趙曉薇 王冰

【摘要】著重研究地下水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)信息采集應(yīng)用系統(tǒng)，利用通信計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過GPRS無(wú)線通訊、WEBGIS、智能化數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代化信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地下水位數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸及分析處理。地下水利用技術(shù)的推廣與應(yīng)用有利于解決我國(guó)日益突出的地表水資源匱乏問題。

【關(guān)鍵詞】地下水位；監(jiān)測(cè)；采集；應(yīng)用

1、概述

近年來(lái)，我國(guó)地表水水臟、水少的問題十分突出，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和生活飲用水等方面受到了嚴(yán)重的影響，充分利用地下水，合理有序的開發(fā)顯得十分重要。江蘇省水資源豐富，但受經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的影響，地表水短缺的矛盾突出，有些地方開始轉(zhuǎn)向地下水大量開采，這種無(wú)序無(wú)度地使用地下水，導(dǎo)致蘇南地區(qū)地面沉降。只有摸清地下水的儲(chǔ)量，做到合理的開發(fā)和利用，才能使其造福人類。因此，需要對(duì)地下水進(jìn)行廣泛的研究，開展地下水的水位、水質(zhì)、溫度等資料數(shù)據(jù)的收集，以供水行政主管部門決策。

2、系統(tǒng)方案的構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)由電源（交流電、蓄電池、太陽(yáng)能）、GPRS模塊、RTU模塊、終端儀器、系統(tǒng)服務(wù)器、PC機(jī)、天線、打印機(jī)、軟件等組成。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

利用電信寬帶或ADSL網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和Internet公網(wǎng)建立通信鏈路，完成與前置終端相連接。采用公網(wǎng)固定IP地址或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)?？紤]通信系統(tǒng)的穩(wěn)定，中心站通常需要固定公網(wǎng)IP地址，一般申請(qǐng)專用的TP地址域名，前置終端直接與中心站連接。從節(jié)約經(jīng)費(fèi)的角度考慮，中心站也可采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)，采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心站公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP地址建立連接，此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，僅適合于小規(guī)模應(yīng)用。

2.3 主要單元功能

GPRS模塊是利用公眾網(wǎng)（移動(dòng)或聯(lián)通網(wǎng)），插入GSM或CDM的SIM卡，將采集的數(shù)據(jù)通過無(wú)線技術(shù)進(jìn)行傳輸，優(yōu)點(diǎn)在于不用自己建專網(wǎng)，節(jié)省了通信維護(hù)費(fèi)。RTU模塊為“RemoteTerminalUnit”的縮寫，即遠(yuǎn)程終端單元。RTU類似計(jì)算機(jī)，有中央處理器、內(nèi)存、IO接口等。其最大特點(diǎn)是有大量的數(shù)字量和模擬量輸入輸出接口，使RTU能處理大量的各種類型的傳感器信號(hào)。RTU是一種高可靠性、低功耗的適合野外工作環(huán)境的水文數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備，它可以定時(shí)和實(shí)時(shí)地采集信息參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算處理和判斷，然后將處理的數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)格式存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)芯片內(nèi)并通過GPRS通訊模塊發(fā)送到中心站。同時(shí)也可以響應(yīng)中心站發(fā)送的參數(shù)招測(cè)命令，及時(shí)將有關(guān)數(shù)據(jù)返回發(fā)送。該設(shè)備具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和各參數(shù)靈活設(shè)置的功能。

2.4 終端儀器設(shè)備

地下水位測(cè)量?jī)x又稱終端設(shè)備，該設(shè)備一般由專門廠家按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加工生產(chǎn)，在系統(tǒng)中予以選用即可。根據(jù)地下水井特殊性，一般選用壓力式傳感器和浮子式傳感器，這兩款儀器可選用國(guó)產(chǎn)和國(guó)外兩種型號(hào)儀器，滿足不同精度與價(jià)位需求。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的壓力式傳感器價(jià)格較為低廉，但精度上存在不足，可滿足較低精度要求的地區(qū)使用。進(jìn)口壓力式傳感器精度極高，價(jià)格也偏高。浮子式傳感器選用國(guó)產(chǎn)即可，因?yàn)樵撔彤a(chǎn)品已定型且具國(guó)際水平，價(jià)格也適中。以上儀器均具備RS485端口，滿足通信使用需求。

3、控制中心站及其軟件

中心站系統(tǒng)硬件由服務(wù)器、維護(hù)工作站、交換機(jī)、防火墻等設(shè)備組成。中心站系統(tǒng)軟件功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、圖表分析、文檔管理和系統(tǒng)管理等模塊；中心站軟件基于微軟的NET平臺(tái)，采用C#語(yǔ)言開發(fā)，系統(tǒng)采用B/S三層結(jié)構(gòu)，客戶端免安裝免維護(hù)。服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Windows2003Server，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MSSQLServer2000。水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息顯示，在GIS地圖上顯示各地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，包括地圖放大、縮小、漫游、圖層控制等。

4、指標(biāo)和功能

4.1 RTU設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)

功耗：主板最大功耗15mA，顯示屏正常顯示功耗7mA，開背光顯示50mA，每點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，增加5mA，整機(jī)靜態(tài)值守功耗小于1mA。

電源：工作電壓DC12V，配置主板供電電路串接二極管保護(hù)。

顯示：122×32圖形LCD顯示屏，7個(gè)LED工作指示燈，7鍵簡(jiǎn)易鍵盤。

接口：4個(gè)（3線）RS232接口，1個(gè)RS485接口，格雷碼水位采集接口和模擬量接口。

固態(tài)存儲(chǔ)：256KFLASH+256KSRAM（根據(jù)用戶需求可擴(kuò)展512KFLASH+256KSRAM）。

工作溫度：–20°C～+70°C，LCD顯示屏不低于-5°C。

濕度：不大于95%，不結(jié)露。

4.2 系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)管理：主要對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)召喚等功能。

報(bào)表管理：是把采集到的信息以報(bào)表的格式顯示并可導(dǎo)出打印等。

文檔管理：文檔管理主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)各項(xiàng)資料如法律法規(guī)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等的歸檔、分類、查詢、存儲(chǔ)、上傳、刪除等功能。

系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理主要包括系統(tǒng)監(jiān)測(cè)子站管理、權(quán)限管理、日志管理和數(shù)據(jù)備份等。

4.3 防雷電措施

地下水位測(cè)量?jī)x作為系統(tǒng)的前置設(shè)備，通常是安裝在野外的，因此必需考慮防雷措施。該系統(tǒng)主要防止直接雷電和感應(yīng)雷電的破壞。防直接雷電裝置由接閃器、引下線和接地體組成，其中接閃器通常由避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)組成。防感應(yīng)雷電裝置主要是電子式避雷器，安裝在電源和信號(hào)饋線的前端，在雷電多發(fā)區(qū)域可安裝多級(jí)電子式避雷器。

5、結(jié)束語(yǔ)

地下水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用，能夠提高監(jiān)測(cè)的效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有助于地下水位監(jiān)測(cè)部門對(duì)地下水的情況進(jìn)行準(zhǔn)確地了解，提高治理地下水的意識(shí)，使地下水的質(zhì)量提高，并且能夠通過動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，分析地下水位發(fā)生變化的原因，運(yùn)用自動(dòng)化的地下水位監(jiān)測(cè)，能夠建立自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)地下水位監(jiān)測(cè)的全過程進(jìn)行分析和處理，分析影響地下水位發(fā)生變化的原因，以最佳最便捷的方式來(lái)提供地下水位信息。

參考文獻(xiàn)：

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