水库远程监测系统采用RS-485总线与GPRS DTU模块组合传输数据
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

水库指的是在河流或者山沟较为狭窄的地方建造拦河堤坝形成的人工湖泊,其主要功能用于调节水流以及拦洪蓄水,在丰水期用于防止洪涝灾害以及在枯水期用于农业灌溉,以及发电养鱼等其他用途。水库安全对于保障国民经济生产以及人身财产安全的重要性是不言而喻的,而水库主要通过蓄水或者泄洪来调节水流,为保证水库安全,水库的水位必须保持在一定的安全水位上,所以对水库实施全方位的实时监控是保证水库安全的有效措施。

系统描述

水库监测系统一般包含有水位计,流量计以及雨量计,还有就是视频监控摄像机等设备。水位计主要用于监测水库水位的变化,流量计主要用于计量水流的变化,而雨量计则主要用于用于监测当地降水的情况,系统通过采集相应数据进行分析之后,进行统一调控保证水库安全以及所监控流域的水位安全。由于水库监测点需要分散分布在各处,将各个监测点的数据采集上来,采用有线数据通信方式,工程量浩大维护麻烦。一般都是采用无线方式采集各个监测点的数据,随着GPRS网络的普及,现在大多采用GPRS无线网络传输数据。

解决方案

最开始的水库监测采用纯人工操作方式,就是采用人工观察测量的方式采集相关数据,然后人工将数据上报至监控管理中心,再由监控管理中心对相关数据进行分析汇总,再对相应的数据进行分析之后做出相应的调控。采用人工方式存在测量不精确,反应不及时的弊端,而当灾害天气发生的时候(特别是大暴雨的情况下),各地的水文情况可能会在短时间内出现瞬变,应对措施不及时就有可能导致灾难性的后果。

针对人工测量不精确的情况,人们开发出水位计以及雨量计用于精确测量,早期的水位计以及雨量计大多带有4~20mA电流模拟量信息接口,可以通过模拟量采集卡将相关数据采集上来。但是由于水库监测点分布相对分散且处于较为偏远的位置,如果要将数据实时采集至监控中心还是非常困难的。后来随着3G网络的建设普及,数据传输问题才得到解决,监控管理中心通过GPRS无线网络将水库监测点的相应数据采集上来,在此他们采用了深圳市国科伟业通信技术有限公司的NG-316型GPRS DTU模块,但是由于GPRS DTU模块只支持RS-232/485/422串口,而现有的水位计,雨量计则只有4~20mA电流模拟量输出接口,需要做相应的转换才可以。

在此,施工方采用了深圳市鼎信鸿达科技有限公司的NS-1009/8AI型4~20mA采集模块做相应转换,NS-1009/8AI型4~20mA采集模块工作原理如下:水位计以及雨量计的4~20mA电流信号接入至模块的模拟量接口上,NS-1009/8AI模块通过内置的A/D转换器将其转换为数字信号,通过CPU将相关信号通过编码基于Modbus RTU协议的RS-485串口数据信号,该数据包含有模块的地址编号,数据寄存器地址以及相应数据和CRC校验码。

4~20mA采集模块采用Modbus RTU协议,提供4~20mA转485功能,其提供16位高精度分辨率,能够将八路4~20mA模拟量电流信号通过Modbus RTU协议经过编码后转换为RS-485串口数据信号,如果有多个模块则采用手牵手的布线方式将多个模块连接起来,再通过RS-485串口与GPRS DTU模块的RS-485串口连接,将数据经由GPRS无线网络传输至监控管理中心。中心服务器通过以太网接收相关数据,并对相应的数据进行分析。(相关GPRS DTU模块如何应用于水库监测,详见网站中相关案例的说明)。管理中心服务器接收到相应数据之后对其进行解码,从而得出相应水位计和雨量计的相应数据。

连接示意图
水库远程监测系统采用RS-485总线与GPRS DTU模块组合传输数据
适用产品型号
NG-316型GPRS DTU NS-1009/8AI型4~20mA采集模块

 

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