作为从事水质监测十多年的老监测人,明白大家怕花了钱建了监测站,最后没效果。今天我就以我合作过的客户的实际案例,把咸潮入侵监测那点事儿,从选型到方案、从产品到案例,一次性讲透,帮大家彻底解决咸潮入侵监测的所有烦恼!
一、咸潮入侵监测解决方案-自动化监测站
咸潮入侵自动化监测站可以实时监测水位、电导率、水温等参数,通过物联网技术,监测数据经过在线信息提取,实时传输至数据处理分析预警模块,并自动化实时实现监测数据质量控制、统计分析和咸潮入侵状况评价和预警,实现沿海地区咸潮入侵一体化监测。
(一)咸潮入侵自动化监测站组成部分
咸潮入侵自动化监测站主要用于监测河水的水位、电导率和水温等关键参数。监测站主要由温盐井、水位计安装支架、供电系统、雷达水位计、三参数(水位、水温、电导率)监测仪、数据采集与控制模块、数据传输模块、数据接收与处理系统、分析预警模块,以及警示标志牌和水准点等部分组成。
图1 咸潮入侵自动监测站组成
为确保观测系统在恶劣海洋环境下能够持续稳定运行,结合对监测站的实地调研,水位观测将采用非接触式测量方式,主要选用雷达式水位测量设备。同时,咸潮入侵的监测将依托现有的水文站点或码头设施,建设监测井筒并布置传感器进行数据采集。
(二)咸潮入侵监测仪设备选型指导
咸潮入侵观测仪主要由HR7380XC雷达水位计和HR8033XC型三参数(水位、水温、电导率)监测仪组成,旨在实时监测和测量河水中的关键参数,包括水位、电导率和水温。这些参数对于识别和评估咸潮入侵的程度和动态变化具有重要意义。雷达水位计通过非接触式方式精确测量水位变化,三参数(水位、水温、电导率)监测仪则结合电导率和水温数据来推测水中的盐度变化,帮助判断是否出现咸潮入侵。在实际应用中,咸潮入侵观测仪能够提供对**口及周边水域的持续监测,实时捕捉水文数据,为咸潮入侵的早期预警提供支持。
1.雷达水位计
HR7380XC型雷达水位计,工作在76-81GHz的调频连续波(FMCW)雷达产品。产品最大量程可以达到30m,盲区在10 cm以内。由于它工作频率更高,带宽更大,测量精度更高。产品提供支架的固定方式,3.6V锂电池供电,NB通信,无需现场布线使得安装便捷简易。
主要优势如下:
(1)基于自研的CMOS毫米波射频芯片,实现更紧凑的射频架构,更高的信噪比,更小的盲区。
(2)5GHz工作带宽,使产品拥有更高的测量分辨率与测量精度。
(3)最窄6°天线波束角,安装环境中的干扰对仪表的影响更小,安装便捷。
(4)一体化透镜设计,体积精巧。
(5)支持NB/4G无线传输,可配置上传周期(NB/4G版本)。
(6)水位超上、下限(可配置)上传报警信息。
(7)支持手机蓝牙调试,方便现场人员维护工作(后续版本支持)。
(8)雷达水位计的测量水位范围为:0m~30m。
推荐雷达水位计主要的技术规格:
2.HR8033XC型三参数(水位、水温、电导率)监测仪
HR8033XC型三参数(水位、水温、电导率)监测仪,是一种新型的水文测量传感器,其外壳采用316L不锈钢或钛合金材料加工而成,可接触较恶劣的测量介质,极大地提高了产品的可靠性和长期稳定性。内部集成了压力、温度、电极传感器,可以同时测定水深、水温和电导率参数,HR8033型三参数(水位、水温、电导率)监测仪可以广泛应用于地下水监测,污染排放监测,以及蓄水层贮存和土地修复项目,海洋科学试验等领域。
HR8033XC型三参数仪主要特点:
(1)高品质高稳定性传感元件
(2)水深、水温、电导率一体化测量
(3)电导率测量采用四电极技术,测量稳定,使用寿命长
(4)压力、电导率自动温度补偿
(5)S485接口和MODBUS-RTU标准通信协议
(6)电源反接保护、过电压保护
(7)抗浪涌、电磁干扰
(8)全不锈钢或钛合金材质壳体IP68防护
(9)三参数仪外形尺寸:三参数(水位、水温、电导率)监测仪的结构主要由电导率传感器和水温传感器组成,集成在一个一体化的三参数(水位、水温、电导率)监测仪探头中。
图2三参数(水位、水温、电导率)监测仪探头示意图
(10)监测内容至少包括实时监测河水的电导率和水温两个个关键参数。
咸潮入侵观测仪技术指标
推荐三参数仪主要的技术规格如下:
3.HRTU8180XC全网通遥测终端机
HRTU8180XC全网通遥测终端机集数据采集、传输、存储、控制功能于一体,采用低功耗设计,特别适用于太阳能供电的监测现场,可大大减少太阳能供电成本并降低施工难度,广泛应用于水文水资源、供排水、气象、环保等领域。
图3 遥测终端机实物图
遥测终端机的主要优势:
(1)数据采集、控制、存储、传输一体化设计。
(2)可采集各种标准的变送器、传感器、串口仪表。
(3)采集接口类型和数量多,且可灵活配置。
(4)可选配水资源监测数据传输规约、水文监测数据通信规约等。
(5)支持各家组态软件和用户自行开发软件系统。
通信功能:可通过4G LTE/GPRS/CDMA/NB-IoT、短消息、卫星等无线通信方式实现设备联网。支持与1-4个监控中心进行数据通信;支持实时在线、定时唤醒两种工作模式。
采集功能:采集水位、雨量变送器的标准信号;采集流量计、脉冲表的流量数据;采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。
图片抓拍功能:可外接工业照相机,进行图片抓拍。
控制功能:支持自动控制、远程控制水泵、阀门等控制设备。
远程管理功能:支持远程参数设置、程序升级。
报警功能:监测数据越限,立即上报告警信息。
存储功能:本机循环存储监测数据,掉电不丢失。
硬件配置:
- 0路IN:模拟量(AI)+开关量(DI)=10路,各自的数量可自由组合。
- 5路串口(RS232/RS485):串口(RS232)+串口(RS485)=5路,各自的数量可自由组合。
- 2路VEXT:为模拟量、开关量以及串口仪表变送器供电。
- 1路DB9调试串口。
- 1路蓝牙无线设参(选配)。
- 3路DO:集电极开漏输出。
- 1路液晶显示,4路按键(选配)。
- 路无线通讯:4G LTE/GPRS/CDMA/NB-IoT通信方式可选。
- 存储容量:4M、8M、16M(可选)。
- 供电电源:10V~30V DC。
- 功 耗:在线电流≤30mA/12V;实时在线平均工作电流≤40mA/12V。
- 工作环境:温度:-40~+85℃;湿度:≤95%。
- 安装方式:导轨式。
- 外形尺寸:145×100×65mm。
(三)供电系统设计
咸潮入侵自动监测站的稳定运行高度依赖供电系统的可靠支持。该系统通过持续、稳定的电力供应,保障雷达水位计、三参数(水位、水温、电导率)监测仪、无线通信系统及数据采集与控制终端等核心设备的正常工作。稳定的电力不仅是监测站长期连续运行的基础,更是确保实时水文数据采集、处理与远程传输不间断的关键前提。在无市电接入的偏远监测点为确保水文监测站各类设备稳定运行,供电系统需满足持续、稳定的电力输出要求,能够同步支持雷达水位计、三参数(水位、水温、电导率)监测仪、无线通信系统及数据采集与控制系统的正常工作。项目组采用智能化太阳能供电解决方案,该系统由高效光伏组件、智能充放电控制器及免维护储能电池组构成,具备以下特性:
(1)配备储能系统可满足30天以上阴雨天气的持续供电需求;
(2)采用模块化设计,支持后期扩容;
(3)数据采集器优先供电的智能负载管理;
(4)全自动运行,无需人工维护。
图4太阳能供电系统初步设计示意图
本太阳能供电系统专为监测设备设计,核心目标是实现全天候、不间断的电力供应。系统通过集成智能电源管理模块,在光照充足条件下最大化充电效率,同时确保电池组具备阴雨天气下持续30天稳定供电的能力。这一设计彻底解决了传统太阳能系统在低光照条件下的供电短板,保障监测站在极端气候中仍可正常运行。
关键设计参数与优化策略:电池组性能保障:采用高循环寿命电芯,通过容量与充放电速率的协同优化,确保长期使用中放电性能衰减率低于行业标准15%。电压自适应机制:系统在额定电压±20%范围内自动调节输出,既避免电压波动导致的设备宕机风险,又能消除人工干预需求,显著提升数据采集稳定性。经实地测试,本系统在连续阴雨模拟条件下仍能维持超过30天满负荷运行。
(四)真实案例分享
1.案例背景
**是中国第一世界第三大河,发源于青藏高原上的唐古拉山脉,全长约 6300 km,流域面积约 180 万 km2,约占我国国土面积的 20%,年均入海水量约为 9513 亿 m3,约占我国所有河流入海水量的1/3 以上。**口北槽是**水沙入海的重要通道,由于深水航道工程的实施,北槽的边界条件发生了改变,进而影响水体的水动力过程、泥沙运动以及河道冲淤,北槽区域悬沙浓度高、盐水入侵显著是粘性泥沙絮凝的高发区域。是具有喇叭口形状的强潮海湾,其泥沙来源丰富,受**口南槽径流、径流以及潮汐共同作用。
本次案例的监测区域,是**口沿岸,客户需求是建设10个咸潮入侵自动化监测站,实现**省沿海地区咸潮入侵一体化监测,实时监测水位、电导率、水温,实现数据实时传输、质量控制、统计分析和预警,同时要求提交全套野外和室内资料,设备能在恶劣海洋环境下稳定运行。
2.现场实景图
3.真实测试对比
通过项目组收集了与咸潮入侵站相对重合的**口水文水资源勘测局测站数据进行了潮位和电导率数据对比,得出以下结论。
在**港站,与**口水文局电导率变化趋势是一致的,不过整体上水文局电导率结果偏大。
**港站潮位对比图
**港站电导率对比图
本项目严格按照既定目标,高质量完成了**沿海咸潮入侵监测站的建设与改造任务。成功建成10个咸潮入侵自动化监测站,其中**口北支沿岸共设4个监测站,**口南支沿岸共设6个监测站;实时监测水位、电导率、水温等参数,通过物联网技术,监测数据经过在线信息提取,实时传输至数据处理分析预警模块,并自动化实时实现监测数据质量控制、统计分析和咸潮入侵状况评价和预警,实现**省沿海地区咸潮入侵一体化监测。返回搜狐,查看更多