引渠式水力发电厂GPRS/CDMA 监测系统（超声波液位计）发表时间：2021-03-17 22:26 引渠式水力发电厂GPRS/CDMA 监测系统 应用领域：小型水力发电厂、小型水厂、水利、水渠、用水灌溉等 项目背景 随着我国信息化进程的推进，水力发电行业也面临着信息化建设的问题。目前，水利行业的信息化受到高度重视，水利系统的信息化改造也取得了一定的成绩，但同时也普遍存在着网络功能和数据共享能力弱、数据更新周期长、数据可视化手段单一等弱点，使得进一步完善数字化水电厂管理系统成为当务之急。 本文源于对四川长江上游地区小型水电厂的实时需要，针对性地对现有一些小型水力发电厂提出河水库水位&机组实时状态监测系统的改造方案。 目前小型引渠式水电厂大部分系统采用浮子式水位计，带2线制4～20mA模拟量输出，以淡水为监测对象，以线缆为数据传输介质，或者利用拨号方式进行点对点的通信，其弊端很多，在实际使用过程中存在下列问题：
(5)故障检修麻烦，安装费用高。遇到线缆故障，比如人为盗割、日晒温度过高、线缆易老化、线缆弯曲过度、线缆压缩、护套破开等等因数，技术人员很难查出具体故障位置，费时费力。 （6）在发电流程中，机组轴温度及入口压力是非常重要的参数，是保证发电机的正常运行及全厂工艺稳定的关键，。但发电机组噪音大，敷设电缆及设备维护难度较大，通知机组现场人员不方便。 设计思想 实时数据SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition Systems)系统是水电厂管理系统的数据中枢部分，负责对水电厂状态监控系统和各水位监测点的数据信息进行采集、汇总，然后传送到计算机和大模拟屏上，实现数据的实时微机管理和模拟屏动态显示。其目的为保证监测工作有的放矢，依靠现代计算机通信技术和传感技术，实施对水位的无人化远程实时监测和发电机组的状态掌控，达到科学预警，减少预防监测成本，提高效率的目的。 监测的数据有：进厂流量、前池水位、闸前闸后液位及状态、进口流量、供水压力、流量、机组中轴油温及压力、泵状态、二级供水泵电机电流及状态等。 系统组成： 监控中心：主要硬件：数据管理服务器、无线路由器。 主要软件：操作系统软件、数据库软件、水位实时监控与机组状态管理系统软件、防火墙软件 通信网络： GPRS/CDMA无线网络。 测控终端：GPRS/CDMA无线RTU或 电池供电BTU。 RTU设备供电采用市电22V供电，也支持太阳能供电和电池供电。 DTU采用7.5V~26VDC供电 计量设备：----超声波液位计。 系统主要功能： 1、远程设定功能
2、自动传输报警功能
3、数据档案功能
4、图形处理功能 根据数据库绘制实时曲线图和历史趋势曲线图。 5、自动报表生成功能。能根据需要按不同的时间周期如日、周、年、月等自动生成各种报表 6. 数据的实时监测与处理功能。系统能把各检测参数在相应画面和报表中显示出来，并根据需要对数据进行诸如最大值、最小值、平均值、累加值、定时值等的计算处理，并分类进行存储，接受各种形式的查询。 技术方案 系统总体组网拓扑图
系统说明 按照水电厂需要选取液位传感器，至少前池一个，闸前一个。有几个需要监测的地方就需要几个水位计。 超声波液位计连接无线RTU，0～20mA标准信号采集。 推荐采用基于C/S架构中心软件，采用DNS域名解析的方式和端口映射连接中心服务器，该方案较申请APN专线和租用商用服务器价格便宜得多。（动态IP） 可基于GPRS/CDMA无线网络和因特网传输，监控点扩展灵活，组网方便，实行N个监测点对一个监控中心服务器的形式。 每个测控点都需要一个GPRS移动电话卡。 采用1个监控服务器负载远程监控管理调度。 中心服务器上必须安装河道、水位实时监控与管理系统软件、动态域名解析软件、SQL2000数据库软件。 系统采用移动GPRS网络，只要在移动手机可以打接电话的地方，都可以使用该系统。传输距离无限制，测量点海拔高度无影响（移动于2001年4月早已开通海拔8200米的移动通信业务，只要有移动通信信号即可）。 技术说明 前端传感器 超声波液位计：采用军品级陶瓷片作为敏感元件，利用合理的工业结构进行全密封封装，确保测量所得的数据准确可靠。电器链接电缆选用军用密封封装，使背压腔与大气直接连接。 数据传输终端 电池供电BTU：GPRS BTU是集成了前端仪表输出信号采集，过程IO控制和GPRS/CDMA无线数据传输为一体的微功耗电池供电测控装置，采用超低功耗技术，使用一次性锂电电池供电，现场不需要市电就可以直接采集标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、感触点、脉冲信号等，具备上下限自动监测报警功能。 无线RTU：GPRS RTU是集成了模拟信号采集、过程IO控制和无线数据通信与一体的高性能测控装置，可以直接介入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、点评信号、干触点、脉冲信号等，和电池供电BTU拥有相似的功能。 中心监控管理系统 根据客户功能需求订制用户界面，系统具备良好的扩充性。如以后打算增加监测油温、水压等数据，只需在监测点添加无线采集终端即可,进行简单的设备配置。
软件实现的功能 在线监测和远程控制可以在线查看、查询、获取各种模拟设备和开关的最新数据、状况。并可以实现定时监测（TOC、COD、PH、流量等一次性仪表在一段时间内，按照固定的周期进行数据采集）。中心控制室可以实时显示水位,能够对监测现场设备进行远程启动、设定工作时间、调整工作周期、数据二次查询等远程操作，并将分析结果和设备运行日志记录于监控中心数据中。中心控制室可以实时显示各个水位监测点实时水位，机组油温，各个压力点的压力等数据。 报警处理：报警有四种：断线报警（包括设备故障报警）、超标报警、开关设备报警和异常情况报警。可以灵活设定报警条件，并和人员的手机、短信绑定，在满足报警条件时，自动发送报警信息。 短信服务：短信服务有：数据传送，可以把企业的数据发送到指定的手机；短信报警（数据报警，断线报警，开关设备报警，监测仪器报警）；批量配置企业的报警数据；自写短信，自定义短信的内容和发送对象。 查询统计：提供多种条件查询方式和查询结果分类、分项排序、统计最大值、最小值、平均值、汇总值等分析处理功能。提供查询结果打印功能 分析报表：对于汇总数据按指定的时间段进行列表和图形方式分析，并可实现与收费管理系统的结合。列表分析以表格的方式给出上述数据，图形方式通过曲线、柱状和饼状等图形直观的显示。
在前端测量点（如水库闸前或闸后，前池等地），安装超声波探头，把探头获取的超声波信号转换为4-20ma标准电流信号输出。安装方便，超声波探头不需接触水。 将超声波液位计主机输出的电流信号由数传终端BTU/RTU进行信号采样、A/D转换、逻辑判断、数据编码、数据处理和协议打包、存储。 数传终端RTU/BTU借助与GPRS网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址，与指定IP地址的服务器端建立数据传输通道，处理过后的4-20ma信号被传到指定地址的服务器上。 用户在中心监管服务器实时查看当前液位和机组状态数据。 关键设备技术指标 超声波液位计⑩ 产品特点 技术指标 SBUT外浮筒液位变送器 主要特点： 精度高 温度影响小 稳定性高 可靠性好 防水、防尘、防振、防爆、防腐 使用维护方便 价格低廉 主要技术参数 输出：4～20mADC二线制 精度：±01.0%FS 电源：24VDC±0.5% 负载电阻：<=250Ώ，连接负载的导线电子小于等于100 Ώ 电气连接：M20X1.5内螺纹 测量液比重：0.5～1.5 温度范围：-25～+80℃ 温度影响：±1.0%FS/10℃ 静压影响：±3.0%FS 防水防尘：3级 防振： 整幅＜0.035mm 防爆：本安Exib II CT5 隔爆Exd II BT5
GPRS RTU 工作参数： 工作电压：DC+5V-+24V 传输方式：GSM/GPRS/CDMA 功能： ◆配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等； ◆支持一路RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入PLC等各种设备； ◆采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本； ◆采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器； ◆用户可以编程的量程转换和报警上下限设定； ◆内设工业时钟，精确计时； ◆自动定时上报和事件触发上报功能； ◆内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索； ◆通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发； ◆板载CDMA传输模块，方便用户选择CDMA组网方式； ◆提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其它软件连接； ◆工业级设计，稳定可靠，坚固耐用。 GPRS BTU 主要技术参数及特性：
模拟量输入：4～20mA、0-5V 分辨率：16bit 输入通道：2通道差分 测量精度：0.5% 量程转换：自动进行量程转换和上下限判断 脉冲量输入部分 脉冲量输入：2路输入 隔离：光电隔离 显示输出部分 显示器：自带LCD 8位数字液晶 存储记忆部分 存储方式：1M BYTES flash，循环覆盖 时钟部分 工业时钟：有 无线数据通信部分 传输方式：GSM/GPRS/CDMA 供电电源 SIM卡座：抽屉式卡座 供电电压：标准2×3.6V一次性锂电池 通信协议：标准MODBUS-RTU协议、组态王兼容协议、蓝迪RTU格式 工作电流：关机<50uA，数据传输<200mA 参数设置：本地设置或短信远程设置 工作环境 防水等级：IP68 工作温度：-40℃～+70℃ 湿度范围：0－95%，非冷凝 中心服务器
业务使用费用 业务资费可以按两种方式，包月方式和按流量计费。 包月方式是一次性交足使用费，不限流量。移动目前推出的GPRS服务一般是5RMB包月20M流量。 按流量计费，目前资费策略为0.03元/kb. |
