THWater®智慧排水在线监测

排水管网及海绵城市在线监测网络建设与运维典型技术要求


本部分的工作范围包括排水管网及海绵城市常用的在线监测仪表的供货、安装与现场运行维护,保障监测数据的传输通讯,并且基于在线监测数据管理查看的要求,持续运行统一的数据网关及设备管理系统。

必须严格要求设备技术参数,保证设备的有效性、可用性和稳定性,提供有效、有用、及时、准确的在线数据,避免以次充好

2.1在线监测仪表通用技术要求

(1)一般要求

A.  提供的在线监测设备应适用排水管网的实际运行工况要求,并根据排水管网现场运行情况进行了深度优化。

B.  提供的在线监测设备应是产品级的整机设备,而不是组装式的拼凑设备,符合排水管网防潮防爆防腐的技术要求,尺寸紧凑,便于监测点的更换。

C.  设备应和数据网关及设备管理系统实现软硬件一体化,保证数据采集与传输的畅通性和持续性。

D.  设备应便于进行监测点的更换和监测点现场的调整优化,尽可能减少现场的施工工程量和施工时间,便于监测系统的长期运行和改善,有利于监测点的更换。

E.  提供的仪表应在保证连续运行的前提下,易于接近、安装、替换、维护、处理、检查和修理并确保正常运行。

F.  全部的装备、设备和仪表应在现场的天气和其它条件下正常运行。

G.  设计和建造的装备和设备应尽可能降低现场的维护费用,延长维护周期,减少人工维护量,降低运维成本。

H.  设备的设计应主要关注操作和维护人员的安全,关注排水管网的防潮防爆防腐特殊工况要求。

I.  所有的尺寸、单位和设计参数应为国际单位制(SI)。

(2)质量要求

所有材料应是新的、具有最好的质量、适合特定条件下的工作,并能承受工作条件下温度和气候的变化,不产生变形、退化或产生任何部分的不适当的受力。

(3)可替换性

本项目中全部的相关部件应满足如下的公差要求:相似的元件和备件应是可完全替换的,不需要进一步的修改和调整。

(4)火灾保护

全部仪器,连接和接线应采用降低火灾危险性和避免产生火灾事故危险的设计和布置,对于将用于或可能用于有一定几率产生易燃易爆气体的条件下使用,应避免一切可产生火花的连接设置或采用全封闭设计杜绝任何可能性。

(5)焊接

全部的焊接应符合相应的国家或国际标准。

(6)无线电和辐射干扰

本项目中的所有设备应符合国家标准中有关规定并且要注意其它无线电和电视干扰的准则和规章。

在将进行试运行前,发现任何产生无线电和电视干扰的设备应拒绝并无任何其它费用的进行替换,达到工程师的满意。

(7)标签和标注

识别标签应附在所有的仪器、仪表保护箱、控制盘箱柜以及其中的仪器和控制设备上。

(8)通讯优化与便捷实施并重

项目所使用设备需遵循通讯优化与便捷实施并重的原则,在通讯条件足够且实施露天设备不便的情况下,必须采取一体式设计尽量减少复杂实施,在通讯条件弱或者不稳定的情况下,必须采取分体式来提升通讯功能的稳定以达到数据稳定传输的目的,其他情况以优化整体功能为前提进行选择。

2.2在线监测仪表参数要求

按照监测方案及需求,在线监测仪表主要包括:在线液位计、在线超声波流量计、在线水质检测仪、在线雨量计等,仪表信号通过无线网络进入计算机系统。

(1)总则

A.   测量仪表的防护等级要求;水下或有可能在水下的部分的防护等级为IP68,水上部分的防护等级为IP65。

B.   所有仪表应采用电池供电方式,避免现场供电带来的不便。

C.   所有仪表均应配有安装支架及附件,并便于在排水设施、井下或河道边进行快速安装。

D.   所有在线监测设备现场采用无线网络进行数据传输,并建立统一数据网关。

(2)在线液位计

智能化排水系统专用监测设备,可用于排水设施、积水点、蓄水池、排水管、排水口及河道的液位在线测量及预警,适合地表径流、浅流、非满流、满流、管道过载及淹没溢流等状态的水深或液位监测,测量数据可以本地储存、中继器缓存和通过无线网络发送到统一数据网关,无测量盲区,可远程设置和修改设备的配置参数,同时实现排水系统液位长期在线稳定持续监测与积水、溢流等时间的及时预警预报。在线液位计应满足但不限于以下技术指标:

A. 双冗余:集成主测量传感器和辅助预警传感器,实现冗余监测,无测量盲区。

B. 测量原理:主测量传感器可以现场的具体要求,选择使用超声波或压力传感器。

C. 主机防护等级:IP68。

D. 主机量程:压力测量根据现场优化6m或10m可选,超声测量根据现场优化6m或8m可选(可根据个别监测点的特殊工况,定制化更大量程的传感器)。

E. 准确度:优于全量程的1%。

F. 分辨率:1毫米。

G. 测量频次:最高频次可设置为1分钟测量1次。

H. 安装类型:可根据现场工况要求,选择一体式或分体式设备进行安装。

I. 通讯环境:井下无手机信号仍可通过短距离通讯方式与中继器正常通讯,主机可扩展NB-IOT的通讯接入方式。

J. 远程通讯:中继器内置GPRS通讯模块,集成通讯SIM卡,主机被淹没0.8m以下仍可正常的数据通讯(分体式)。

K. 发送频次:可进行液位运行风险进行自动切换,如15分钟、5分钟、1分钟。

L. 电池:主机电池更换1次使用时间不少于18个月。

M. 中继器:防护等级IP65,使用可充电锂电池,可配置太阳能充电系统。

N. 监测点设置:通过在线系统远程配置并进行更新。

O. 数据存储与传输:主机可缓存200天以上监测数据,监测数据可在服务器永久保存及备份,数据系统支持WebServices数据接口访问和可视化图表界面,支持微信短信报警,具有断点续传功能,在通信恢复后可自动上传历史测量数据。

(3)在线超声波流量计

智能化排水系统专用流量监测设备,可用于排水管道、排水渠、排水口、断面宽度小于5米的河道的在线流量测量及液位预警,适合浅流、非满流、满流、管道过载等状态的流速、液位和流量的监测,可测逆流,测量数据可以本地储存、中继器缓存和通过无线网络发送到统一数据网关,可远程设置和修改设备的配置参数。在线超声波流量计应满足但不限于以下技术指标:

A. 测量原理:使用速度面积法,速度测量使用多普勒超声波测量原理,可实现负流速测量,液位测量使用压力或超声波测量原理,液位可全量程测量,在管道过载情况下依然提供正确液位值。

B. 主机防护等级:IP68,适用排水系统防潮防爆防腐工况要求。

C. 监测位置要求:无限制,明渠、管道、排口均可,截面形状随意,没有限制与要求。

D. 排水系统优化要求:针对排水管网低流速、浅流、逆流等特殊工况进行了优化。

E. 采集参数:液位、速度、流量。

F. 速度测量量程:-6.0m/s至6.0m/s(特殊工况时可根据需要定制更大量程)。

G. 速度测量精度:0.03m/s。

H. 速度测量分辨率:0.01m/s。

I. 液位量程:标配下2m(特殊工况时可根据需要定制更大量程)。

J. 液位准确度:优于全量程的1%。

K. 液位分辨率:0.001米。

L. 测量频次:最高频次可设置为1分钟测量1次。

M. 安装类型:可根据现场工况要求,选择一体式或分体式设备进行安装。

N. 通讯环境:井下无手机信号仍可通过短距离通讯方式与中继器正常通讯,主机可扩展NB-IOT的通讯接入方式。

O. 远程通讯:中继器内置GPRS通讯模块,集成通讯SIM卡,主机被淹没0.8m以下仍可正常的数据通讯(分体式)。

P. 发送频次:可根据液位运行风险自动切换,如15分钟、5分钟、1分钟。

Q. 电池:主机电池更换1次使用时间不少于12个月。

R. 中继器:防护等级IP65,使用可充电锂电池,可配置太阳能充电系统。

S. 监测点设置:通过在线系统远程配置并进行更新。

T. 数据存储与传输:主机可缓存200天以上监测数据,监测数据可在服务器永久保存及备份,数据系统支持WebServices数据接口访问和可视化图表界面,支持微信短信报警,具有断点续传功能,在通信恢复后可自动上传历史测量数据。

U. 安装与维护:防潮防爆,不用下井即可安装,支持不断流快速安装,既可便携使用也可长期固定安装。

(4)在线水质检测仪

设备可应用于排水口及河道的SS或DO检测,根据监测需求选择相应的水质探头,测量信息可本地储存和无线发送,具备预警和云端管理功能,无盲区,可远程设置。在线水质检测仪应满足但不限于以下技术指标:

A. 主机防护等级:IP68。

B. 测量频次:最高可设置5分钟一次。

C. 通讯环境:井下无手机信号仍可正常通讯。

D. 远程通讯:中继器内置GPRS、GSM通讯模块。

E. 发送频次:可进行频率自由切换。

F. 电池:井下测量使用一次性电池,使用寿命不少于12个月。

G. 监测点设置:在线配置同步,通过统一服务平台随时远程更新修改。

H. 数据存储与传输:本地可缓存180天以上的数据,现场采集的数据需传输到服务器,同时支持云端存储和Web访问,在出现通信故障期间可缓存数据并在通信恢复后自动上传。

I. 安装与维护:防潮防爆。

J. 设备可根据监测目的选用悬浮物探头或溶解氧探头中的一个。

其中悬浮物监测探头应满足但不限于以下技术指标:

a)  测量范围:0~2000mg/L。

b)  测量精度:≦±0.1% F.S。

c)  分辨率:SS 1mg/L。

d)  探头有保护测量窗口装置。

溶解氧监测探头应满足但不限于以下技术指标:

a)  测量范围:0~20ppm。

b)  测量精度:≦2%。

c)  分辨率:DO 0.01ppm。

(5)在线雨量计

使用高可靠性雨量筒,应用于降雨过程降雨量的在线监测与自动记录,测量数据可本地储存和无线发送,在降雨过程及时发送数据,平时休眠,具备预警推送和云端管理功能。在线雨量计应满足但不限于以下技术指标:

A.  防护等级:IP65。

B.  测量原理:翻斗式,高可靠性雨量筒。

C.  测量精度:最小每次翻斗0.2mm深雨量。

D.  不滞留设置:量筒具有防雨水滞留涂层。

E.  重复性:同样雨量可实现百次重复一致性。

F.  供电:使用可充电锂电池,可配置太阳能充电系统。

G.  通讯方式:GSM/GPRS无线连接。

H.  监测点设置:通过统一服务平台随时更新修改。

I.  数据存储与传输:主机可缓存200天以上监测数据,监测数据可在服务器永久保存及备份,数据系统支持WebServices数据接口访问和可视化图表界面,支持微信短信报警,具有断点续传功能,在通信恢复后可自动上传历史测量数据。

2.3 在线监测仪表安装要求

应按照规范化要求,科学严谨的安装在线监测仪表,保障监测数据的可靠性。在线仪表现场安装按照以下技术要求开展:

A.  仪表安装前应核对其型号、规格及材质。其外观应完好无损,附件齐全。

B.  仪表安装前应进行单体的检验、试验。

C.  现场仪表安装时,其位置不得影响工艺操作及排水系统正常运行。

D.  仪表宜安装在远离机械振动、强电磁场、介质腐蚀、高温、潮湿的场所。

E.  仪表安装时不应敲击及振动,安装后应牢固、平正,不承受配管或其它机械外力。

F.  仪表设备标志牌上的文字及端子编号等应书写或打印正确、清楚。

G.  仪表设备(盘、箱、柜、台等)严禁用非机械加工方法开孔或切割。

H.  对有特殊要求的设备,安装时应严格按照安装使用说明书进行。

2.4 在线监测仪表现场维护要求

A.  每日对数据运行情况进行检查,发现运行有问题的设备,并整理维护工作清单;

B.  开展监测设备的现场巡检和维护工作,检查在线监测仪表的工作状况,包括在线双冗余液位计、在线多普勒流量计、在线SS/DO水质监测仪、在线雨量监测预警仪等是否被盗,设备是否完好,探头是否完好,是否需要开展清淤工作等;

C.  定期清理在线监测仪表探头上沉积的杂质、垃圾等,保证探头的正常工作,确认可获得有效数据;

D.  定期检查换在线监测仪表的零部件是否松动,并考虑现场温度和湿度对其电子部件的影响,是否需要提供耗材更换;

E.  根据各个监测设备的电池电压,制定监测设备的电池更换策略,并执行;

F.  针对在线监测仪表出现的无信号、瞬时流量或液位等参数波动大、瞬时流量与累积流量不一致、数据不稳定、数据明显超出正常值范围等故障原因进行现场排除;

G.  持续观察在线监测数据的具体情况,观察在线监测数据是否稳定、连续,并初步判断在线监测数据是否有效,对数据异常情况进行诊断,并进行及时的现场修复。

2.5 监测系统管理软件系统要求

为保障大量在线监测仪表的统一接入,应采用软硬一体化方式建设监测网络,因此需要数据网关及设备管理系统。通过该系统,提供统一、可扩展的数据网关及监测设备在线管理服务,具有在线监测设备属性信息查看、监测数据统计分析、预警预报提醒、微信公众服务平台定制服务等功能,支持WebServicies的监测数据接口,软件在线自动升级及运行保障服务。数据网关及设备管理系统应满足但不限于以下指标:

A.  支持在线监测设备详细信息的查询,并在地图上的实时显示与查看。

B.  提供Web网页入口,授权登陆后可以查看设备状态及数据。

C.  基于通用地图或ArcGIS WebGIS地图,实现在线监测设备的定位、显示与查看。

D.  通过系统界面查看设备的位置、运行状态,掌握其流量、流速、液位、雨量、电量等信息。

E.  查询单个设备的详细信息,包括:安装参数、运行详细状况、日志记录等。

F.  能以分类列表方式展示所有设备的当前状态,主要包括设备状态查询、设备详细属性信息查询、监测数据查询、设备日志查询等。

G.  支持监测设备的实时数据以及历史数据的查询,并通过图表进行展示。

H.  可查询监测设备的实时数据以及历史数据,可利用不同的搜索条件查询各监测设备监测数据详情,以图表形式进行展示,并可同步显示降雨量数据,支持同一监测点不同时期数据进行叠加展示。

I.  可实现监测点位液位专题图、流量专题图、报警专题图、标记专题图等专题图的查看。

J.  实现多设备不同监测数据不同时间段数据的任意对比与统计分析,对比结果以曲线图形式展示,结果可以复制或以Excel和文本的形式导出。

K.  对已有的监测数据进行自动化的小时均值、日均值、月均值、工作日均值、周末均值等多种形式统计,以图表方式显示。

L.  实现监测数据曲线图的实时展示等功能。

M.  通过对排水管网运行状态的实时监测,根据监测数据自动判断预警报警状态,对报警情况进行统一管理与查询。

N.  能对当前监测设备、监测点位、各种报警规则的设置,满足业务人员安装、维护、调试设备的要求。

O.  实现报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示等功能。

P.  微信公共平台服务。支持微信公共平台服务,包括项目信息、设备信息、监测图表与数据、报警推送等功能,满足手机端报警及数据查询需求。


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