城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
實(shí)施方案
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濰坊金水華禹信息技術(shù)有限公司
2013.11.19
目錄
一.前言3
二.城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介3
三.水位傳感器的對(duì)比選擇5
四.電子水尺部分6
4.1.電子水尺基本特點(diǎn)6
4.2.電子水尺的技術(shù)參數(shù)6
五.一體化遙測(cè)采集器部分6
5.1.設(shè)備基本組成7
5.2.傳感器接口類(lèi)型7
5.3.通訊接口類(lèi)型7
5.4.電源與功耗7
5.5.其它指標(biāo)7
六.供電部分8
七.一體式設(shè)備管件8
八.結(jié)構(gòu)尺寸8
8.1.傳感器連接及安裝孔尺寸8
九.無(wú)線電子水尺主要功能菜單8
十.系統(tǒng)組成8
10.1.系統(tǒng)組成清單8
十一.施工具體方案9
11.1.中心接收設(shè)置9
11.2.現(xiàn)場(chǎng)施工9
十二.部分用戶案例及照片10
城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案（電子水尺）
一.前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，伴隨著城市化運(yùn)動(dòng)的不斷加劇，城市的建設(shè)也在突飛猛進(jìn)地高速發(fā)展，城市圈也在已經(jīng)不斷擴(kuò)大。為了緩解交通壓力和保證出行的暢通，許多城市建設(shè)了不少的立交橋和下穿隧道。
近年來(lái)，由強(qiáng)降雨引起的城市下穿隧道及立交橋下低洼處存在大量積水的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，且有愈演愈烈的趨勢(shì)。在我國(guó)南方多雨的城市，積水有時(shí)竟然高達(dá)三米以上，且長(zhǎng)時(shí)間不能及時(shí)排走，給人們的出行帶來(lái)了很大的不便，嚴(yán)重時(shí)竟引發(fā)行人的死亡和失蹤事件……尤其是2012年7月21日北京市區(qū)內(nèi)的大暴雨，讓全國(guó)人民記憶猶新……。
“城市觀海”的現(xiàn)象已經(jīng)引起黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視。國(guó)務(wù)院于9月中旬印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》要求加強(qiáng)城市排水防澇防洪設(shè)施建設(shè)，用5～10年時(shí)間確實(shí)解決城市內(nèi)澇的嚴(yán)重問(wèn)題。為此，城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)極為必要，尤其是下穿隧道、低洼地帶的積水監(jiān)測(cè)。城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即可以為決策機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)提供道路積水的實(shí)時(shí)信息，也為市政排水調(diào)度管理機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)廣播、電視、手機(jī)等媒體為廣大老百姓提供出行指南。
二.城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)道路低洼地帶、下穿隧道等積水點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的水位監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)一般由中心站和遙測(cè)站（監(jiān)測(cè)站）組成。
遙測(cè)站（監(jiān)測(cè)站）一般選在一下雨就積水的地點(diǎn)，主要功能是監(jiān)測(cè)各個(gè)積水點(diǎn)的實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)，并定時(shí)上報(bào)至中心站。
中心站一般設(shè)在相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)（如市政設(shè)施處、排水處、市防辦、水文局、氣象局等）的機(jī)房，通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)用軟件，接收并處理由遙測(cè)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要給決策者提供相應(yīng)的技術(shù)信息。系統(tǒng)的拓?fù)鋱D如下：
三.水位傳感器的對(duì)比選擇
目前zui常用水位的傳感器，按測(cè)量方式大致可分為機(jī)械浮子式、超聲波式、壓力式、氣泡式、雷達(dá)等多種形式，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。
機(jī)械浮子式和光電浮子式都是來(lái)用機(jī)械齒輪減速產(chǎn)生進(jìn)位和退位的辦法來(lái)形成編碼，為了產(chǎn)生可靠編碼，一般都用格雷碼輸出，量程變化范圍大，可以高達(dá)到80米。優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單、誤差來(lái)源少、價(jià)格相對(duì)較低。缺點(diǎn)：機(jī)械加工復(fù)雜、運(yùn)行阻力大、使用壽命短，土建成本相對(duì)較高。在城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，該傳感器顯然不適用那樣的環(huán)境。
超聲波液位計(jì)是通過(guò)探測(cè)自身發(fā)出的超聲波被液面反射后的信號(hào)換算液/物面位置的。它是一種非接觸式傳感器，特別適用于溫度變化較小、水面比較平穩(wěn)、波浪比較小的場(chǎng)合。超聲波對(duì)反射目標(biāo)有一定的要求，受環(huán)境因素影響較大，其誤差較大。優(yōu)點(diǎn)：與介質(zhì)無(wú)直接接觸，耐腐蝕性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)便，易維護(hù)。缺點(diǎn)：超聲波受傳輸媒介的氣體成分和容器幾何結(jié)構(gòu)特性影響較大，不適用于有氣泡或懸浮物的介質(zhì)；容易受電磁波干擾，精度一般，在野外使用經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)跳變現(xiàn)象，目前在室外已基本淘汰。該傳感器仍然不適用于城市道路積水監(jiān)測(cè)那樣的環(huán)境。
壓力式水位計(jì)安裝簡(jiǎn)單，一般要求被測(cè)介質(zhì)較為干凈。在道路積水監(jiān)測(cè)中，其透水池一定會(huì)被泥沙淤積而失效。氣泡式水位計(jì)實(shí)際上也是一種壓力式水位計(jì)，它是通過(guò)氣源從容器底部向介質(zhì)內(nèi)充氣。供氣系統(tǒng)內(nèi)的吹氣壓力只有與容器底部的液體靜壓平衡時(shí)，氣體才會(huì)從氣管內(nèi)進(jìn)入容器形成氣泡。這時(shí)測(cè)量供氣系統(tǒng)內(nèi)的氣壓可換算出測(cè)量點(diǎn)的靜壓，進(jìn)而得到液位值。優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性強(qiáng)；能夠測(cè)量高溫介質(zhì)。缺點(diǎn)：安裝過(guò)程復(fù)雜，成本較高，維護(hù)費(fèi)用較大。該傳感器同樣不適用于城市道路積水監(jiān)測(cè)那樣的環(huán)境。
雷達(dá)水位計(jì)也是一種非接觸式傳感器，它通過(guò)探測(cè)自身發(fā)出的微波（波長(zhǎng)很短的電磁波）被液面反射后的信息換算液/物面位置。優(yōu)點(diǎn)：溫度、濕度、霧等外界自然因素對(duì)其影響比較小，且測(cè)量精度較高，安裝簡(jiǎn)單；可以測(cè)量壓力容器內(nèi)液位，可以忽略高溫、高壓、結(jié)垢和冷凝物的影響；與介質(zhì)無(wú)直接接觸；耐腐蝕性強(qiáng)；可在真空環(huán)境中使用。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴；受容器幾何結(jié)構(gòu)和材料特性影響；易受電磁波干擾。在城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，路橋的高度一般在3.5～4.0米之間，雷達(dá)水位計(jì)的波束一般在12º～15º，被測(cè)量平面的直徑在0.914～1.049米之間，在這個(gè)范圍內(nèi)不得有任何遮擋物，因此這個(gè)數(shù)據(jù)是水位計(jì)離墻側(cè)壁安裝的zui小距離，如右圖所示。在該范圍內(nèi)的路邊上，一定有行人或者車(chē)輛通過(guò)，必然會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果，因此該傳感器仍然不適合該環(huán)境使用。
濰坊金水華禹信息科技有限公司研制的“TC401型數(shù)字水位傳感器”（俗稱(chēng)電子水尺）具有測(cè)量精度高，不受環(huán)境如溫度、濕度、泥沙、波浪、降雨等因素的影響，安裝時(shí)不需要建測(cè)井，既可以垂直安裝，也可以?xún)A斜貼壁安裝，還可以沿河道面自下而上階梯安裝。可廣泛應(yīng)用于江河、湖泊、水庫(kù)、水電站、灌區(qū)及輸水等水利水電工程中的水位監(jiān)測(cè)，也可用于自來(lái)水、城市污水、道路積水等市政工程中的水位監(jiān)測(cè)，特別適合于水文、城市內(nèi)澇、城市道路積水、灌區(qū)渠道等水位變幅不是很大的場(chǎng)合使用。尤其適用于測(cè)量精度要求高，水位變幅不大的場(chǎng)合。
在城市道路積水防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，*選用該數(shù)字水位傳感器。
TC401無(wú)線電子水尺是由無(wú)線端機(jī)和電子水尺兩部分集成一體而成，下面就“TC401感應(yīng)式電子水尺”予以詳細(xì)介紹。
四.電子水尺部分
四.1.電子水尺基本特點(diǎn)
1）電子水尺是一種采用先進(jìn)微處理器芯片為控制器、內(nèi)置通訊電路的數(shù)字式水位傳感器，具備高可靠性及抗干擾性能。
2）該產(chǎn)品采用了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，不銹鋼防護(hù)外殼，內(nèi)部用高性能的密封材料進(jìn)行特殊處理，產(chǎn)品具有防腐、防凍、耐熱、耐老化的特點(diǎn)，可在泥槳、污液和腐蝕性液體、冰凍等多種惡劣的環(huán)境中使用，即不受大氣壓力、濕度、含沙量、冰凍等外界因素的影響。
3）電子水尺的采樣精度與傳感器的測(cè)量體長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，不同變幅的電子水尺，其測(cè)量精度保持不變，都是1cm。
四.2.電子水尺的技術(shù)參數(shù)
參數(shù)具體指標(biāo)備注
單元規(guī)格0.8cm
變幅范圍可由以上不同單元規(guī)格自由組合
精度1cm（全量程等精度測(cè)量）
采樣頻率20秒
靜態(tài)電流≤15mA（160cm傳感器）
功耗≤180mW（160cm傳感器）
工作溫度-20℃～60℃
五.一體化遙測(cè)采集器部分
一體化遙測(cè)采集器是集RTU、GPRS通訊模塊、充電控制器和防雷模塊為一體的智能化遙測(cè)終端機(jī)，其各項(xiàng)功能使用說(shuō)明如下：
1）自帶GPRS通訊模塊，主/備信道自動(dòng)切換：主/備信道設(shè)置完成后，主信道不通時(shí)可以自動(dòng)切換到備用信道；
2）遠(yuǎn)程/就地更新軟件：方便用戶維護(hù)；
3）超低功耗：自報(bào)方式≦30uA，值守方式：≦80mA；
4）具備現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)2個(gè)月的數(shù)據(jù)功能；
5）浪涌、雷擊防護(hù)：設(shè)備內(nèi)部全都標(biāo)配有防雷板，有效保護(hù)內(nèi)部設(shè)備；
6）多種傳感器接口：數(shù)字量、模擬量以及雨量脈沖等；
7）電池保護(hù)、電壓監(jiān)測(cè)與報(bào)警。通訊方式用GSM配置完以后，一般用GPRS方式通訊。當(dāng)GPRS參數(shù)配置正確并工作起來(lái)后，GPRS就成為主通訊方式，其通訊命令與GSM方式兼容。
五.1.設(shè)備基本組成
基本部件
1）通訊模塊（GPRS/GSM）
2）太陽(yáng)能充電控制器
3）避雷模塊
4）壓鑄鋁殼體
五.2.傳感器接口類(lèi)型
接口可連接的采集設(shè)備指標(biāo)說(shuō)明
RS485TC401電子水尺分辨率：1.0cm
五.3.通訊接口類(lèi)型
通訊方式方式類(lèi)別
無(wú)線GPRS方式/RS485
外部接口光電隔離
五.4.電源與功耗
指標(biāo)類(lèi)別指標(biāo)說(shuō)明
工作電壓DC12V
功耗值守方式≦3mA（功耗非常?。?br />
五.5.其它指標(biāo)
指標(biāo)類(lèi)別指標(biāo)說(shuō)明
1）工作環(huán)境溫度：-20℃～+60℃
濕度：95%RH無(wú)凝露
2）時(shí)鐘精度≤30秒/年，可與中心時(shí)鐘同步
3）平均*時(shí)間（MTBF）30000小時(shí)
六.供電部分
設(shè)備電源采用：本方案使用市電接入，為了安全起見(jiàn)，采用斷路器，再連接開(kāi)關(guān)電源。市電的應(yīng)用使得設(shè)備工作更加穩(wěn)定可靠，不懼長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣。
七.一體式設(shè)備管件
監(jiān)測(cè)站的所有設(shè)備包括模塊、電子水尺可以安裝在本保護(hù)管件中，其內(nèi)材質(zhì)采用復(fù)合材料噴鍍技術(shù)。管可以標(biāo)注字樣，同時(shí)側(cè)部貼有標(biāo)簽，注明測(cè)站名稱(chēng)、測(cè)站編號(hào)、地址等信息。
八.結(jié)構(gòu)尺寸
八.1.傳感器連接及安裝孔尺寸
九.無(wú)線電子水尺主要功能菜單
十.系統(tǒng)組成
十.1.系統(tǒng)組成清單
系統(tǒng)序號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)產(chǎn)品型號(hào)數(shù)量單位長(zhǎng)度（米）備注
遙
測(cè)
站1無(wú)線電子水尺TC4011支0.81cm精度
2GPRS模塊HY10181臺(tái)——含天線
3開(kāi)關(guān)電源220V/12V1塊——
4斷路器220V1只——
5一體式設(shè)備管件1套——根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況
6安裝附件設(shè)備法蘭等1套——根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況
十一.施工具體方案
十一.1.中心接收設(shè)置調(diào)試
1）在管理中心，先將由甲方提供的數(shù)據(jù)VPNSIM卡插入華禹的設(shè)備內(nèi)，并將由甲方提供的VPN信息寫(xiě)入到設(shè)備內(nèi)。
2）華禹將通信協(xié)議及通訊接口提供給甲方，由甲方將其添加到甲方的軟件、通訊系統(tǒng)內(nèi)。
3）將需要安裝的所有設(shè)備在中心完成模擬發(fā)送數(shù)據(jù)，中心收到正確發(fā)送數(shù)據(jù)，中心設(shè)置調(diào)試完畢。
十一.2.現(xiàn)場(chǎng)施工
1）選擇路基條件較好的，地勢(shì)平坦的排水口，作為施工地點(diǎn)。安裝地點(diǎn)盡量避免車(chē)輛、人員的碰撞、接觸，防止設(shè)備被盜損。
2）將設(shè)備保護(hù)的管件連接就位，流出恰當(dāng)?shù)腢型進(jìn)水口，通過(guò)法蘭盤(pán)固定于地面。法蘭盤(pán)由4顆Φ8膨脹螺栓牢固固定。
3）將由甲方提供的供電線路穿入管件，將其接入斷路器，以確保安全生產(chǎn)，斷路器輸出接入快關(guān)電源以供設(shè)備使用。
4）將電子水尺及其設(shè)備插入保護(hù)管件中，電子水尺垂直插入卡槽之中固定，再將線纜用扎帶固定牢固，用的法蘭盤(pán)蓋，通過(guò)螺栓固定，現(xiàn)場(chǎng)施工完畢。
5）現(xiàn)場(chǎng)安裝的管件外面，標(biāo)注“依法防汛設(shè)施，嚴(yán)禁破壞”字樣。
6）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)置，通過(guò)加水試驗(yàn)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)等及時(shí)測(cè)試與中心通訊情況，通訊情況良好則現(xiàn)場(chǎng)施工完畢。
十二.部分用戶案例及照片
該產(chǎn)品和系統(tǒng)的部分省內(nèi)外客戶有：
1.青島市城建局（2011年道路積水監(jiān)測(cè)9套，2013年11套）
2.青島黃島區(qū)道路積水檢測(cè)（17套）
3.煙臺(tái)市水文局（2011年道路積水監(jiān)測(cè)10套）
4.濱州城市道路積水監(jiān)測(cè)（2012年8套）
5.濟(jì)南市城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)（2013年道路積水監(jiān)測(cè)15套）
6.桂林城市防汛監(jiān)測(cè)（2013年16站）
