地下水水位远程监测系统方案
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目 录
一、概述 .......................................................................................................................................... 3 二、系统建设必要性 ...................................................................................................................... 3 三、建设目标 .................................................................................................................................. 3 四、系统解决方案 .......................................................................................................................... 4
4.1系统概述 ............................................................................................................................ 4 4.2系统功能 ........................................................................................................................... 4 4.3系统组成 ............................................................................................................................ 5 4.4系统拓扑图 ........................................................................................................................ 5 五、现场监测点建设 ...................................................................................................................... 6
5.1单个监测站配置 ................................................................................................................ 7 5.2设备特点 ............................................................................................................................ 7 5.3水位计 ................................................................................................................................ 8 六、监测中心 ................................................................................................................................ 10
6.1硬件配置 .......................................................................................................................... 10 6.2软件配置 .......................................................................................................................... 11 6.3、地下水监测管理系统软件介绍 .................................................................................... 11 七、设备清单及报价 .................................................................................................................... 14
7.1、 监测中心 ..................................................................................................................... 14 7.2、地下水监测终端（按5个测点计算） ........................................................................ 14 7.3总费用 .............................................................................................................................. 15 7.4通讯费用 .......................................................................................................................... 15 附录：通讯网络介绍 .................................................................................................................... 16
方案一：通讯网络——公网专线 ................................................................................. 16 方案二：通讯网络——VPN专网 ................................................................................ 17
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一、概述
地下水（ground water），是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。地下水资源较地表水资源复杂，因此地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律不能直接观察，同时，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是缓变型的，一旦积累到一定程度，就成为不可逆的破坏。 二、系统建设必要性
为了使有限的水资源能够支撑经济社会可持续发展，提高水务管理能力，全面推进节水型社会建设，保证城市供水安全，充分利用现代化迅速发展的自动化信息技术和科学管理措施，整合已有的水利、气象、水文、供水、排水和水环境监测体系，建设地下水水位实时监控与管理系统，将工程措施与非工程措施紧密地结合在一起，使有限的水资源得到充分合理的利用是十分必要的，而且意义重大。因此准确开发保护地下水就必须依靠长期的地下水监测，及时掌握动态变化情况。这就需要建立一套地下水水位远程监测系统方案。 三、建设目标
掌握地下水水资源信息，为水资源的合理开发利用和保护提供坚实的数据基础。
建立基于网络信息服务的水资源综合数据库，存储地下水水位信息，同时结合地理信息系统进行统一展现，为水资源管理系统提供数据支撑。
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四、系统解决方案
4.1系统概述
地下水水位远程监测系统方案依托中国移动公司GPRS网络，集计算机技术、软件技术、无线通信技术、测控技术于一体，实现地下水水位数据的远程监测。对传输距离没有要求。监控中心工作人员足不出户，就可以查看本地区内所有监测井的水位数据。监测中心系统软件能够实现数据的远程采集、远程监测,返回的所有数据进入数据库，生成各种报表和曲线。系统具有可扩展性，可以方便地增减测站数量和传感器的数量。修改工作将通过密码控制由有关管理人员进行操作，实现系统数据库管理功能； 4.2系统功能
① ② ③ ④
实时显示各监测站的水位数据； 实现水位超限和监测设备故障自动报警 实现水位自动监测数据的查询、编辑等功能
完成水位自动监测数据的统计分析功能，包括统计报表、趋势曲线等 ⑤
完成对各自动监测站站点类型、设备类型、通讯方式、监测指标等基本信息的编辑功能； ⑥
由操作系统提供安全管理。在人机界面上设置口令，仅允许有权限的操作人员进行操作，记录操作人员的登录情况；
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⑦ 系统实时数据能自动写入水位监测数据库，可以将实时遥测数据通过计算机广域网让相关部门进行WEB浏览，实现数据共享；
4.3系统组成
地下水水位远程监测系统方案由四部分组成：监测中心、通信网络、微功耗测控终端、水位计。
监测中心：，包括计算机、打印机，GPRS数据接收模块。整个监控系统的核心，监测每个监测点的实时数据，并将这些数据生成各种报表和曲线。
通信网络：中国移动GPRS网络。
微功耗测控终端：采集水位计的数据并无线传输到监控中心，采用高能量锂电池供电。
水位计：测量监测井水位。
4.4系统拓扑图
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五、现场监测点建设
监测井一般都建在农村，初步考虑采用高能量锂电池供电，可定时采集定时上报，采集上报间隔可修改。为了保证电池使用寿命，推荐每天上报4-6次，采集频率可1到2小时一次，锂电池使用寿命可以达到2年。
使用锂电池供电的监测站，可以不建井房。水位计投入井下后，直接将微功耗测控终端放在测井内。监测井一般都为金属材质，为了避免屏蔽信号，监测井井盖不能使用铁等金属材质。在监测井井口预留透气孔。
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5.1单个监测站配置
序号 1 2 3 4
设备名称
备注
微功耗测控终端 负责采集传输水位数据 高能量锂电池组 为设备供电 SIM卡 水位计
即手机卡，登录中国移动GPRS网络 测量水位
5.2设备特点
◆采集水位计的水位数据。
◆ 将采集数据主动上报到调度中心；支持定时上报和监测数据超限上报。
◆ 支持多种供电方式：电池供电、太阳能供电、市电供电。（此项目使用锂电池供电）
◆ 大容量可充电电池供电、太阳能供电、市电供电条件下支持调度中心随时问询。
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◆ 采用GPRS、短消息无线通信方式。 ◆ 现场可存储水位数据及工作参数。 ◆ 数据存储间隔、数据上报间隔可以设置。 ◆ 防水防潮等级高，测井内安装时：IP68。
◆ 4节高能电池可数据发送≥1万条，100Ah可充电电池充电1次可使用3-4个月。
◆ 为现场水位变送器提供直流电源：5V、12V、24V。 ◆ 支持远程升级设备程序、设定参数。
5.3水位计
水位计用于测量水井水位的高度，将测量的数据通过信号线传送给采集器。
水位压力传感器中内置扩散硅敏感元件，利用压力电阻效应，将承受的液压转换成电信号，再由电压电流转换器，把电信号变换成4-20mA标准远传信号。
计算公式：P=PI+Q*H
其中 P:被测液体压力；PI:大气压力；H:液体深度；Q:被测液体比重
由于大气压随地理位置高度的不同而变化，为了消除大气压变化引起的测量误差，传感器采用导气电缆，将大气压PI导入敏感元件另一侧，导气电缆的导气孔于大气连通。从而使计算公式变为：P=Q*H
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这样就消除了大气压力变化引起的测量误差，测量精度可达0.5%
对于波动较大的水池的液位测量，可以根据具体情况采用防波管、固定支架等手段固定变送器，见图3(c)、图3(d)。
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图3a 图3b
六、监测中心
6.1硬件配置
服务器：CPU：AMD或Intel 2.0G 或更高 内存：最低512M，推荐1G以上 硬盘：普通硬盘 >100G
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打印机：无特殊要求。
GPRS模块：专网组网时接收现场数据用；
专线组网时远程维护用；
6.2软件配置
操作系统软件：推荐Windows 2003 Server with sp2 数据库软件：推荐Microsoft SQL Server 2000 SP4，作为系统后台数据库的软件平台。
地下水监测系统软件：完成远程数据的接收、显示、存储和统计分析等功能。
6.3、地下水水位远程监测系统方案软件介绍
该软件是地下水监测系统专用软件，采用B/S结构，由系统管理员负责管理，领导者或其它工作人员经授权后可在自己的计算机上通过局域网访问服务器，可进行权利范围内的操作。如果需要，该软件可以在INTERNET公网上发布，被授权者在任何地方的计算机上都可以通过INTERNET公网访问和操作该系统。
该软件采用模块结构，主要包括两大模块：一个是人机界面、另一个是通讯前置机。每个模块又由若干小模块组成。通讯前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，它具有强大的兼容性，可支持任何厂家生产的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信产品，支持多种通信方式共存一个系统。人机界面包括基础数据管理、远程操作、
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人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，可根据不同客户的不同需求设计组合成个性化的监控与管理系统软件。 ◆软件主界面
开机界面显示地图，地图上每个地下水监测点的位置以圆点显示，红色代表故障，绿色代表正常，鼠标放置圆点位置时，显示该测点的水位数据。
◆基础数据
基础信息为用户填写的监测点的信息，包括城市信息，区县信息，单位信息，到每一个监测点的信息，包括孔口标高、地面标高、入下线长等。 ◆远程监控
点击“远程操作”按钮，可进入到监测点的详细界面查看该测点的详细数据。
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◆数据报表
用户可以根据实际情况生成日报表、月报表、年报表以及任意时间段的水位及温度曲线。
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七、设备清单及报价
7.1、 监测中心
序号 设备名称 1 2 3 4 5
计算机 打印机 操作系统软件 数据库
数量 单价（元） 总价（元） 备注 1套 1台 1套 —— 1套 ——
—— ——
地下水监测系统1套 软件
6 GPRS数据接收1套 机
使用公网专线时无需此设备
7 8
SIM卡 合计
1张
当地移动办理
7.2、地下水监测终端（按5个测点计算）
序号 设备名称
数量 单价 总
价备注
（元） （元） 1 2
微功耗测控终端 锂电池组
DATA-6211
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SIM卡
可从当地移动公司购买，10元/月
含50米线缆，线缆每增加
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国产水位计 合计
一米，费用增加15元。
7.3总费用
序号 设备名称 1 2 3
监控中心 现场监测点 合计
总价
备注 软件价格
测点费用按国产水位计计算
7.4通讯费用
1、采用移动专网时通讯费用（年费用）：
由于目前监控中心无固定IP，采用移动VPN专网进行数据通讯。通讯费用如下：（中心数据卡通讯费用+5*单个站通行费）*12月 年费用：（20+5*10）*12=840元
2、采用公网专线时通讯费用（年费用）:
监控中心：网费550元/年+（固定IP费用120元/月）*12=1990元（如中心具备此固定IP，可以直接应用，如果无固定IP，也可以用专网）
现场测点（5个测点计算）：5元/月*12 *5=300元
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附录：通讯网络介绍
GPRS网络是中国移动公司提供的数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。
推荐最常用的两种通讯网络选择方案。公网专线与中国移动VPN专网，用户可根据自身情况选择其中一种。 方案一：通讯网络——公网专线
公网专线系统通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。要求监测中心具备宽带（类型：光纤、ADSL等），并具有一个Internet网络上的固定IP。每个监测站的测控终端内安装一张开通GPRS功能的手机卡，通过登录GPRS网络与监控中心进行数据传输。
值班人员或者领导在IE地址栏里面输入总中心的固定IP来访问监控中心监控管理系统软件，分中心值班员按调度中心管理员所分配的权限管理所辖的设备。
光纤
1#监测点GPRSINTERNET服务器
N#监测点
系统运行费用
月运行费用 = 监测中心固定IP月租 + 单个测点数据卡月租×
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测点数量
例：某地宽带办理固定IP包年费用为1200元，GPRS套餐最低资费标准为5元/30M，超出部分按1KB/1分钱计算。现场监测点目前共有10个。则：系统月运行费用 = 1200÷12 + 5×10 = 150元 方案二：通讯网络——VPN专网
GPRS-VPN专网通信方式，监控中心不需要上网，只需安装一台GPRS数据接收机。移动公司提供一个VPN虚拟专网，并为使用的每一张数据卡绑定一个移动公司内部的IP地址，监控中心的GPRS数据接收机内放置一张专网手机卡。现场监测站的每个测控终端内也需要放置一张专网手机卡。所有的数据在移动VPN专网内传输，不进入INTERNET网络。
1#监测点GPRS-VPN接收机
服务器
N#监测点
系统运行费用
VPN专网方式每个测控终端使用的SIM卡可使用10元/月套餐的资费，10元含70MB数据流量，超出部分按1KB/1分钱计算。总中心可使用100元/月套餐，100元赠800MB数据量，超过部分按1KB/1分钱计算。月通信费用估算：10元×10+100元=200元（现场监测点
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