地下水远程监测系统，水位监测系统

一、概述
     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。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。
二、系统解决方案
2.1 系统概述
     地下水远程监测系统，水位监测系统依托中国移动公司GPRS网络，工作人员可以在监测中心查看地下水的水位、温度、电导率的数据。监测中心的监测管理软件能够实现数据的远程采集、远程监测,监测的所有数据进入数据库，生成各种报表和曲线。
2.2 系统组成
    地下水远程监测系统，水位监测系统由四部分组成：监测中心、通信网络、微功耗测控终端、水位监测记录仪（水位计）。
2.3 系统拓扑图

2.4 监测中心
2.4.1 中心软件系统概述
  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、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。
2.4.2 监测中心配置
硬件：
  中心具备宽带网络（类型：光纤、网线、ADSL等），并绑定固定IP。
  一台专用计算机，放在机房，作为固定IP服务器，将服务器操作系统和数据库软件和系统监控软件装在里面，存贮数据，保证其24小时在线。
软件：
  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。
2.4.3、地下水监测管理系统软件功能介绍
◆ 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、水温等数据。

◆ 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，可在测点信息里面上传图像，作为对该监测点周围环境的备份。
◆ 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。 

◆ 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。

2.5通讯网络
  中国移动的GPRS网络信号覆盖范围广、数据传输速率高、通信质量可靠、误码率低、运行稳定、数据传输实时性、安全性和可靠性高、安装调试简单方便，按信息流量计费，用户使用成本比较低。
  本系统通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。要求监控中心具备宽带（类型：光纤、网线、ADSL等），并具有一个Internet网络上的固定IP。
  监测点测控终端内部配置GPRS无线数据传输模块，模块内安装一张开通GPRS功能的SIM卡。测控终端通过其内部的GPRS无线数据传输模块与监控中心服务器组成一个通信网络，实现系统的远程数据传输。
网络运行费用：
  监测中心：需支付宽带使用费用，具体费用标准请在当地相关部门咨询。
  监测点现场：每个监测点的SIM卡的通讯费用（数据通信费以河北为例，具体收费标准请咨询当地移动公司）—— 5元/月（30M）。子站每月总通信费为5*现场监测点数量。
2.6 现场监测点水位监测终端
  由于水位监测点现场大多数都在野外，现场没有供电电源，根据现场监测点的数据上报频率，供电方式有太阳能供电和锂电池供电两种方案可选。数据上报比较频繁时使用太阳能供电，数据上报不频繁时使用锂电池供电。
2.6.1 锂电池供电方案
  适用于没有电源的监测现场，内置1组锂电池组作为工作电源，特别适合于没有外部电源供电的现场环境，微功耗设计，锂电池组可以正常工作1-5年。
※ 注：电池有效寿命为5年，实际使用寿命大于1万次无线通讯。


2.6.2太阳能电源供电方案
  适用于使用太阳能作为供电电源的监测现场，太阳能电源分为三部分，太阳能电池板、太阳能充电控制器、铅酸蓄电池。根据现场用电设备（包含微功耗测控终端与现场采集设备）的功率来选择光电池板的大小与蓄电池的容量。
下面为计算方法。
  太阳能板配制计算方法： 电池板配置功率（W）= 设备功耗（W）×每天工作时间（小时）×1.2(安全系数)÷[5小时(每天有效工作时间) ×0.6(充电效率)]
  蓄电池配置计算方法：蓄电池配置容量（Ah）= 设备功耗（W）×每天工作时间（小时）× 阴雨天(天数)÷[设备供电电压(V) ×0.6(供电效率)]

当蓄电池电量消耗时，可通过太阳能电池补充电量，达到绿色环保，能量循环使用的效果。

2.7 水位计
  LEVEL水位计是一款自动测量、记录地下水水位和温度的仪器。它只有手掌大小，长度154毫米，直径22毫米，非常轻便，几乎可以在任何监测井中使用。机器内部集成温度和压力传感器，内存和电池，外部为密封的不锈钢材质(RVS 316L)，这使它完全不受潮湿或外部电流的影响。 同时涂上一层氮化镐材质，耐腐蚀，适用于海水和淡水环境。
  LEVEL通过一条钢线缆悬挂在监测井里，可以定期读取数据，或者安装GPRS在线监测系统，以便在室内进行数据的动态实时监测。仪器自动测量地下水的温度和水位，并保存在其内存中，内存可以记录保存2×40,000个数据，电池的寿命达8－10年。
  LEVEL测量绝对压力（水压＋大气压），单位是厘米水柱。为了得到准确的水位变化，必须进行大气压补偿。最理想的方法是配置一个额外的气压补偿装置，即Barologger。软件会自动进行气压补偿，在办公室或野外快速准确的读取、记录数据。Barologger与LEVEL具有同样的规格和操作方法，但价格很低，校准范围为1.5米，用于测量大气压力。比传统的通风孔线缆的方法更准确和容易进行空气补偿测定，没有时间滞后。