水电站生态下泄流量系统解决方案?

一、系统概述

生态流量监测系统适用于远程监测水库、河流等的实时水位(或流量)、水电站的实时下泄流量等数据,并结合电站生产运行数据进行监测与统计分析。系统支持视频监控,数据与视频信号互为补充,提供实时场景,便于及时掌握电站上下游主要河流水源变化情况,并及时预警,满足绿色、环保、生态、发电等多方面的要求。

系统总览(市电供电,有线以太网通讯),系统框图如下:

生态流量的系统组成:

采集层:在水电站布设遥测站点,安装水位计与闸位计,自动计算生态流量、视频等信息,并安装视频监测点,通过公网无线通信网络将数据及图片自动发送到相应管理部门,中心设置数据接收处理系统,将收到的各遥测站的数据进行处理后存入数据库,提供基本的信息查询和预警服务。

数据层:数据接收、入库服务负责实时接收遥测终端机发送来的数据。能够快速、稳定、准确地处理、解析实时水位、流速、流量、视频等数据,并将其存入数据库或指定存储空间中。

应用层:水电站生态流量监管应用系统以GIS服务、数据访问等服务为支撑,提供监测、查询、分析、统计等功能,实现对下泄生态流量的全方位管理。

1、水位流量:在现场安装超声波水位计与闸位计,使用闸门开度与闸前水位计算流量。

2、图像视频:用于拍摄下泄口或者是流量计安装处的视频图像,通过4G网络或者有线网络将数据传输至服务器远端可以查看。

3、供电系统:用于给整套系统进行供电、根据现场环境可以选择太阳能供电或者市电供电。

4、通信设备:可以通过遥测终端机将采集到的传感器数据通过GPRS或有线网络发送至云端(如现场无GPRS信号)。

5、数据查看:数据可以通过遥测终端机发送至数据服务器、用户可以通过云平台或者手机浏览器远程查看数据,数据也可以发送至相应监管部门的服务器。

二、数据传输方式:

1、光纤有线传输:采用光纤或者有线宽带网络。适合安装点有网络且下泄流量站点离的比较近的地方可以考虑采用这种方式。

2、GPRS/4G无线通信:采用GPRS或者4G信号将数据和视频图像传输至服务器。适合安装点比较远、无法布线的场合。

3、北斗通信:采用北斗短报文进行通信,遥测终端机采集到的数据通过北斗短报文的形式发送至一台北斗接收机上,北斗接收机将数据进行转发。适合安装点无网络信号的地方。

三、生态流量监测站点的位置:

生态泄流监控应在电站各泄水口设立监测点,也可在电站坝址下游附近选择河道断面作为监测断面,安装测流装置,监测下泄流量。不同型式水电站的生态下泄流量监控断面应按照以下原则布置:

1、引水式水电站的监测断面布置在厂房前的水库大坝所在流域下游;

2、混合式水电站的监测断面布置在厂房前的水库大坝所在流域下游;

3、堤坝式水电站的监测断面布置在水库大坝下游或发电厂房尾水下游;

4、在大坝或发电尾水出口与监测断面之间若有支流或其他来源补水,监测断面应布置在支流或其他来源补水汇入口的上游。

四、生态泄流测量技术:

1.常规流速仪法。在监测断面处安装水位自动监测设施设备(水位自记井、水位计、电子水尺等),用常规流速仪法测流,率定该监控断面水位流量关系,通过水位推求流量。

2.多普勒超声波测流法。采用定点式多普勒超声波流量计,将仪器固定于水面、河底或水面以下某一位置,测定渠道流速流量。

3.实时雷达波测流系统。视监测断面流速情况,布设一个或多个雷达流速仪探头,实时监测水流表面流速。

4.电磁流量计。在满管泄流的地方安装电磁流量计,直接测量下泄的流量。

实际使用中多采用多普勒超声波流量计和雷达流量计以及电磁流量计。电磁流量计只能用于满管下泄流量监测,多普勒超声波流量计主要用于渠道的尾水流量测量,雷达流量计多适用于对精度要求不高但是安装环境较恶劣的自然河道等断面流量测量。

5.超声波明渠流量计,修建相应堰槽,利用堰槽内的水位换算流量。

6.水工建筑物法测流,利用现有闸门,通过安装水位计与闸位计进行流量计算,适用于无法安装流量计或明渠的位置。

五、现场环境:

由于现场出水口流量下泄时较小、地处山区交通不便,槽堰类需要混凝土浇筑施工难度较大,可以使用水工建筑物测流中的平板门闸流量计算公式进行计算(只需安装闸位计与水位计)。

六、平板门闸流量计算原理(标准SL537-2011水工建筑物与堰槽测流规范):

通过对现场的下泄口闸前安装超声波水位计,闸门安装闸位计测量闸门开度,按照SL537-2011水工建筑物与堰槽测流规范进行流量计算。

七、主要设备选型:

1、超声波水位计

量程:5m

分辨率:3mm或1%

输出信号:RS485

显示方式:中文液晶显示

探头电缆:10米

供电范围:24V或12V

2、闸位计

量程:10m

分辨率:0.5cm

输出信号:RS485

供电范围:24V或12V

环境温度:-25℃~85℃

测量精度:±2cm或0.2%F•S

3、遥测终端机

产品特点:

通信功能:支持GP RS,短消息,卫星,433,以太网等多种通信方式。

工作模式:支持实时在线以及定时唤醒等工作方式。

采集功能:水位,雨量,温湿度,水文,流速,流量,风速风向,闸位,电池电压等数据,其它传感可定制。

图片抓拍功能:支持4个工业相机抓拍上传。

远程管理功能:支持远程配置,远程升级,远程重启等远程维护功能。

报警功能:水位雨量,门限报警。

存储功能:自带flash存储以及TF卡,可永久存储历史数据,掉电不丢失。

本地配置:本地支持USB以及WIFI配置,数据查询,历史数据导出。

支持多3个中心,可实现“一包多投”功能

支持最高256GB容量TF卡,可作为海量数据存储器使用。

宽电压设计,具有反接保护和短路保护功能。

所有输入输出端口采用抗雷击设计,可省缺外置防雷保护模块。

支持主备信道切换,以及GPRS短信同时上报(短信内容格式可定制)。

安全报警功能:支持柜门开启报警

技术参数:

硬件配置:2路RS485接口,1路TTL串口(可用作IO接口,外接单总线温湿度传感器,控制继电器等),SDI接口,1路IO接口,1路脉冲输入接口,1路脉冲雨量计接口,2路模拟量4-20mA接口,1路以太网接口(可外接多种转换模块),2路12V可控电源输出,1路5V可控电源输出。

存储容量:16M,支持最大256G TF卡。

供电电压:6-24V。

功 耗 :待机电流

工作电流

工作环境:温度-30~60℃,湿度:

4、4G摄像头

分辨率:H.264 130万 960P

镜头:标配6mm镜头 视角约70°15米 可换3.6 8 16 25mm镜头

夜视距离:2个点阵激光灯 红外距离5-80米

TF卡存储录像:最大支持32G

网络制式:联通+移动+电信4G全网通

有线网络:1个10/100M网口

5、RS485转以太网模块

端口数:1

供电:12V

以太网速率:10/100Mbps

工作温度:-25~75℃

功耗:

八、安装方式:

安装位置示意图

九、软件平台:

德希云数据展示平台:主要用于展示各个站点的水位、流速、流量等信息。其功能为:站点的管理,全部站点实时数据的查看,单个站点的实时数据、历史数据、报表、曲线、历史数据导出、历史曲线的导出。该平台可以免费使用,如需自建平台可以对数据进行解析。遥测终端机支持的协议是SL651-2014 水文通讯规约或者JSON格式、也可以按照指定协议上传至上级平台。

数据展示

视频监控

更多方案请咨询武汉德希科技官网。

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