窨井液位監(jiān)測解決方案

窨井液位監(jiān)測解決方案

近年來，由強降雨引起的城市下穿隧道及立交橋下低洼處存在大量積水的現象時有發(fā)生，且有愈演愈烈的趨勢，隨之而來的諸多效應中，有許多因素加劇了汛期街道積澇的情況。嚴重時可能造成重大的經濟損失和人員傷亡，目前我國城市抗?jié)承蝿莘浅谰?/span>

城市排水管道相當于人類的血管，是貫通城市各類水資源循環(huán)的一個重要渠道，對此，我們必須及時發(fā)現管道淤堵、溢滲漏等，快速定位管網問題，可利用信息化技術進行管網監(jiān)測。窨井水位可直觀準確的反映城市排水管道的運行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測是智慧排水的重要組成部分，窨井內通常比較潮濕、無法供電、信號質量較差，水位監(jiān)測難度很大。

窨井監(jiān)測的難點與痛點

»井內環(huán)境復雜對數據監(jiān)測造成干擾：音井內懸浮物多，陰暗潮濕、環(huán)境狹窄、污水溢出雨水滲入等諸多不確定因素，對測量受環(huán)境影響大。

»數據監(jiān)測具有盲區(qū)：傳統的單一的液位計對水位的測量相對局限。深井容易產生測量盲區(qū)。加之現場環(huán)境復雜、設備故障多、誤報多等因素的影響，數據可靠性低。

»安裝難、維護難：數量多、布局散、權屬多樣，外接電源取電困難。而市面上大部分電池供電型監(jiān)測設備，誤報頻率高，同時需要頻繁更換電池，加重了維護工作

»效率低：通過人工巡邏的方式，無法及時發(fā)現存在的問題，造成極大的安全隱患

東日信息技術窨井監(jiān)測解決方案

福州東日信息技術有限公司窨井解決方案由液位計（投入式液位計、超聲波液位計、雷達液位計）、數據遙測終端機（DTU/RTU）和系統管理平臺組成（東日系統管理平臺或者行業(yè)系統管理平臺）組成。

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窨井內通常比較潮濕、福州東日信息技術有限公司的所有監(jiān)測設備的防護等級為：IP68

由于無法采用太陽能供電或者市電供電，只能采用電池供電，這就要求智能RTU、DTU、投入式液位計、超聲波液位計、雷達液位計等設備必須采用超低功耗設計，才能滿足長時間穩(wěn)定的運行。

福州東日信息技術有限公司運用智能RTU、DTU物聯網大數據系統管理平臺，實時監(jiān)測管控，及時掌握各個監(jiān)測點的監(jiān)測數據和設備運行狀態(tài)以及地理位置信息。

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目前，常見的窨井監(jiān)測的液位計有：投入式液位計 、超聲波液位計 、雷達液位計；測量的實時數據用DTU或者RTU采集數據，通過NB-IOT物聯網上傳管理平臺，但是，三種液位計各有優(yōu)缺點，下面我們以福州東日信息技術有限公司三個產品對比分析

儀表類型

量程

精度

安裝方式

測量方式

價格

投入式液位計

0～1米至 0～50米

1.0級、0.5級、0.25級、0.1級

投入式

接觸式測量

低

超聲波液位計

0.4-10米 0.4-20米

≤±1%

支架安裝

非接觸式測量

中

雷達液位計

0.22-12.5米

0.10%

支架安裝

非接觸式測量

高

東日信息無線窨井水位監(jiān)測儀采用超聲波液位計+投入式液位計或者雷達液位計+投入式液位計測量技術，實現井下液位與井上液位同時測量。配備超聲波（雷達）液位計和投入式液位計雙探頭的方式來應對復雜工況。同時內置數據模型，計算出可靠的水位監(jiān)測數據。及時獲取窖井內的水位情況及警井冒溢情況為分析管網的承載能力提供重要幫助。

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方案設計特點

»雙探頭液位監(jiān)測：超聲波（雷達）液位計和投入式液位計雙探頭設計，實現對井下液位測量無盲區(qū)。正常情況采用超聲波水位計測量數據。水位上升至超聲波水位計盲區(qū)時，采用投入式水位計測量數據。

»低功耗、長續(xù)航：產品采用低功耗設計，選用低功耗微控制器元件。內置專用鋰亞電池，配備大容量電池盒，標準工況下，電池續(xù)航長達3年

»IP68、高防護：外殼采用耐受200kg強外力沖擊計，IP68 防護等級，防水防潮保證嚴苛環(huán)境下使用?？沟蜏卦O計，-25°C依然正常工作

»數據配置智能化：支持手機藍牙配置IP地址及端口、支持采集周期、數據報送周期、上下限閥值的自主遠程配置，具備遠程歸零、重啟功能。具備傳感器異常告警、電池低電量告警，設備可主動推送設備運行狀態(tài)信息，便于用戶對大量設備的輕松管理和維護。支持藍牙配置、遠程配置、遠程升級。

»易集成：提供設備通訊協議對接及 DLM設備健康管理云平臺(大懶貓)實現監(jiān)測終端的全生命周期健康管理服務，可與警井管理平臺數據數據集成整合。

»好安裝：采用井下壁掛式安裝，只需一般電鉆與螺絲刀即可完成設備的安裝、拆卸操作不破路，不立桿。同時更換電池也非常方便，一把一插?？焖俑愣?。

NB-DTU數據傳輸單元(DRNBDTU-MB)

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產品介紹：

● DRNBDTU-MB是東日信息自主研發(fā)的一款NB-DTU主板，支持在電信NB頻段的超低功耗數據采集傳輸；

● 主板具備RS485總線接口，可連接東日超聲波液位計進行液位高度測量；且具備投入式液位計壓力探頭接口，可實現超聲探頭盲區(qū)內的液位高度檢測。

● 低功耗：整套產品使用17AH 3.6v鋰亞電池搭配電池電容供電，在常溫下，可實現5分鐘頻次數據上傳條件下工作3年；

● 可配置：內置BLE藍牙，通過手機APP與之連接，可實現配置讀取、更新，固件升級等功能；

● 可靠性：支持內置外置天線自動切換（外置天線需直流接地），當NB外置天線故障脫落，可自動切換到內置天線工作；

● 實時性：內置高精度RTC；

● 小尺寸：主板尺寸小，易于客戶集成；

主要技術指標：

● 供電范圍：3.5~3.7V

● 測量范圍：和適配的超聲探頭以及壓力探頭相關；

● 測量精度：＜±1%；（超聲盲區(qū)外）

● 測量精度：＜±3%（超聲盲區(qū)內）

● 分辨率：≤x mm（x=聲速/探頭頻率配置/4）；

● 數據上傳頻次：≥30秒；

產品概述：

參數

值

電源輸入

3.6V（推薦鋰亞電池配合電池電容使用）

天線接口阻抗

50Ω

NB-IOT頻段

Band 3/5/8（僅電信頻段實現低功耗）

NB-IOT發(fā)射功率

23±2dBm

NB-IOT接收靈敏度

-139±1dBm

SIM卡規(guī)格

Micro SIM

超聲探頭接口供電輸出

3.6V(同電池電壓）

超聲探頭接口485波特率

115200bps

壓力探頭接口供電輸出

3.6V(同電池電壓）

存儲溫度

-40~85℃

工作溫度

-40~85℃

尺寸

9.36*5.29cm

整體功耗（含超聲和壓力探頭）

＜400uA(測距上傳頻次=5分鐘）

接口ESD（HBM)

±4kv（電池接口）

±8kv（電源輸出接口）

±8kv（天線接口）

±12kv（IO接口)

超聲波液位計（編號：DRSONAR485-02）(量程20米）

主圖1

產品介紹：

DRSONAR06超聲波液位計（測量液位/物位），是一款低功耗RS485總線超聲波測距設備，是一種非接觸式、高可靠性、高性價比、易安裝維護的液位/物位測量儀器。它不需接觸被測量介質就能 滿足大部分液位/物位測量要求，是本公司具有完全自主產權的新一代超聲波液位計。

技術特點：

● 采用溫度補償、數字信號處理、數字抗干擾等技術。

● 具有測量精度高、高可靠性、超低功耗、量程廣等優(yōu)勢。

● 產品防水防塵等級達到IP68，可以在水下1米內長時間浸泡。

● 支持多種供電方式，支持多種戶外應用。

應用場景：

產品可廣泛應用在戶外水體水位監(jiān)測、窨井下水道監(jiān)測、污水管網監(jiān)測、水池液位測量、罐體物料測量以及各種工業(yè)自動化控制場景。

產品技術參數：

測量范圍

0.4m~10m

0.4m~20m

盲區(qū)范圍

0~0.4m

0~0.4m

精度

<±0.5%

<±0.5%

分辨率

≤1mm

≤1mm

響應時長

1秒內

1秒內

寬壓供電

3.6V~12V

3.6V~12V

待機休眠電流

<10uA

<10uA

單次測距功耗

~4.5uAh

~7.5uAh

通信總線

RS485

RS485

工作環(huán)境溫度

-20~+80℃

-20~+80℃

防護等級

IP68

IP68

投入式液位計（DRPS01）

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產品概述 ：

東日DR-DG1xxx-QSA系列投入式壓力變送器選用國際著名公司高精度、高穩(wěn)定性壓力傳感器組件，經過高可靠性的放大電路及精密溫度補償，將被測介質的壓力轉換成模擬電壓(0~5V\0~10V\1~5V等)、模擬電流（4~20mA）或數字信號（RS485-MODBUS)輸出。高質量的傳感器、精湛的封裝技術以及完善的裝配工藝確保了該產品的優(yōu)異質量和性能。本產品可以測量清水液位及污水液位，適用于與各種測量控制設備配套使用，能最大限度地滿足客戶的需要。

本產品體積小巧，使用安裝方便，直接投入水中即可測量出變送器末端到液面的液位高度。采用先進電路處理技術，經過長期的老化及穩(wěn)定性篩選，產品性能溫度可靠，高靈敏度，能夠適用窨井等惡劣的工況環(huán)境。

產品特點：

● 高精度壓力液位傳感器，保證測量精度

● NB-IOT物聯網無線傳輸，信號強，功耗低覆蓋范圍廣

● 小體積、高性價比、高穩(wěn)定性、高靈敏度

● 0～1米至0～50米(水柱) ，多種量程選擇

● 防雷擊 、堅固，全封閉式電路 ，不銹鋼隔離膜片及全焊接結構

● 防潮，防結露功能

● 準確度：1.0級、0.5級、0.25級、0.1級

● 采用激光打標,確保產品之可溯源性

● 防爆類型：（投入式）隔爆型dIICT6

● 電池供電，無需現場布線，低功耗設計，電池工作時間長

● 支持用戶修改單位、報警上下限閾值等操作

● 斷網自動重連，并補發(fā)數據

● 緩存休眠期間數據，定時喚醒傳輸

● IP68防護等級

產品技術參數指標

● 測量介質: 水及一般非腐蝕性液體

● 測量范圍: 0～1米至0～50米

● 過載壓力: 2倍滿量程

● 輸出信號: 4～20mADC(兩線制) 1～5VDC(三線制)

● 供電電壓: 13～37VDC(兩線制)，24±5VDC（三線制）

● 介質溫度: -30～+85℃

● 環(huán)境溫度: -20～+85℃

● 儲存溫度: -40～+90℃

● 相對濕度: ≤95％(40℃)

● 上升時間: ≤5ms可達90％FS

● 準確度: 1.0級，0.5級，0.25級，0.1級(包括非線性、重復性及遲滯在內的綜合誤差)

● 溫度漂移: ≤±0.05％FS／℃(溫度范圍-20～+85℃,包括零點和量程的溫度影響)

● 溫度補償范圍:0～70℃

● 穩(wěn)定性: 典型：±0.1％FS／年 最大：±0.2％FS／年

● 外殼材料: 304或316不銹鋼

● 介質接觸材料: 304、316或316L不銹鋼

● 引出線: Ф7.3外徑防水通氣電纜

● 防護等級: IP68

產品外形尺寸（mm）

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圖2 . 產品外形尺寸

 

 

雷達液位計（DRRADAR01）

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產品介紹：

DRRADAR01 是東日信息自主研發(fā)的一款超低功耗 RS485 總線 PCR 雷達（脈沖相干雷達）測距設備，它利用雷達波反射對被檢測物進行非接觸式檢測，可實現 0.22~12.5 米范圍內的測距功能，精度達到毫米級別。

產品主要用于檢測傳感器到被測表面的距離值。

產品特點：

● 寬壓供電：3.4v~28v；

● 超低功耗：待機電流~20uA ,默認設置下單次測距功耗~0.8uAh（測距功耗受采樣參數設置影響）；

● 頂部加裝水平儀，確保垂直安裝；

● 防水防塵等級高：IP68；

● 測量范圍大：0.22m~12.5m(距離越長，對測試環(huán)境、角度要求越高)；

主要技術指標：

● 雷達頻率：60GHZ;

● 測距范圍：0.22m~12.5m（室溫，在空氣中傳播）；

● 盲區(qū)范圍：0~0.22m；

● 半功率角：~5°；

● 精度：理想測試條件下 1‰（采樣和濾波參數的設置、以及被測物不同等都會影響測距精度）；

● 分辨率：1mm；

● 供電電壓：直流 3.4V～18V；

● 待機休眠電流：~15uA;

● 通信總線：RS485；

● 通信協議：MODBUS 協議；

● 通信波特率：默認 9600bps；

● 電纜出線：4 芯，2 線電源和 2 線 RS485；

● 外殼材質：尼龍+聚四氟乙烯；

● 工作環(huán)境溫度：-30～+80℃；

● 工作環(huán)境濕度：≤90%RH 非凝結；

● 采集延時：發(fā)送測距指令最晚 0.8 秒內可以返回結果。

測量范圍的影響與雷達測距的優(yōu)缺點：

12.5 米指的是 DRRADAR01 的最遠量程，實際檢測效果與被測物的反射率和平整度有關。比如檢測鋼板或者平靜的水面，DRRADAR01 可以測到 12 米； 但如果檢測反射率低且不平整的目標，比如人體，則檢測的最遠距離將只剩 4 米左右。

PCR 雷達測距對比超聲波與紅外測距的優(yōu)缺點。

對比項目

PCR雷達

超聲波

紅外

一致性

√

×

√

不易受同頻段信號干擾

√

×

√

不易受照明環(huán)境干擾

√

√

×

不易受污垢、灰塵等覆蓋干擾

√

√

×

盲區(qū)短小

√

×

√

可穿透水

×

×

√

接線方式：

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供電電源： 紅線： 電源+ 黑線： 電源–

RS485通訊： 藍線： A 黃線：B

*Note：電源線帶反接保護。