智能水文監(jiān)測系統(tǒng)概況

水文參數(shù)測控系統(tǒng)項目建議書PAGEPAGE2 智能水文參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)概況陜西多奇電子科技有限公司2013年5月目錄一、行業(yè)背景介紹 3二、水文參數(shù)測控系統(tǒng)在煤炭行業(yè)應用情況及成功案例 3三、水文動態(tài)監(jiān)測智能預警系統(tǒng)的技術實現(xiàn) 43.1系統(tǒng)設計的基本原則 43.2系統(tǒng)運行的軟硬件平臺 43.2.1系統(tǒng)運行的硬件平臺 43.3系統(tǒng)總體功能描述 53.4系統(tǒng)的功能設計 53.4.1控制上位機功能 53.5系統(tǒng)體系結構設計 63.5.1結構原理圖 6四、系統(tǒng)組成、主要技術指標及特點 64.1系統(tǒng)組成 64.2系統(tǒng)設備 84.3系統(tǒng)主要技術指標 84.3.1主站技術指標 84.3.2水壓、水溫傳感器技術指標 94.3.3控制系統(tǒng)技術指標 9五、原理設計 11六、分站施工要求 11七、軟件系統(tǒng)功能及硬件展示 137.1軟件功能展示 13八、產品質量及售后服務承諾 17九、總則 19一、行業(yè)背景介紹能源向來是國民經濟發(fā)展的支撐。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，對傳統(tǒng)能源煤炭的需求也越來越大。但煤炭的開采一直是各個行業(yè)中的高危行業(yè)，尤其是隨著煤炭開采深度的加大，地下水成為威脅煤礦安全生產的重要因素。最近幾年的多起煤礦重大、特大安全事故表明，對地下水的實時監(jiān)測和預報已顯得刻不容緩。我國有相當一部分礦區(qū)受地下水威脅比較嚴重，在煤炭的采掘過程中經常受到水害的困擾，給礦工們的生命帶來危險，給礦井的生產帶來安全隱患，同時這也給國家的財產帶來嚴重損失。因此各礦區(qū)對地下水的監(jiān)測歷來都十分重視，曾經也采用各種各樣的監(jiān)測方法，但都在不同程度上存在這樣那樣的缺陷。二、水文參數(shù)測控系統(tǒng)在煤炭行業(yè)應用情況及成功案例為了預防水害的發(fā)生，對開地下水位的長期觀測是煤礦目前普遍采用的手段之一。對水位（水壓）的觀測通常采用方法是在地面建立水文長觀孔，安裝水位自動記錄儀器或遠程遙測監(jiān)測分站進行長期觀測，充分利用數(shù)據采集技術、計算機技術、網絡技術和數(shù)據庫技術等實現(xiàn)地下水水文數(shù)據的采集、處理和發(fā)布為一體的綜合信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代化科技與管理密切結合的一項系統(tǒng)工程，并在此基礎上應用相關數(shù)據挖掘理論（關聯(lián)規(guī)則算法），快速對發(fā)生變化的各個參數(shù)進行關聯(lián)分析，為領導決策提供及時的決策依據信息。成功案例：中煤平朔煤業(yè)有限責任公司安裝我公司監(jiān)測系統(tǒng)，建立地面監(jiān)測分站33套（其中一號井11套；二號井4套；三號井18套；）2009年上半年，主站監(jiān)測到C—5監(jiān)測點的數(shù)據及時反映了三號井井下水位變化情況，迅速采取了必要的措施，減少了相應的損失。2.開灤集團蔚州礦業(yè)公司2008.9—2009.4先后在單侯礦、南留莊礦、崔家寨礦及興源礦安裝本監(jiān)測系統(tǒng)，2009年5月前后南留莊、單侯、崔家寨三礦先后透水，監(jiān)測點水文數(shù)據及時反映，避免了大的事故發(fā)生，減少損失至少在千萬以上。三、水文動態(tài)監(jiān)測智能預警系統(tǒng)的技術實現(xiàn)3.1系統(tǒng)設計的基本原則本系統(tǒng)設計之初是為了滿足各礦井對水文變化情況實時觀測的需求，解決因水文數(shù)據管理、查詢落后而經常發(fā)生水害的情況，因此本系統(tǒng)設計時嚴格遵循系統(tǒng)設計原則，具體原則如下：（1）系統(tǒng)性原則：從系統(tǒng)論的觀點出發(fā)，以實現(xiàn)系統(tǒng)總體功能為目的，來構建整個系統(tǒng)結構，以達到最優(yōu)化經濟結構。（2）實用性原則：本系統(tǒng)可以不改變計算機管理系統(tǒng)，操作方便、快速、簡捷。（3）可靠與安全性原則：系統(tǒng)設備性能可靠、穩(wěn)定工作。（4）最優(yōu)性價比原則：在實現(xiàn)系統(tǒng)功能原則的基礎上，盡量減少項目的經費投入。（5）先進性原則：系統(tǒng)設計的技術水平達到國內外同期同類的先進水平，并保證系統(tǒng)在一個相當時期不落后。（6）升級原則：系統(tǒng)易于維護，且有良好的售后技術支持和完善的服務體系。3.2系統(tǒng)運行的軟硬件平臺3.2.1系統(tǒng)運行的硬件平臺支持250WATXPFCPS/2電源前置電源和HDD狀態(tài)指示燈能抗沖擊，振蕩，并且能在高溫下穩(wěn)定工作防震設計的驅動器臺，可以容納3個5。25“及1個3。5”前端驅動器系統(tǒng)配置IPC-610L/PCA-6006VE/P4-2.4G/256M/80G/CD/FDD/KB+MOUSE型號：聯(lián)想萬全T220CPU類型：IntelXeonE5506標稱主頻：2.13GHz內存容量：2GB內存描述：ECCDDR3標配硬盤容量：300G光驅DVD光驅網卡1000M3.3系統(tǒng)總體功能描述基于網絡的水文參數(shù)遙測系統(tǒng)是根據煤礦系統(tǒng)的規(guī)范和要求，充分利用數(shù)據采集技術、計算機技術、網絡技術和數(shù)據庫技術等實現(xiàn)鉆孔水文數(shù)據的采集、處理和發(fā)布為一體的綜合信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代化科技與管理密切結合的一項系統(tǒng)工程。數(shù)據的采集處理和信息發(fā)布，通過將水文數(shù)據采集并處理后發(fā)布給相關各個煤礦部門，為各個部門在實施煤炭安全開采上提供有力的決策依據和參考，最終避免煤礦發(fā)生水災這一目的。3.4系統(tǒng)的功能設計3.4.1控制上位機功能（1）通過網絡向各分站發(fā)送命令或接受數(shù)據。（2）將各分站采集的數(shù)據整理保存到硬盤。（3）完成數(shù)據的顯示、查詢、編輯。（4）對數(shù)據進行處理，生成各種報表并打印輸出。（5）繪制水位、溫度趨勢曲線、直方等各種圖形。（6）進行水文數(shù)據的網絡發(fā)布,各有關部門通過網絡進行數(shù)據瀏覽。3.5系統(tǒng)體系結構設計3.5.1結構原理圖本系統(tǒng)實現(xiàn)了從數(shù)據采集、設備控制、數(shù)據處理、數(shù)據的網絡發(fā)布與應用。四、系統(tǒng)組成、主要技術指標及特點4.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)為地面水文參數(shù)測控系統(tǒng)。系統(tǒng)由三部分組成：地面水文長觀孔用來監(jiān)測水位、水溫的分站：數(shù)據處理主站及客戶查詢軟件：水泵控制系統(tǒng)及流量監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)主站地面局域網地面通信分站系統(tǒng)主站地面局域網地面通信分站井下通信分站管道流量采集分站管道流量采集分站管道流量采集分站中央二號回風中央皮帶運輸隔爆電源KJ11-Z數(shù)據轉換器無線接收模塊井上水位采集分站井上水位采集分站用戶查詢端GSM/GPRS127V電源地面井下3號倉入口處副井底水倉入口GSM/GPRS4號水倉水位隔爆電源3號水倉水位中央二號輔助副井水倉水位中央一號回風明渠中央一號輔助127V電源…………..4.2系統(tǒng)設備系統(tǒng)組成包括主站軟件一套，查詢終端根據用戶需要可以配若干套，太陽能分站則根據系統(tǒng)的監(jiān)測點多少實際確定，每部分的具體內容（軟件和硬件）如下所示。水文參數(shù)測控系統(tǒng)服務器包括：工業(yè)控制計算機一套數(shù)據處理軟件一套打印機一臺UPS 一套加密鎖 一套水文參數(shù)測控系統(tǒng)客戶端軟件包括：水文參數(shù)測控綜合查詢系統(tǒng) 根據需要選用礦用水文參數(shù)監(jiān)測分站：地面太陽能水位、水溫測控自動記錄分站（共計6套）每套含以下設備：（1）測控分站一臺（2）水位、溫度一體化采集終端一套（3）軍用級蓄電池一組（4）網絡設備一臺（5）采集分站抗拉伸專用電纜若干米（6）聚合性太陽能板兩塊（7）抗寒防護設備4.3系統(tǒng)主要技術指標4.3.1主站技術指標：數(shù)據傳輸方式：無線信號傳輸數(shù)據傳輸量及傳輸速率：1200-9600bps操作系統(tǒng)：Windows98/2000/xp數(shù)據庫：MicrosoftAccess對分站可實現(xiàn)雙向控制采用工業(yè)控制機站點編碼：任意4.3.2水壓、水溫傳感器技術指標：（1）測量方式：擴散硅壓阻式（2）水壓測量范圍：0Mpa-10Mpa（可根據實際情況確定）（3）分辨率：0.0001Mpa（4）精度：0.1%F.S（5）溫度傳感器測量范圍：0～+85℃（6）溫度測量精度：±0.1℃（7）分辨率：0.01℃4.3.3控制系統(tǒng)技術指標：（1）精度：滿量程±2%FS±1個字節(jié)（2）執(zhí)行時間：任意時間（3）控制原理：數(shù)字電子、邏輯電路（4）輸出：數(shù)字信號，脈沖信號（5）通信功能：RS485或RS232（6）遙控距離：GPRS中國移動覆蓋任意地點（7）電源：100-260VAV50/60Hz（8）主站和控制模塊時刻保持通信，至少2min一個數(shù)據4.4主要特點（1）適用性適用于地面長觀孔的水位、水溫監(jiān)測；自定采集時間，實時監(jiān)控；無需更換電池，全采用太陽能模式供電（2）集成化數(shù)據處理主站數(shù)據處理系統(tǒng)實現(xiàn)了集成化，既可處理遙測數(shù)據，也可處理自動記錄數(shù)據、水位測量數(shù)據、溫度監(jiān)測數(shù)據，及時預警。（3）配置靈活地面分站采用點對點的結構，每個分站與主站都可構成一個完整的采集、控制、通訊監(jiān)測點，因此添加新的分站比較方便，兼容性強。（4）可靠性高該套系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路，高可靠性穩(wěn)壓電源，軍品級顯示器及元器件，軟件自復位和硬件看門狗技術，保證了系統(tǒng)無人看守下的可靠運行。（5）質量保證分站系統(tǒng)所采用的測控分站、礦用隔爆兼本安直流電源都經煤炭工業(yè)重慶電器防爆檢測中心檢測合格，具有國家安全監(jiān)察局煤礦安全標志辦公室頒發(fā)的MA認證標志，嚴格按照MA認證要求進行生產，ISO質量體系。（6）數(shù)據通訊穩(wěn)定可靠采用壓縮編碼有線通訊方式，軟硬件糾錯技術，使數(shù)據通訊快速、可靠。（7）主站軟件功能強軟件具有循環(huán)檢測、單點追蹤、定時檢測等各種檢測手段，提供數(shù)據的查、改、刪等編輯功能，圖形處理、報表處理等分析手段，且具有水位超限報警、傳感器出水面報警等系統(tǒng)安全運行報警功能。同時具有網絡發(fā)布功能，也可提供FPT方式向別的系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據。（8）獨立性每個分站與主站構成一套完整的通訊系統(tǒng)，分站與分站之間互不干擾，不會因為一個分站不工作而影響其他分站工作的穩(wěn)定性。（9）抗干擾性儀器使用的傳感器為485數(shù)據式輸出傳感器，其抗干擾性強，傳輸距離遠。五、原理設計監(jiān)控系統(tǒng)原理分站內的工作主要由傳感器變送器（采集分站）完成，傳感器變送器放入水中后，水壓感應后運算出水位讀值，形成485信號，通過GMS(GPRS)通信網絡發(fā)送到主站進行解析顯示。井下水文監(jiān)測系統(tǒng)分站：（1）基本原理井下水文參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)分別是由采集分站、傳輸分站、傳輸介質、控制軟件組成。根據水流快慢或者水位水壓，自行采集水文參數(shù)，經傳輸分站解析為485信號，然后通過傳輸介質傳至地面控制軟件進行查看。原理示意圖如下：地面采集分站傳輸分站傳輸介質控制軟件地面采集分站傳輸分站傳輸介質控制軟件六、分站施工要求地面分站根據此水文遙測系統(tǒng)的實際安裝環(huán)境，必須進行野外安裝環(huán)境的充分改造方可進行安裝分站設備。水位遙測系統(tǒng)分站的安裝效果示意圖如圖1所示井下分站（1）管路流量監(jiān)測分站井下管道流量監(jiān)測分站的安裝方法為將流量儀探頭按照要求貼附在管道外壁。如圖2所示。（2）明渠流量監(jiān)測分站明渠渠道比較規(guī)整，并且水流比較平緩的地方具體安裝如圖3所示：（3）水泵壓力監(jiān)測分站壓力分站的安裝，是做一個三通，在壓力管上接出一個三通，然后將傳感器裝到這三通的一個口上邊，如圖4所示：圖2圖1圖3圖4七、軟件系統(tǒng)功能及硬件展示7.1軟件功能展示控制主站功能（1）通過網絡向各分站發(fā)送命令或接受數(shù)據。（2）將各分站采集的數(shù)據整理保存到磁盤。（3）完成數(shù)據的顯示、查詢、編輯。（4）對數(shù)據進行處理，生成各種報表并打印輸出。（5）繪制水壓（水位）、溫度趨勢曲線、直方等各種圖形。（6）進行水文數(shù)據的網絡發(fā)布，各有關部門通過網絡進行數(shù)據瀏覽。1、初始界面該界面為系統(tǒng)正常運行的界面。包含兩個功能按鈕：進入系統(tǒng)和關閉系統(tǒng)進入系統(tǒng)：按下該按鈕，系統(tǒng)進入功能主界面。取消系統(tǒng)：按下該按鈕，系統(tǒng)將退出。下圖為主站系統(tǒng)的初始界面。2、遙測系統(tǒng)界面單擊主界面的“地面遙測’會出現(xiàn)下圖界面。每個分站旁邊都顯示上次測量的水位和水溫值，當系統(tǒng)設置報警上下線后，當測量的水位值超過報警上線或者小于報警下線時，系統(tǒng)報警，這時候對應的水位和溫度字體顏色變成紅色，并且水位和水溫水閃爍。單擊某個分站的圖標，就可以出現(xiàn)這個站點某個時間段的水位變化曲線，如下圖所示：2、系統(tǒng)設置系統(tǒng)可根據用戶的具體情況進行自定義設置，以保證系統(tǒng)運行于最佳狀態(tài)。遙測分站的時間間隔設置，可以在3分鐘到365天任意設置，設置界面正如下圖所示：采樣定時設置采樣定時設置（2）報警設置：這個很重要關系到水泵的啟停，所以我們要慎重的輸入報警的上下線。假如設置不當則會造成不必要的損失。報警參數(shù)設置報警參數(shù)設置（3）個性設置是在在曲線界面上顯示采集數(shù)據點的多少，可以自行對其設置；缺省采樣間隔用于為用戶設置初始采樣間隔，當用戶分站點的數(shù)據還未完全建立起來時，為避免分站過多的采樣而導致通訊費用的增加，系統(tǒng)的缺省采樣間隔設置為6個小時，同樣用戶可以修改該數(shù)值，但應謹慎操作：探頭提前打開無線模塊時間：為調整系統(tǒng)通訊情況而設置的參數(shù)，一般用戶可不修改該數(shù)據。個性設置個性設置3、運行報表點擊運行報表會出現(xiàn)日報表和年報表，日報表可以顯示出一天，管道的平均流量。和每天的水位、水溫數(shù)據:年報表顯示的是每個月每個管道的的累計流量和一年中每一個水位、水溫數(shù)據。在年報表時可以顯示每個月的柱形圖。不管是日報表還是年報表都能夠導成表格形式的電子表格數(shù)據，能夠打印出來，作為資料保存。同時可以顯示一年中每個月的柱狀圖，可以清晰的看出一年中每個月累計流量的變化情況。報表模式報表模式報表打印后如下圖所示：4、客戶端查詢用戶打開IE瀏覽器后，輸入IP地址，就可查看系統(tǒng)。在客戶端限制修改報警和設備參數(shù)。八、產品質量及售后服務承諾我公司是ISO9000貫標認證單位，擁有一套完整的質量控制體系。產品從原材料采購到生產出成套產品，均經過了嚴格的技術檢驗及質量把關。公司嚴格遵守國家相關標準：（GB3868-2000；GB3836-2000；MT381-2007；MT/T899-2000;MT/T825-1999;MT209-90；MT/T1006-2006；MT/T1007-2006）以及企業(yè)標準：(Q/DQ001-2008,Q/DQ002-2008,Q/DQ003-2008,Q/DQ004-2010,Q/DQ005-2010,Q/DQ008-2010)。投入到工程中所使用的原材料、構件、成品、半成品都具備合格證明。對每套將要出售的產品都通過了：GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第1部分-通用要求》GB3836.4-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第4部分-本質安全型》等防爆標準要求。通將進行現(xiàn)場模擬安裝，測試，極大程度的降低了安裝故障率，縮短了安裝工期。在施工過程中，堅決貫徹執(zhí)行GB/T19000-ISO9002《質量管理和質量保證》系列標準，建立完善的質量保證體系,保證工程質量滿足合同要求。我方承諾：1.保證產品質量符合國家標準，如有質量問題，需方可向供方退換所購貨物。2.產品到貨后，供方應對需方相關使用人員進行免費的技術培訓，直到使用人員能熟練掌握系統(tǒng)的各項操作功能，主要包括以下培訓內容：(1)原理培訓：包括設備原理、設備維