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地表徑流量

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聚邦

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58000

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用　　途：
環(huán)保、水文、水利、水土保持及數(shù)字農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域擁有了多項(xiàng)核心技術(shù)

一、系統(tǒng)應(yīng)用背景河流懸移質(zhì)泥沙含量（含沙量）是重要的水文參數(shù)之一，河流含沙量監(jiān)測(cè)對(duì)于水利水電工程建設(shè)，水資源開發(fā)利用，水土流失治理，工農(nóng)業(yè)取水用水，水文預(yù)報(bào)等意義重大。目前水文上測(cè)量河流含沙量的主要方法是：人工取樣，使用烘干法測(cè)量含沙量。該方法從樣品的采集到分析，均需要大量人力，物力和時(shí)間的投入，而且測(cè)量周期長(zhǎng)，操作過(guò)程繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以實(shí)時(shí)，在線監(jiān)測(cè)河流含沙量的變化。近年來(lái)隨著新產(chǎn)品新技術(shù)的不斷引進(jìn)，針對(duì)河流泥沙的監(jiān)測(cè)積累了一些經(jīng)驗(yàn)，取得了一些進(jìn)展。目前，由我司研發(fā)的JBNS-100型全自動(dòng)泥沙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已正式投入使用，本套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)了含沙量和輸沙率的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。二、全自動(dòng)泥沙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 JBNS-100型泥沙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由泥沙傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)（含RTU）、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理軟件和安裝支架等組成。傳感器滿足《水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心》水文儀器特性要求。 2.1系統(tǒng)特點(diǎn)： ?可直接輸出測(cè)點(diǎn)泥沙含量值、水深、溫度值； ?自動(dòng)計(jì)算斷面平均含沙量與輸沙率，24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)； ?支持整合多個(gè)斷面泥沙傳感器數(shù)據(jù)； ?建立泥沙與水位、流量等相關(guān)的關(guān)系線； ?直接生成水文規(guī)范報(bào)表，可直接參與資料整編。 2.2測(cè)量原理本套系統(tǒng)所使用的傳感器基于組合紅外吸收散射光線法，通過(guò)逆投影成像技術(shù)，可以連續(xù)精確測(cè)定水體中的懸移質(zhì)泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測(cè)定懸移質(zhì)泥沙含量，可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。 2.3 JBNS-100型泥沙在線監(jiān)測(cè)儀 JBNS-100型測(cè)沙傳感器基于組合紅外吸收散射光線法，通過(guò)逆投影成像技術(shù)可以連續(xù)精確測(cè)定水體中的懸浮泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測(cè)定泥沙含量濃度值，即可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。根據(jù)使用環(huán)境可以選配帶自清洗功能和保護(hù)裝置。傳感器突出特點(diǎn)： ?傳感器采用多光束紅外散射光逆投影成像技術(shù)結(jié)合TES91算法；音叉震動(dòng)與電磁感應(yīng)技術(shù)（高量程）； ?內(nèi)設(shè)自診功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確； ?可選配清潔刷自動(dòng)清洗功能，減少傳感器維護(hù)量； ?數(shù)字化傳感器，抗干擾能力強(qiáng)； ? 泥沙同質(zhì)性標(biāo)定與分析識(shí)別； ?低量程范圍：0-45 kg/m3/120kg/m3，高量程范圍：5kg-2500kg/m3，可定制型號(hào)和量程，滿足不同測(cè)驗(yàn)環(huán)境要求。表1 JBNS-100型泥沙傳感器規(guī)格規(guī)格詳細(xì)信息尺寸直徑90mm*長(zhǎng)度 478mm 重量 6KG 主要材料機(jī)身：鈦合金+POM+316L不銹鋼 O型環(huán)：氟橡膠線纜：PVC 防水等級(jí) IP68/NEMA6P 測(cè)量范圍 0.001kg/m3-120kg/m3，可根據(jù)定制量程測(cè)量精度誤差小于測(cè)量值的±5% 耐壓范圍 ≤0.3Mpa/0-30m水深標(biāo)配，最大到50米流速 ≤5.0m/s 存儲(chǔ)溫度 -25到85℃ 測(cè)量環(huán)境溫度 0到55℃ 校準(zhǔn) 斜率校準(zhǔn)/多點(diǎn)校準(zhǔn) 傳感器線標(biāo)準(zhǔn)整體電纜，可定制深度傳感器量程：0-100M，精度：0.01M 溫度傳感器量程：-20℃-120℃，精度：0.1℃ 電源 DC12V 輸出通過(guò)6mm抗拉屏蔽線纜輸出數(shù)字信號(hào) 顯示輸出本地觸摸屏顯示，遠(yuǎn)程WEB端顯示，手機(jī)APP查看軟件可實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值并保存，可與系統(tǒng)報(bào)表對(duì)接 2.4數(shù)據(jù)采集與分析主機(jī)（含RTU功能）系統(tǒng)主要功能如下：（1）能自動(dòng)采集及處理測(cè)沙傳感器監(jiān)測(cè)到的泥沙數(shù)據(jù)，并根據(jù)泥沙-斷沙率定公式自動(dòng)計(jì)算斷面平均含沙量，支持導(dǎo)入斷面流量數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算斷面輸沙率，對(duì)泥沙進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、完整性、及時(shí)性和可靠性；（2）可同時(shí)接收多個(gè)水文站（或監(jiān)測(cè)斷面）的泥沙含量數(shù)據(jù)，每個(gè)水文站（或監(jiān)測(cè)斷面）可同時(shí)支持多個(gè)JBNS-100型傳感器；（3）統(tǒng)計(jì)分析：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可自動(dòng)傳輸并存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可生成逐日平均懸移質(zhì)輸沙率表和逐日平均含沙量表等符合《水文資料整編規(guī)范》的多種報(bào)表，與Excel無(wú)縫對(duì)接；（4）遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程修改參數(shù)，異常數(shù)據(jù)報(bào)警等，同時(shí)可根據(jù)用戶要求定制功能。數(shù)據(jù)處理主機(jī)參數(shù)如下：名稱參數(shù) 描述說(shuō)明主要參數(shù) CPU AM3352BZCZD60@600MHZ ARM Cortex-A8構(gòu)架，工業(yè)級(jí)溫寬內(nèi)存 256M DDR3 工業(yè)級(jí)溫寬：-40℃ ? +85℃ NandFlash或e.MMC 256MB SLC NandFlash/4GBe.MMC 工業(yè)級(jí)溫寬：-40℃ ? +85℃ 數(shù)據(jù)接口百兆以太網(wǎng)接口 2路 2路10/100自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口 3G/4G模塊接口 1路用于擴(kuò)展3G/4G通信模塊 WIFI模塊接口 1路 2.4G WIFI USB HOST 2路 USB2.0高速 TF卡接口 1路支持大容量TF卡和MicrsSD卡，設(shè)計(jì)了熱拔插檢測(cè)，支持SD Memory Card協(xié)議v2.0 SIM卡接口 1路 MICRO-SIM卡調(diào)試串口 1路 RS232 RS485接口 4路可根據(jù)總線擴(kuò)展N個(gè)接口 RS232接口 4路與485復(fù)用 CAN接口 2路支持CAN2.0 Part A和2.0Part B，最高傳輸速度可達(dá)1Mbit/S RTC時(shí)鐘高精度時(shí)鐘芯片采用高精度RX8025時(shí)鐘芯片，后備電池，可以再斷電時(shí)保證時(shí)間不丟失 LED指示燈 2個(gè) 1個(gè)CPU工作心跳燈，1個(gè)用戶自定義燈用戶按鍵 1個(gè) 可自定義按鍵功能電氣特性輸入電壓 DC12V 9-30V 工作溫度 -40℃ ? +85℃ 工業(yè)級(jí)溫寬工作濕度 5% ? 95% 結(jié)構(gòu)參數(shù) 機(jī)盒尺寸 159mm×105mm×33mm 2.5供電系統(tǒng) 供電模塊通過(guò)太陽(yáng)能電池板和蓄電池的供電方式，配備充電控制器，可用交流電對(duì)電池進(jìn)行充電。蓄電池100AH，100W太陽(yáng)能板供電。 2.6數(shù)據(jù)管理軟件自動(dòng)化接收處理軟件可安裝于中心站服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)控制服務(wù)器，軟件系統(tǒng)采用架構(gòu)為C/S和B/S兩種模式，能接收測(cè)站發(fā)來(lái)的各項(xiàng)有關(guān)信息，并能遠(yuǎn)程下載數(shù)據(jù)和設(shè)置測(cè)站工作參數(shù)。在非測(cè)流時(shí)間，能人工控制增加測(cè)次。根據(jù)測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)生成《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179-2015）、《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現(xiàn)行水文規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)所需報(bào)表。 2、能實(shí)現(xiàn)在線測(cè)流功能，嚴(yán)格依據(jù)水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范及《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，建立各相關(guān)要素?cái)?shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，并提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限及訪問(wèn)技術(shù)支持。 3、管理要求：軟件管理上進(jìn)行權(quán)限分級(jí)，不同權(quán)限的管理者對(duì)其進(jìn)行不同程度的操作。三、安裝設(shè)計(jì)（現(xiàn)場(chǎng)照片） JBNS-100型安裝的目的是根據(jù)單點(diǎn)泥沙-斷沙率定關(guān)系計(jì)算出斷面平均含沙量，因此必須按規(guī)范布設(shè)在測(cè)驗(yàn)河道斷面具有代表性的一點(diǎn)或具有代表性的垂線的多點(diǎn)上。JBNS-100型為側(cè)視測(cè)量，安裝時(shí)需將儀器橫立式固定（傳感器面向下游），為使JBNS-100型在低水時(shí)仍然能實(shí)時(shí)測(cè)量，安裝深度應(yīng)該低于最低水位。儀器將在固定位置測(cè)量河流含沙量，安裝時(shí)應(yīng)該考慮漂浮物對(duì)儀器的造成的影響。 1、固定式安裝，采用不銹鋼支架制作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定做支架，保證支架的強(qiáng)度。 2、浮標(biāo)式安裝，浮體直徑1.0-2.0米不等，浮力500-800公斤，堅(jiān)固的構(gòu)造： 1）高分子聚合材料浮體 2）熱浸鍍鋅鋼板和鋁合金框架 3）所有金屬的保護(hù)與防銹采用環(huán)氧樹脂涂料 3、水密間隔保護(hù)： 1）密封防水電控室，保護(hù)數(shù)據(jù)采集控制器與電池系統(tǒng) 2）密封O形環(huán) 3）不銹鋼艙口蓋 4、全面的配置： a)太陽(yáng)能電池板； b)水密天線 c)防撞擊警示燈和雷達(dá)反射器； d)具有很強(qiáng)的固著能力的錨系統(tǒng)； 1）GPS全球定位系統(tǒng) 可通過(guò)程序設(shè)定浮標(biāo)經(jīng)緯度范圍（定位精度在15米以下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)的經(jīng)緯度），一旦浮標(biāo)漂離規(guī)定范圍，GPS測(cè)定后立即向預(yù)設(shè)電話報(bào)警，及時(shí)追回，有效的防止偷盜、錨纜斷裂等意外事件。接收衛(wèi)星信號(hào)，定位浮標(biāo)的位置，同時(shí)，位置數(shù)據(jù)也會(huì)被數(shù)采器采集，與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一起發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)中心。通過(guò)位置數(shù)據(jù)，可以使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合地圖來(lái)顯示，使結(jié)果顯示更加形象具體。 2）系留系統(tǒng) 配套固定及回收系統(tǒng)，并可根據(jù)水下不同的情況選擇不同形式的錨和不同的拋錨方式，以雙錨雙纜錨泊系留系統(tǒng)為例，每個(gè)菱形錨重達(dá)百公斤，具有極佳的固著力并便于回收，雙鏈為鋼纜和尼龍繩。穩(wěn)定錘裝有鋅保護(hù)陽(yáng)極，保護(hù)儀器設(shè)備不受電化學(xué)腐蝕。該套系統(tǒng)具有耐久、維護(hù)少、便于回收的優(yōu)點(diǎn)，并且能極大的提高安全度，不易被偷盜。如下圖示： 3）系留穩(wěn)定系統(tǒng) 浮標(biāo)體配置穩(wěn)定硾，穩(wěn)定整個(gè)浮標(biāo)系統(tǒng)，在海洋中大風(fēng)大浪也不易傾斜翻到。即使被大浪打翻也能迅速回正，豎直儀器。 4）金屬太陽(yáng)能板等支撐架采用鍍鋅鋼支撐架。四、數(shù)據(jù)處理（1）比測(cè) 第一步，我們需要將測(cè)得的泥沙數(shù)據(jù)與人工測(cè)驗(yàn)含沙量進(jìn)行對(duì)比。（2）分析數(shù)據(jù)，確定系數(shù) 在得到一定的率定數(shù)據(jù)后（通常需要經(jīng)歷高、中、低含沙量），我們可以通過(guò)EXCE軟件求出關(guān)系曲線和關(guān)系式。然后，我們只需要把關(guān)系式輸入到在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)中，即可得到24小時(shí)不間斷的斷面懸移泥沙含量數(shù)據(jù)。應(yīng)用JBNS-100型在線數(shù)據(jù)與人工測(cè)驗(yàn)含沙量比測(cè)，建立關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了含沙量監(jiān)測(cè)的技術(shù)轉(zhuǎn)化，變?nèi)斯けO(jiān)測(cè)為在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)，解放生產(chǎn)力，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)含沙量實(shí)時(shí)連續(xù)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)，在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集間隔可調(diào)，傳遞快捷，數(shù)據(jù)便以電腦儲(chǔ)存整編。五、JBNS-100型泥沙在線監(jiān)測(cè)儀的獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 1、在泥沙自動(dòng)測(cè)量中最重要的是懸移質(zhì)（懸浮顆粒物）的同質(zhì)性，泥沙可以分為很多種，如：青沙、黃沙、棕沙等，它們的質(zhì)量不同、顏色不同，對(duì)光的反射率也完全不同，所以如果采用同一種方式去測(cè)同質(zhì)性完全不同的泥沙，得出的結(jié)果可能相差甚遠(yuǎn)。泥沙傳感器做了大量實(shí)驗(yàn)，會(huì)根據(jù)不同流域?qū)鞲衅鬟M(jìn)行分大類來(lái)標(biāo)定分析，并將逆投影成像技術(shù)計(jì)算方寫進(jìn)傳感器軟件，這樣得出最終結(jié)果的絕對(duì)誤差會(huì)減小甚多。 2、JBNS-100型泥沙傳感器可以根據(jù)泥沙含量的多少設(shè)置自動(dòng)單次清洗次數(shù)和清洗時(shí)間間隔。 3、JBNS-100型泥沙傳感器是直接根據(jù)質(zhì)量來(lái)標(biāo)定和計(jì)算，所以可以直接輸出質(zhì)量單位（mg/L或Kg/m3）。在測(cè)量泥沙含量時(shí)無(wú)需通過(guò)濁度（NTU）來(lái)?yè)Q算成重量單位（mg/L或Kg/m3），測(cè)量結(jié)果更直觀，無(wú)需換算。六、系統(tǒng)配置清單序號(hào) 型號(hào)名稱產(chǎn)品描述(含性能特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)等) 數(shù)量 1 JBNS-100型傳感器可根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際含沙量定制量程，以獲得最佳精度要求，帶自動(dòng)機(jī)械清潔刷，可設(shè)定定時(shí)清洗。帶深度和溫度輸出。 1臺(tái) 2 電纜標(biāo)配電纜數(shù)據(jù)線，10米，長(zhǎng)度可以根據(jù)需要延長(zhǎng)，最長(zhǎng)200米。 1套 3 泥沙數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析主機(jī)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的采集和分析傳輸?shù)龋ㄖ鳈C(jī)自帶RTU、GPRS等功能） 1套 4 供電系統(tǒng) 供電系統(tǒng)：蓄電池及充電控制器，太陽(yáng)能板。 1套 5 數(shù)據(jù)處理分析軟件和中心站管理軟件數(shù)據(jù)顯示軟件、泥沙的數(shù)據(jù)處理分析軟件，方便數(shù)據(jù)的率定分析及關(guān)系建立，功能可根據(jù)客戶要求定制開發(fā)和擴(kuò)展。 1套 6 設(shè)備布線安裝和支架 JBNS-100型泥沙在線監(jiān)測(cè)儀的支架設(shè)計(jì)及安裝，需要根據(jù)實(shí)際難易情況決定。 1套 7 安裝調(diào)試具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，約需1-2人 1套

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