城市排水监控系统

• 关键词：RTU,物联网,水利
• 作者：何涛
• 摘要：城市排水监测系统，用于城市水收集、输送、调蓄、处置过程和行泄通道的正常运行的监测、监管、预警的一体化系统及硬件装置。我们知道城市的基本水文状况、城市基建情况、气候降雨、水系和汇水及排水分区建设、防洪体系及排水设施状况直接影响着整个城市排水的总体状况。

城市排水监控系统

    城市排水监测系统，用于城市水收集、输送、调蓄、处置过程和行泄通道的正常运行的监测、监管、预警的一体化系统及硬件装置。我们知道城市的基本水文状况、城市基建情况、气候降雨、水系和汇水及排水分区建设、防洪体系及排水设施状况直接影响着整个城市排水的总体状况。在2020年3月的一份关于“城市排水防涝标准及应对降雨量”的核实中，显示很多地区、省份、大中型城市，在内涝防治标准重现期、对应降雨量的数据上，是一个暂用临近值。在累计监测历史数据上，未提供准确的科学参考值。这些事实，都表明了，在城市排水过程中，还有很多需要进一步完善、改革、科学化的环节，而我们就是基于排水过程中的各种难言之隐，所做的一些研发及实践应用。

    这套系统是基于物联网的城市排水在线监控系统，用于城市水文、易涝点、排水泵站、管渠、隧道、调节池（库）等的监测，可有效的防范城市内涝、城市积水引起的城市排水问题，亦可作为防汛抗旱指挥调度参考系统使用。系统的数据采集传感装置，通过集成的蓝迪DTU模块与主设备通信，数据可本地保存和远程数据库保存，传输通道4G、NB-IoT、LoRa、以太网等。由于系统化集成度高，实时数据通道在线监测，可实现数据采集装置控制、参数调整、工况监控、异常情况预警等功能。

参考文献：

《室外排水设计规范》GB 50014

《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918

《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T 31962

《城市排水工程规划规范》GB 50318-2017

“城市排水防涝工作手册简要大纲 2016-09”

    这套城市排水监测系统，依功能单元安装，用于监测城市地下排水管网几百公里运行状况，污水管线及窨井设施监控情况，重要节点工况及排水数据监测（排涝泵站、污水提升泵站、应急排水设施）。在计算机应用程序上，实现大屏幕一张图监测、控制、数据显示模式、视频在线监测模式，手机APP同款功能。

系统组成

一体化自动雨量监测站

    用于提供城市水文雨情监测数据，数据可发送水利水文局平台。

无线自动雨量计(land)

无线降水量计，包括无线雨量计、融雪式雨雪量计、称重式雨雪量计、翻斗式雨量计（抗风型）

①融雪式雨雪量计在雨量计的基础上，增加了以下各功能部件：

（1）加热膜、（2）温度传感器及其控制器件、（3）阻燃型隔热保温材料等部件

根据环境温度自动转换工作模式，融雪时采用的脉冲电加热方式既省电又能有效控制融雪时产生的蒸发。

②称重式雨雪量计：采用高精度压力传感元件，可分别测量采样桶所收集的液态和固态雨水，可自动转化模式

USB接口：用于设置仪器

连续传输：SDI-12/RS485

采集间隔：1~60mins

温       度：-40℃~60℃

分  辨  率：0.01mm，0.01mm/h

精       度：+/-0.1mm

供电电压：10至28VDC

功       率：180mW/15mA@12V

环形加热选项：24VDC/50Watt

尺       寸：高750mm/直径450mm

重       量：15kg(空桶)

材       质：不锈钢,铝

采 样 桶：聚乙烯

③抗风型雨量计能抵御40m/s(台风：底层中心附近最大平均风速32.7-41.4 米/秒，也即12-13 级)的风力，在沿海及风力资源富集区尤其适用，抗风结构可极大的降低翻斗产生误动作的概率。

④蓝迪 无线雨量计是针对水文、气象部门研发的一款产品，用来测量地面降雨量。自动化雨量站由雨量计和翻斗式雨量传感器组成，在降雨测量过程中，雨量传感器随着翻斗间歇翻倒动作，带动开关，发出一个个脉冲信号，将非电量转换成电量输出给雨量计。雨量计自动计量出十分钟雨量、一小时雨量、日雨量、二十四小时雨量、连续降雨量，然后通过NB-IoT/4G网络发送到监测中心。

特点：

· 微功耗设计

· RS485接口

· 模拟量输入接口、数字开关量、脉冲量接口

· SIM通信插槽、RJ45接口，实现NB-IoT、4G、Internet通信

· 采集分辨率：24位差分

· 工作电流：休眠<50uA、发射<200mA

· 供电方式：2*3.6V锂电池供电，可上报12000次以上

· 量程转换：自动进行量程转换和上下限判断

· 内置工业时钟，定时主动上报，上报周期可任意设置

· 提供1路DC24V电源输出，可给外部仪表供电

· 支持固定IP、域名解析和私有APN的寻网方式

水位监测装置

水位计（land）

技术指标
　　● 采用微功耗设计，定时开关机，关机状态时电流<50uA
　　● 内置工业时钟，定时主动上报，上报周期可任意设置
　　● 内置flash存储器，数据自动存储
　　● 提供两路标准4-20mA模拟信号输入接口
　　● 提供1路DC24V电源输出，可给外部仪表供电
　　● 提供2路开关/脉冲量输入接口
　　● 1路RS485接口
　　● 供电方式：2*3.6V锂电池供电，可上报12000次以上
　　● 工作电流：休眠<50uA、发射<150mA
　　● 采集精度：模拟量：≤0.5%、脉冲量：≤0.01%
　　● 采集分辨率：24bit
　　● 量程转换：自动进行量程转换和上下限判断
　　● 支持固定IP、域名解析和私有APN的寻网方式
　　● 防护等级：IP68，防水、防尘

 -增强功能：

　　* RJ45接口功能，可接100M

　　* 蓝牙、LoRa通信及数据传输 

　　* 物联网 数据传输通信功能  

　　* R4触摸屏控制、显示、查询功能

水质在线监测装置

    污水排放节点水质监测、合流制水体在线水质监测

水质监测APP

产品特点：

·数据传感采集，无线通信网络数据传输（4G、NB-IoT、LoRa可选）

·基本RTU、DTU功能，标准ModBus协议

·数据采集：24位差分

·微功耗设计，可锂电池供电

·防护等级IP68

·设备参数可设、设备状态可远程监测

·手机APP在线监控、检测

排水流量监测装置

排水流量监测（明渠、管渠、隧道）

    主要用于明渠水流量的监测，数据存储及转发，可实现数据在线实时监测及数据定时发送，可4G、NB-IoT、LoRa、以太网进行数据传输。传输速率：9600波特率（默认），采集精度0.01，流量测量范围：0.1~30m³/s,锂电池供电。可接流速仪、压力表、温度表等传感设备。

应急排水机械专用GPS/北斗卫星 车载机

    车载机主要应用于车辆的监测与跟踪，在本系统中，可安装于应急排水作业机械或车辆上，用于监测城市捞点排水作业及车辆设施的运行情况。

特点：

·GPS或北斗卫星 数据通信定位、跟踪

·双模通信能力，如4G、NB-IoT

·DTU报文传输功能

    城市排水管线，经过系统化分区监测建设，最终提升城市内涝、积水的应急能力以及防洪抗灾能力，实现“小雨不积水”、“大雨不内涝”的标准化城市要求。