智能水文参数监测系统
概况
陕西多奇电子科技有限公司
2013年5月
目录
一、行业背景介绍 (3)
二、水文参数测控系统在煤炭行业应用情况及成功案例 (3)
三、水文动态监测智能预警系统的技术实现 (4)
3.1系统设计的基本原则 (4)
3.2系统运行的软硬件平台 (4)
3.2.1系统运行的硬件平台 (4)
3.3系统总体功能描述 (5)
3.4系统的功能设计 (5)
3.4.1控制上位机功能 (5)
3.5系统体系结构设计 (6)
3.5.1结构原理图 (6)
四、系统组成、主要技术指标及特点 (6)
4.1系统组成 (6)
4.2系统设备 (8)
4.3系统主要技术指标 (8)
4.3.1主站技术指标 (8)
4.3.2水压、水温传感器技术指标 (9)
4.3.3控制系统技术指标 (9)
五、原理设计 (11)
六、分站施工要求 (11)
七、软件系统功能及硬件展示 (13)
7.1软件功能展示 (13)
八、产品质量及售后服务承诺 (17)
九、总则 (19)
一、行业背景介绍
能源向来是国民经济发展的支撑。随着我国国民经济的快速发展，对传统能源煤炭的需求也越来越大。但煤炭的开采一直是各个行业中的高危行业，尤其是随着煤炭开采深度的加大，地下水成为威胁煤矿安全生产的重要因素。最近几年的多起煤矿重大、特大安全事故表明，对地下水的实时监测和预报已显得刻不容缓。
我国有相当一部分矿区受地下水威胁比较严重，在煤炭的采掘过程中经常受到水害的困扰，给矿工们的生命带来危险，给矿井的生产带来安全隐患，同时这也给国家的财产带来严重损失。因此各矿区对地下水的监测历来都十分重视，曾经也采用各种各样的监测方法，但都在不同程度上存在这样那样的缺陷。
二、水文参数测控系统在煤炭行业应用情况及成功案例
为了预防水害的发生，对开地下水位的长期观测是煤矿目前普遍采用的手段之一。对水位（水压）的观测通常采用方法是在地面建立水文长观孔，安装水位自动记录仪器或远程遥测监测分站进行长期观测，充分利用数据采集技术、计算机技术、网络技术和数据库技术等实现地下水水文数据的采集、处理和发布为一体的综合信息管理系统，是现代化科技与管理密切结合的一项系统工程，并在此基础上应用相关数据挖掘理论（关联规则算法），快速对发生变化的各个参数进行关联分析，为领导决策提供及时的决策依据信息。
成功案例：
1.中煤平朔煤业有限责任公司安装我公司监测系统，建立地面监测分站33套
（其中一号井11套；二号井4套；三号井18套；）2009年上半年，主站监
测到C—5监测点的数据及时反映了三号井井下水位变化情况，迅速采取了
必要的措施，减少了相应的损失。
2. 开滦集团蔚州矿业公司2008.9—2009.4先后在单侯矿、南留庄矿、崔家寨
矿及兴源矿安装本监测系统，2009年5月前后南留庄、单侯、崔家寨三矿先
后透水，监测点水文数据及时反映，避免了大的事故发生，减少损失至少在
千万以上。
三、水文动态监测智能预警系统的技术实现
3.1系统设计的基本原则
本系统设计之初是为了满足各矿井对水文变化情况实时观测的需求，解决因水文数据管理、查询落后而经常发生水害的情况，因此本系统设计时严格遵循系统设计原则，具体原则如下：
（1）系统性原则：从系统论的观点出发，以实现系统总体功能为目的，来构建整个系统结构，以达到最优化经济结构。
（2）实用性原则：本系统可以不改变计算机管理系统，操作方便、快速、简捷。（3）可靠与安全性原则：系统设备性能可靠、稳定工作。
（4）最优性价比原则：在实现系统功能原则的基础上，尽量减少项目的经费投入。（5）先进性原则：系统设计的技术水平达到国内外同期同类的先进水平，并保证系统在一个相当时期不落后。
（6）升级原则：系统易于维护，且有良好的售后技术支持和完善的服务体系。3.2系统运行的软硬件平台
◆支持250W ATX PFC PS/2电源
◆前置电源和HDD 状态指示灯
◆能抗冲击，振荡，并且能在高温下稳定工作
◆防震设计的驱动器台，可以容纳3个5。25“及1个3。5”前端驱动器
◆系统配置IPC-610L/PCA-6006VE/P4-2.4G/256M/80G/CD/FDD/KB+MOUSE
◆型号：联想万全T220
◆CPU类型：Intel Xeon E5506
◆标称主频：2.13GHz
◆内存容量：2GB
◆内存描述：ECC DDR3
◆标配硬盘容量：300G
◆光驱DVD光驱
◆网卡 1000M
3.3系统总体功能描述
基于网络的水文参数遥测系统是根据煤矿系统的规范和要求，充分利用数据采集技术、计算机技术、网络技术和数据库技术等实现钻孔水文数据的采集、处理和发布为一体的综合信息管理系统，是现代化科技与管理密切结合的一项系统工程。
数据的采集处理和信息发布，通过将水文数据采集并处理后发布给相关各个煤矿部门，为各个部门在实施煤炭安全开采上提供有力的决策依据和参考，最终避免煤矿发生水灾这一目的。
3.4系统的功能设计
（1）通过网络向各分站发送命令或接受数据。
（2）将各分站采集的数据整理保存到硬盘。
（3）完成数据的显示、查询、编辑。
（4）对数据进行处理，生成各种报表并打印输出。
（5）绘制水位、温度趋势曲线、直方等各种图形。
（6）进行水文数据的网络发布,各有关部门通过网络进行数据浏览。
3.5系统体系结构设计
本系统实现了从数据采集、设备控制、数据处理、数据的网络发布与应用。
四、系统组成、主要技术指标及特点
4.1系统组成
本系统为地面水文参数测控系统。系统由三部分组成：地面水文长观孔用来监测水位、水温的分站：数据处理主站及客户查询软件：水泵控制系统及流量监测系统。
整体效果图
4.2系统设备
系统组成包括主站软件一套，查询终端根据用户需要可以配若干套，太阳能分站则根据系统的监测点多少实际确定，每部分的具体内容（软件和硬件）如下所示。
◆水文参数测控系统服务器包括：
工业控制计算机一套
数据处理软件一套
打印机一台
UPS 一套
加密锁一套
◆水文参数测控系统客户端软件包括：
水文参数测控综合查询系统根据需要选用
◆矿用水文参数监测分站：
地面太阳能水位、水温测控自动记录分站（共计6套）每套含以下设备：（1）测控分站一台
（2）水位、温度一体化采集终端一套
（3）军用级蓄电池一组
（4）网络设备一台
（5）采集分站抗拉伸专用电缆若干米
（6）聚合性太阳能板两块
（7）抗寒防护设备
4.3系统主要技术指标
（1）数据传输方式：无线信号传输
（2）数据传输量及传输速率：1200-9600 bps
（3）操作系统：Windows 98/2000/xp
（4）数据库：Microsoft Access
（5）对分站可实现双向控制
（6）采用工业控制机
（7）站点编码：任意
（1）测量方式：扩散硅压阻式
（2）水压测量范围：0Mpa-10 Mpa（可根据实际情况确定）（3）分辨率：0.0001Mpa
（4）精度：0.1%F.S
（5）温度传感器测量范围： 0～+85℃
（6）温度测量精度：±0.1℃
（7）分辨率：0.01℃
（1）精度：满量程±2%FS±1个字节
（2）执行时间：任意时间
（3）控制原理：数字电子、逻辑电路
（4）输出：数字信号，脉冲信号
（5）通信功能：RS485或RS232
（6）遥控距离：GPRS中国移动覆盖任意地点
（7）电源：100-260V AV 50/60Hz
（8）主站和控制模块时刻保持通信，至少2min一个数据4.4主要特点
（1）适用性
适用于地面长观孔的水位、水温监测；
自定采集时间，实时监控；
无需更换电池，全采用太阳能模式供电
（2）集成化数据处理
主站数据处理系统实现了集成化，既可处理遥测数据，也可处理自动记录数据、水位测量数据、温度监测数据，及时预警。
（3）配置灵活
地面分站采用点对点的结构，每个分站与主站都可构成一个完整的采集、控制、通讯监测点，因此添加新的分站比较方便，兼容性强。
（4）可靠性高
该套系统采用大规模集成电路，高可靠性稳压电源，军品级显示器及元器件，软件自复位和硬件看门狗技术，保证了系统无人看守下的可靠运行。
（5）质量保证
分站系统所采用的测控分站、矿用隔爆兼本安直流电源都经煤炭工业重庆电器防爆检测中心检测合格，具有国家安全监察局煤矿安全标志办公室颁发的MA认证标志，严格按照MA认证要求进行生产，ISO质量体系。
（6）数据通讯稳定可靠
采用压缩编码有线通讯方式，软硬件纠错技术，使数据通讯快速、可靠。
（7）主站软件功能强
软件具有循环检测、单点追踪、定时检测等各种检测手段，提供数据的查、改、删等编辑功能，图形处理、报表处理等分析手段，且具有水位超限报警、传感器出水面报警等系统安全运行报警功能。同时具有网络发布功能，也可提供FPT方式向别的系统发布数据。
（8）独立性
每个分站与主站构成一套完整的通讯系统，分站与分站之间互不干扰，不会因为一个分站不工作而影响其他分站工作的稳定性。
（9）抗干扰性
仪器使用的传感器为485数据式输出传感器，其抗干扰性强，传输距离远。
五、原理设计
◆监控系统原理
分站内的工作主要由传感器变送器（采集分站）完成，传感器变送器放入水中后，水压感应后运算出水位读值，形成485信号，通过GMS(GPRS)通信网络发送到主站进行解析显示。
◆井下水文监测系统分站：
（1）基本原理
井下水文参数监测系统分别是由采集分站、传输分站、传输介质、控制软件组成。
根据水流快慢或者水位水压，自行采集水文参数，经传输分站解析为485信号，然后通过传输介质传至地面控制软件进行查看。原理示意图如下：
六、分站施工要求
◆地面分站
根据此水文遥测系统的实际安装环境，必须进行野外安装环境的充分改造方可进行安装分站设备。水位遥测系统分站的安装效果示意图如图1所示
◆井下分站
（1）管路流量监测分站
井下管道流量监测分站的安装方法为将流量仪探头按照要求贴附在管道外壁。如图2所示。
（2）明渠流量监测分站
明渠渠道比较规整，并且水流比较平缓的地方具体安装如图3所示：（3）水泵压力监测分站
压力分站的安装，是做一个三通，在压力管上接出一个三通，然后将传感器装到这三通的一个口上边，如图4所示：
图2
图1
图3
图4
七、软件系统功能及硬件展示
7.1软件功能展示
控制主站功能
（1）通过网络向各分站发送命令或接受数据。
（2）将各分站采集的数据整理保存到磁盘。
（3）完成数据的显示、查询、编辑。
（4）对数据进行处理，生成各种报表并打印输出。
（5）绘制水压（水位）、温度趋势曲线、直方等各种图形。
（6）进行水文数据的网络发布，各有关部门通过网络进行数据浏览。1、初始界面
该界面为系统正常运行的界面。包含两个功能按钮：进入系统和关闭系统进入系统：按下该按钮，系统进入功能主界面。
取消系统：按下该按钮，系统将退出。
下图为主站系统的初始界面。
2、遥测系统界面
单击主界面的“地面遥测’会出现下图界面。
每个分站旁边都显示上次测量的水位和水温值，当系统设置报警上下线后，当测量的水位值超过报警上线或者小于报警下线时，系统报警，这时候对应的水位和温度字体颜色变成红色，并且水位和水温水闪烁。单击某个分站的图标，就可以出现这个站点某个时间段的水位变化曲线，如下图所示：
2、系统设置
系统可根据用户的具体情况进行自定义设置，以保证系统运行于最佳状态。 （1） 遥测分站的时间间隔设置，可以在3分钟到365天任意设置，设置界面正如
下图所示：
（2）报警设置：这个很重要关系到水泵的启停，所以我们要慎重的输入报警的上下
线。假如设置不当则会造成不必要的损失。
（3）个性设置是在在曲线界面上显示采集数据点的多少，可以自行对其设置；
缺省采样间隔用于为用户设置初始采样间隔，当用户分站点的数据还未完全建立起来时，为避免分站过多的采样而导致通讯费用的增加，系统的缺省采样间隔设置为6
个小时，同样用户可以修改该数值，但应谨慎操作：探头提前打开无线模块时间：为
报警参数设置
采样定时设置
调整系统通讯情况而设置的参数，一般用户可不修改该数据。
3、运行报表
点击运行报表会出现日报表和年报表，日报表可以显示出一天，管道的平均流量。和每天的水位、水温数据:年报表显示的是每个月每个管道的的累计流量和一年中每一个水位、水温数据。在年报表时可以显示每个月的柱形图。
不管是日报表还是年报表都能够导成表格形式的电子表格数据，能够打印出来，作为资料保存。同时可以显示一年中每个月的柱状图，可以清晰的看出一年中每个月累计流量的变化情况。
个性设置
报表模式
报表打印后如下图所示：
4、客户端查询
用户打开IE浏览器后，输入IP地址，就可查看系统。在客户端限制修改报警和设备参数。
八、产品质量及售后服务承诺
我公司是ISO9000贯标认证单位，拥有一套完整的质量控制体系。产品从原材料采购到生产出成套产品，均经过了严格的技术检验及质量把关。
公司严格遵守国家相关标准：（GB3868-2000；GB3836-2000； MT 381-2007；MT/T 899-2000;MT/T 825-1999;MT209-90；MT/T1006-2006； MT/T1007-2006）以及企业标准：(Q/DQ001-2008,Q/DQ002-2008,Q/DQ003-2008,Q/DQ004-2010, Q/DQ 005-2010, Q/DQ 008-2010)。投入到工程中所使用的原材料、构件、成品、半成品都具备合格证明。对每套将要出售的产品都通过了：GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分-通用要求》GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分-本质安全型》等防爆标准要求。通将进行现场模拟安装，测试，极大程度的降低了安装故障率，缩短了安装工期。在施工过程中，坚决贯彻执行GB/T19000-ISO9002《质量管理和质量保证》系列标准，建立完善的质量保证体系,保证工程质量满足合同要求。
我方承诺：
1. 保证产品质量符合国家标准，如有质量问题，需方可向供方退换所购货物。
2. 产品到货后，供方应对需方相关使用人员进行免费的技术培训，直到使用人员能熟练掌握系统的各项操作功能，主要包括以下培训内容：
(1)原理培训：包括设备原理、设备维护方面的知识。
(2)操作培训：包括设备的安装、接线、调校、简单故障排除。
(3)资料处理：对所测的数据在计算机里的处理原理、方法。
3. 我方将建立快速反馈系统，对发现的产品质量异议，保证在6小时内做出响应，2
日内提出完整的实质性解决方案，5日内保证修复或更换。在使用过程中出现的技术、仪器操作方面的问题，我方永久性提供电话、电子邮件及传真等方面的技术支持。
4. 因需方原因导致所供设备不能够满足产品说明书或合同规定的性能和效用时，供
方应及时提供售后服务和技术支持，以保证设备正常运行。质量保证期内无偿提供修复和更换服务；质量保证期满后，收费标准低于同类服务市场价格。
5. 需方在质保期内就所供货物发现的缺陷、瑕疵，以书面形式通知供方，收到通知
后供方必须按约定进行维修或赔偿。如供方收到通知后没有在规定的时间内以合理的速度弥补缺陷、瑕疵，需方采取必要补救措施所产生的费用由供方承担。6. 产品档案：每个站点在我公司均建立相应的档案；
定期回访：每月电话回访，3—6月专人回访；
售后维护：最新版本软件及时、免费升级；
技术支持：电话、传真、电子邮件及时响应，24小时内及时反馈。
7.我公司产品在正确安装使用下，自设备安装调试合格后3年内，如产品出现质量问
题，我公司负责包修、包退、包换。（使用不当造成的设备损坏，不在三包之列）终身维护！
九、总则
以上多种功能的描述此监测系统是基于矿区量身定做一套以现代计算机为平台，实时监测矿井水文变化情况，让相关部门第一时间掌握信息，方便、快捷、有效的防治水，从而节省大量人力物力，为安全生产提供保障。
本项目建议书解释权归陕西多奇电子科技有限公司技术部所有，希对贵矿水文监测工作提供帮助。