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地下水監測系統

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目前，國內外地下水自動監測系統中的通信方式主要有超短波、短信、PSTN固定電話及GPRS無線數據傳輸方式。各種通信方式均有其優缺點，本系統采用GPRS通訊方式為主通道、GSM短信通訊為輔助信道的組網方式。監測站采用自報、自報－確認工作體制采集水位數據。通常監測站的數據采集終端處于微功耗職守狀態，GPRS通信終端、水位傳感器處于掉電工作狀態，每當設定的時間（1小時）到時，監測站的數據采集終端自動進入工作狀態，并打開GPRS通信終端、水位傳感器的電源，監測站等待水位傳感器穩定工作后，采集水位數據并將該數據和時標寫入自記內存，如果滿足發送數據條件，監測站主動啟動GPRS撥號，建立PPP連接，監測站注冊，然后發送采集到的水位數據。系統功能本系統是一個水位/埋深數據自動采集、存儲、傳輸、處理，并具有數據查詢、統計、分析、以圖表對結果進行表示的實時作業系統，系統建成后可實現以下功能： 1）系統工作制式：自報、自報－確認、應答方式工作體制組網。 2）系統通訊使用GPRS雙發方式向中心發送數據。 4）所有監測站自記內存均大于256K并掉電數據自動保護功能。可在現場通過筆記本或PDA等便攜式設備讀取監測站內單日或多日的自記數據。中心可通過GPRS網絡遠程讀取自報/應答式監測站內單日或多日的自記數據。 6）系統中心能及時了解各監測站的設備工作狀態（如電壓、自記內存狀況等）。 7）系統實時數據能自動寫入地下水自動監測系統信息數據庫，可以將監測數據通過計算機廣域網讓相關部門進行WEB瀏覽，實現數據共享； 8）監測站的發送數據可設置為自報、自報－確認工作模式，實現數據重發。 9）系統中心具有數據存儲、統計、報表顯示及打印和過程分析功能，如動態水位/埋深顯示、等。 10）要求數據采集設備具有微功耗和數據采集/發送控制功能，降低設備和運行費用。系統具有采集數據密度動態控制機制，以在滿足數據密度和精度要求情況下最大限度節約通信費用和電源消耗。 11）監測站的工作參數可在現場用便攜機配置。 14）系統具有可擴展性，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，實現系統數據庫管理功能。監測站特點 1）數據采集及通信策略控制可通過設置制定每個傳感器的數據采集策略，如采集周期、加密周期、閾值控制等，控制數據通信的密度等。 2）監測站功耗控制機制采用特有的軟、硬掉電技術，極大地降低的監測站的功耗，并可延長傳感器、通信設備及蓄電池的使用壽命。 3）蓄電池充放電保護機制集成的蓄電池充放電功能可避免蓄電池損壞，大大降低將來的運行維護費用。 4）自報、自報－確認式、中心召測式通信機制可通過設置參數選擇監測站以不同通信模式工作，可使監測系統在通信效率和通信可靠性之間達到很好的平衡。 5）數據自記提供監測數據的備份，使監測系統可滿足地下水資源監測和地下水資源資料整編的不同的需求，進一步提高了監測數據的可靠性。系統技術指標 ? 系統能在5分鐘內完成一次全系統實時數據的收集、處理和轉發。 ? 系統低功耗運行，太陽能電池配置抗連陰雨能力大于20天。 ? 數據傳輸信道誤碼率小于1×10－5。 ? 系統平均通暢率大于等于99％。 ? 數據精度：水位計分辨率滿足全量程±2.5‰。系統組成監測站組成自動監測站是地下水資源監測系統重要組成部分，測站要求能夠自動實時采集、存儲水位/埋深數據，通過通訊網絡向兩級中心發送。測站一般均由水位傳感器、數據采集器、通訊系統設備及供電單元所組成。自報/應答式監測站組成本系統中改擴建的40個監測站中全部是自報/應答式監測站，自報/應答式監測站由監測終端機（RTU含GPRS通訊模塊，10AH鋰蓄電池）、5W太陽能電池板及支架、浮子式水位計、電纜、保護箱或（觀測井房）等設備組成。自報/應答式監測站組成表序號測站設備數量單位 1 監測終端機RTU含GPRS模塊10AH鋰蓄電池 1 套 2 自收纜水位計 1 臺 3 5W太陽能板 1 塊 4 電纜及連接器 1 套 5 保護箱（或觀測井房） 1 套

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劉東杰

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