要時，通過軟件下發(fā)命令，采集監(jiān)測點當前數據。

◆ 軟件功能模塊化設計，同時支持GPRS、短消息通信方式。

主要功能模塊包括：系統(tǒng)信息管理、基礎信息管理、實時監(jiān)控、歷史數據查詢、圖形分析、匯總統(tǒng)計與報表管理等功能模塊。在各項功能模塊中，均支持根據所在區(qū)域、地理位置、規(guī)模及測點名稱等進行組合查詢，查詢結果可以表格、圖片等形式輸出。

? 系統(tǒng)信息管理：

具備軟件授權管理、秘密保護功能，授予不同的操作員不同的級別、不同的操作權限。

? 基礎信息管理：

監(jiān)測點信息管理：包括通訊信息的設置，計量、測量設備信息的管理。

? 實時監(jiān)控（顯示最新監(jiān)測數據）：

1）實時數據：監(jiān)測顯示監(jiān)測點的基礎數據、最新水位監(jiān)測數據及設備狀態(tài)。

2）遠程召測：按照區(qū)域、自定義監(jiān)測點遠程讀取當前監(jiān)測數據。

3）遠程設置：遠程設置監(jiān)測點水位計量參數，如：水位計量程、投放深度、井口高程、水位下限等。

? 歷史記錄數據存儲、查詢、輸出管理：

具備監(jiān)控數據、報警數據、信息存儲、查詢、生成Excel表格、打印輸出功能。

? 圖形分析、匯總統(tǒng)計與報表管理：

1）可以生成（某一個時間段的小時、日、月份、季度、年度）水位統(tǒng)計、分析報表并進行存儲、輸出、生成Excel表格、打印輸出。

2）以曲線、柱形圖的形式顯示時段統(tǒng)計的結果出來。

3）可根據用戶需求，由用戶提供報表模板，制作用戶需要的報表。

◆ 接收現(xiàn)場報警數據，彈出報警提示信息和聲音提示。

水位越限、非法開箱、供電狀態(tài)變化主動上報等。

◆ 系統(tǒng)擴展方便

當需要增加監(jiān)測點時，只需在現(xiàn)場加裝一套測控終端，在系統(tǒng)軟件上添加一個測點即可。