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一、概述
地下水資源較地表水資源復雜，因此地下水本身質和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運移規(guī)律不能直接觀察，同時，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。因此準確開發(fā)保護地下水就必須依靠長期的地下水監(jiān)測，及時掌握動態(tài)變化情況。
二、系統(tǒng)解決方案
2.1 系統(tǒng)概述
地下水位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)依托中國移動公司GPRS網絡，工作人員可以在監(jiān)測中心查看地下水的水位、溫度、電導率的數(shù)據。監(jiān)測中心的監(jiān)測管理軟件能夠實現(xiàn)數(shù)據的遠程采集、遠程監(jiān)測,監(jiān)測的所有數(shù)據進入數(shù)據庫，生成各種報表和曲線。
2.2 系統(tǒng)組成
地下水監(jiān)測系統(tǒng)由四部分組成：監(jiān)測中心、通信網絡、微功耗測控終端、水位監(jiān)測記錄儀（水位計）。
2.3 系統(tǒng)拓撲圖
2.4 監(jiān)測中心
2.4.1 中心軟件系統(tǒng)概述
該軟件是地下水監(jiān)測系統(tǒng)專用軟件，采用B/S結構，由系統(tǒng)管理員負責管理，領導者或其它工作人員經授權后可在自己的計算機上通過局域網訪問服務器，可進行權利范圍內的操作。如果需要，該軟件可以在INTERNET公網上發(fā)布，被授權者在任何地方的計算機上都可以通過INTERNET公網訪問和操作該系統(tǒng)。
該軟件采用模塊結構，主要包括兩大模塊：一個是人機界面、另一個是通訊前置機。每個模塊又由若干小模塊組成。通訊前置機軟件主要負責監(jiān)控中心與現(xiàn)場設備的通信，它具有強大的兼容性，可支持任何廠家生產的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信產品，支持多種通信方式共存一個系統(tǒng)。人機界面包括基礎數(shù)據管理、遠程操作、人工錄入、數(shù)據查詢、數(shù)據報表、數(shù)據分析、地圖管理等多項內容，可根據不同客戶的不同需求設計組合成個性化的監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件。
2.4.2 監(jiān)測中心配置
硬件：
中心具備寬帶網絡（類型：光纖、網線、ADSL等），并綁定固定IP。
一臺專用計算機，放在機房，作為固定IP服務器，將服務器操作系統(tǒng)和數(shù)據庫軟件和系統(tǒng)監(jiān)控軟件裝在里面，存貯數(shù)據，保證其24小時在線。
軟件：
操作系統(tǒng)軟件：推薦Windows 2003 Server with sp2
數(shù)據庫軟件：推薦Microsoft SQL Server 2000 SP4，作為系統(tǒng)后臺數(shù)據庫的軟件平臺。
地下水監(jiān)測系統(tǒng)軟件：完成遠程數(shù)據的接收、顯示、存儲和統(tǒng)計分析等功能。
2.4.3、地下水監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件功能介紹
◆ 軟件主界面
開機界面顯示地圖，地圖上每個地下水監(jiān)測點的位置以圓點顯示，紅色代表故障，綠色代表正常，鼠標放置圓點位置時，顯示該測點的水位、水溫等數(shù)據。
◆ 基礎數(shù)據
基礎信息為用戶填寫的監(jiān)測點的信息，包括城市信息，區(qū)縣信息，單位信息，到每一個監(jiān)測點的信息，可在測點信息里面上傳圖像，作為對該監(jiān)測點周圍環(huán)境的備份。
◆ 遠程監(jiān)控
點擊“遠程操作”按鈕，可進入到監(jiān)測點的詳細界面查看該測點的詳細數(shù)據。
◆ 數(shù)據報表
用戶可以根據實際情況生成日報表、月報表、年報表以及任意時間段的水位及溫度曲線。
2.5通訊網絡
中國移動的GPRS網絡信號覆蓋范圍廣、數(shù)據傳輸速率高、通信質量可靠、誤碼率低、運行穩(wěn)定、數(shù)據傳輸實時性、安全性和可靠性高、安裝調試簡單方便，按信息流量計費，用戶使用成本比較低。
本系統(tǒng)通信網絡采用中國移動公司GPRS網絡和Internet公網。要求監(jiān)控中心具備寬帶（類型：光纖、網線、ADSL等），并具有一個Internet網絡上的固定IP。
監(jiān)測點測控終端內部配置GPRS無線數(shù)據傳輸模塊，模塊內安裝一張開通GPRS功能的SIM卡。測控終端通過其內部的GPRS無線數(shù)據傳輸模塊與監(jiān)控中心服務器組成一個通信網絡，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程數(shù)據傳輸。
網絡運行費用：
監(jiān)測中心：需支付寬帶使用費用，具體費用標準請在當?shù)叵嚓P部門咨詢。
監(jiān)測點現(xiàn)場：每個監(jiān)測點的SIM卡的通訊費用（數(shù)據通信費以河北為例，具體收費標準請咨詢當?shù)匾苿庸荆?5元/月（30M）。子站每月總通信費為5*現(xiàn)場監(jiān)測點數(shù)量。
2.6 現(xiàn)場監(jiān)測點水位監(jiān)測終端
由于水位監(jiān)測點現(xiàn)場大多數(shù)都在野外，現(xiàn)場沒有供電電源，根據現(xiàn)場監(jiān)測點的數(shù)據上報頻率，供電方式有太陽能供電和鋰電池供電兩種方案可選。數(shù)據上報比較頻繁時使用太陽能供電，數(shù)據上報不頻繁時使用鋰電池供電。
2.6.1 鋰電池供電方案
適用于沒有電源的監(jiān)測現(xiàn)場，內置1組鋰電池組作為工作電源，特別適合于沒有外部電源供電的現(xiàn)場環(huán)境，微功耗設計，鋰電池組可以正常工作1-5年。
※ 注：電池有效壽命為5年，實際使用壽命大于1萬次無線通訊。
2.6.2太陽能電源供電方案
適用于使用太陽能作為供電電源的監(jiān)測現(xiàn)場，太陽能電源分為三部分，太陽能電池板、太陽能充電控制器、鉛酸蓄電池。根據現(xiàn)場用電設備（包含微功耗測控終端與現(xiàn)場采集設備）的功率來選擇光電池板的大小與蓄電池的容量。
下面為計算方法。
太陽能板配制計算方法： 電池板配置功率（W）= 設備功耗（W）×每天工作時間（小時）×1.2(安全系數(shù))÷[5小時(每天有效工作時間) ×0.6(充電效率)]
蓄電池配置計算方法：蓄電池配置容量（Ah）= 設備功耗（W）×每天工作時間（小時）× 陰雨天(天數(shù))÷[設備供電電壓(V) ×0.6(供電效率)]
2.7 水位計
LEVEL水位計是一款自動測量、記錄地下水水位和溫度的儀器。它只有手掌大小，長度154毫米，直徑22毫米，非常輕便，幾乎可以在任何監(jiān)測井中使用。機器內部集成溫度和壓力傳感器，內存和電池，外部為密封的不銹鋼材質(RVS 316L)，這使它完全不受潮濕或外部電流的影響。 同時涂上一層氮化鎬材質，耐腐蝕，適用于海水和淡水環(huán)境。
LEVEL通過一條鋼線纜懸掛在監(jiān)測井里，可以定期讀取數(shù)據，或者安裝GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)，以便在室內進行數(shù)據的動態(tài)實時監(jiān)測。儀器自動測量地下水的溫度和水位，并保存在其內存中，內存可以記錄保存2×40,000個數(shù)據，電池的壽命達8－10年。
LEVEL測量絕對壓力（水壓＋大氣壓），單位是厘米水柱。為了得到準確的水位變化，必須進行大氣壓補償。最理想的方法是配置一個額外的氣壓補償裝置，即Barologger。軟件會自動進行氣壓補償，在辦公室或野外快速準確的讀取、記錄數(shù)據。Barologger與LEVEL具有同樣的規(guī)格和操作方法，但價格很低，校準范圍為1.5米，用于測量大氣壓力。比傳統(tǒng)的通風孔線纜的方法更準確和容易進行空氣補償測定，沒有時間滯后。
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