城市排水管网非接触式水位监测系统

城市排水管网承担着城市防汛排涝、污水收集和输送的任务，是重要的城市基础设施之一，它关系到社会经济稳定发展和人民生活的安定,在保障城市发展和运行中发挥着重要的作用。

利用现代信息技术和监测手段，建设智慧城市，是当今世界城市发展的趋势，更是生态文明建设的重要内容。随着河长制、治水提升、海绵城市建设等新策略先后实施，水务管理的精细化、业务协通化的能力得到不断提升。同时，新时代的发展对水务的智慧化也提出了更高的要求。因此，对城市雨污排水系统不仅要建设好，而且要采取有效的监测手段，保护城区的生态环境显得尤为重要。

通过排水管网系统可以实现对管网分布信息的查询，通过排水管网系统可以实现对排水管网数据的监测和采集，而智慧排水信息系统可以与排水系统、排水泵站自动监控系统、城市河道管理系统等共享数据信息，并处理分析数据，实现对排水管网运行状态的评估、预测，进而完成对排水管网科学有效的调度管理。

本文主要介绍一种雷达水位监测方案，非接触式测量无惧井内垃圾。

1、管网雷达水位监测站系统设计

1.1 结构组成

雷达水位监测站主要由带有控制、通讯和供电功能的锂电池供电系统（含RTU）、雷达水位计和安装支架组成。

1.2 主要功能特点

雷达水位监测站所采用的雷达水位计的波束角仅有8°，可以明显有效减少井壁和井内金属脚踏等所造成多径干扰，可有效监测7m范围内的窨井水位。除了监测水位的基本功能外，同时还具有控制、传输、储存、报警等功能。

量程：7m；

精度范围：±3mm；

低功耗，6~24V宽电压供电；

测量中无需人工介入，可长期无人值守，自动测量；

结构简单、读数便捷、安装维护方便、携带方便、无机械磨损、寿命长；

带温度补偿功能，可在温差较大的环境下使用，精度高，适应性强；

非接触式连续测量，不受水体污染，不破坏水流结构，精度高，适应性强；

通信功能：支持GPRS,3G,4G，短消息，卫星，433，以太网等多种通信方式；

工作模式：支持实时在线以及定时唤醒等工作方式；

采集功能：水位、雨量、温湿度、水文、流速、流量、风速风向、闸位、电池电压等数据，其它传感可定制；

远程管理功能：支持远程配置，远程升级，远程重启等远程维护功能；

存储功能：自带flash存储以及TF卡，可存储历史数据，掉电不丢失；

本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，数据查询，历史数据导出；

支持多3个中心，可实现“一包多投”功能；

支持256GB容量TF卡，可作为海量数据存储器使用；

支持主备信道切换，以及GPRS短信同时上报（短信内容格式可定制）。

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1.3 安装方式

雷达水位计通过易拆卸的安装支架安装在检查井的中间位置且位于井盖正下方即可，同时需要保证雷达水位计水平安装。如下图所示，此种安装方式易于RTU的通讯和后期维护时更换电池。安装支架采用不锈钢材质，采用模块化设计。

图 5窨井安装示意图

图 6安装现场

雷达水位计技术参数：

测量范围（水深）

7m

精度

±3mm

天线发射角度（水平和垂直）

8°

电源

DC6V~24V

平均功耗

≤30mW

信号接口

RS485（Modbus）

防护等级

IP68

工作温度

-35~80℃（不结冰）

存储温度

-35℃~70℃

外壳材质

铝合金

安装方式

螺纹

外形尺寸

φ68mm；H90mm

锂电池供电系统技术参数

数据接口

3路开关量输入接口、2路4-20mA模拟量输入接口、2路RS485接口、2路电源输出接口、1路继电器输出接口

无线通信模块

支持GPRS,3G,4G，短消息，卫星，433，以太网等多种通信方式；支持向三路以上地址发送含不同登录信息的数据功能

处理器

32位工业级

内存

16M，支持256G TF卡

指示灯

网络指示灯、WiFi开关指示灯、运行指示灯、报警指示灯

按键

电源按键、WiFi按键

工作温度

-30~65°C

储存温度

-30~65°C

工作湿度

0~95% RH

外壳材质

ABS

雷达水位计使用声波反射原理测量水位，适用于水库、管道、闸道、 渠道、河道、及各种水工建筑物处水位测量。可用作水位数据采集和水文自动测报系统传感器。可配合遥测终端机使用，远程监测。

雷达水位计与同类产品相比，具有性能可靠、运行稳定、适用范围广等点， 即使在偏远山区，或者气候恶劣的条件下也能实现全天候工作。测量稳定可靠，不受风速、温度、蒸 汽等条件影响。非接触式连续测量，不受水体污染 ，不破坏水流结构，精度高，适应性强。 灌区明渠水位监测，城市供水，排污 水位监测，管道(井)水位监测。 工作温度范围广，可在温差较大的环 境下使用。 雷达水位计发射电磁波，电磁波遇到被测液位表面被反射回来，反射 回波被接收并转换成电信号。水位计会测量电磁波的发射和接收时间差T，以及空气中 传播速度常数C，通过公式计算出水位计与液面之间的距离L1= CxT/2，输出的水位值 H=L1-L2。(L1为渠底或管道底部至水位计的高度，简称雷达水位计安装高度。)

本项目旨在排水管网中建设非接触式雷达流量监测系统，重点监测城市排水管道内污水和雨水的流速、流向、水位及流量等信息，并通过无线通讯方式将监测数据实时发送到综合管理平台，在平台中进行数据分析评估以及展示。