水文水质

水位水质监测系统的硬件配置解决方案河流流速安装

供电系统

太阳能供电系统结构组成

太阳能供电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。各部分的作用为：
（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

太阳能发电系统特点

1) 长寿命：晶体硅太阳能电池组件的质量保证期是15-20年；
2) 高性能：晶体硅太阳能电池发电系统具有抗台风、抗冰雹、抗潮湿、抗紫外辐照等特点，组件系统可以在零下40度到零上70度环境下正常工作；
3) 无需职守：运行中无需人员职守，像常规能源一样能向负载供电；
4) 无间断供电：系统设计时考虑到当地的阴雨天气情况，将平时多余的电能存储在蓄电池内，可确保用户在阴雨天仍有足够的电能可供使用；
5) 直流无干扰电源：太阳能电池发电设备，无噪声、电源无高次谐波干扰，特别适用于通信电源；
6) 不受地理环境影响：平原、河道、海洋、高山、雪原、海岛、森林地区，任何需电的地方都可以使用晶体硅太阳能电池发电系统。

太阳能供电系统设计原则

1）根据安装地点太阳能资源具体情况和负载耗电量，确定太阳能发电容量。
2）保证所有设备供电。
3）环保、经济、实用、安全、可靠。

太阳能供电设计

太阳能及蓄电池组配置要求

主要指标要求

太阳能电池组件保证使用寿命长，设计在10年以上;蓄电池容量能满足设备负载半个月连续阴雨天供电。

蓄电池组容量设计

蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。因为设备所需的电量都是由蓄电池提供的，太阳能方阵每日所发电量都要存储到蓄电池内以供设备消耗，但每天太阳能方阵需要多发出一部分电量存储到蓄电池内以备阴雨天使用。

太阳能及蓄电池组配置方案

浮筒整个系统由太阳能板及蓄电池供电。
供电系统配置如下：

太阳能板总功率：40W
蓄电池：65AH
太阳能控制器： 12V 1个

本系统使用太阳能为仪器仪表供电，不需要外接电源，利于偏远环境安装。按每10分钟发送一次数据，理论供电持续时间可达30天。

8.2.3数据采集装置

产品概述
S-CG300遥测终端机集数据采集、传输、存储功能于一体，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度,广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。
产品特点
1、数据采集、传输一体化设计。
2、GPRS实时在线功耗低，在线平均电流≤10mA。
3、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。
4、支持各家组态软件和用户自行开发软件系统。
产品功能
通信功能：支持GPRS、短消息、卫星等多种通讯方式；支持与多中心进行数据通信；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。
技术参数
工作制式:混合式(自报及应答)。
通信方式: 具有同时支持VHF、北斗卫星、GPRS/GSM（4G）通讯功能。传输速率:超短波1200bps，GPRS/GSM9600bps、北斗卫星9600bps。
内部存储容量:64MB以上，可外置SD卡或U盘存储。
电流:守候状态电流≤5mA，查询应答模式≤15mA,工作状态电流≤100mA。                                             电源:DC12V(太阳能蓄电池直流供电)。
2路模拟信号输入，转换误差≤0.1%FS；2路带唤醒功能的开关量输入+12路不带唤醒功能的开关量输入通道。
脉冲量输入：2路脉冲量，可唤醒RTU工作
通讯接口：2路485串口通讯（隔离/不隔离可选）, 标准Modbus RTU通信协议，3路RS232串口通信接口。
可控电源输出（供传感器或无线通信设备）:2路12/24V DC电源输出供传感器电源（200mA）,1路12V供无线通信设备（最大1500mA,3路12/24V DC电源供串口设备使用（200mA）
人机界面:240×128点阵液晶显示，全键盘操作
实时时钟（自带电池，5年）

8.2.4 风速传感器

产品简介
    风速传感器采用传统三风杯风速传感器结构，风杯选用碳纤维材料，强度高，启动好；杯体内置信号处理单元能根据用户需求输出相应风速信号，本产品具有量程大、线性好、精度高、灵敏度高、抗干扰能力强、观测方便、稳定可靠等优点；可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。
技术参数
测量范围： 0～45m/s 、0～70m/s可选
准确度：±(0.3+0.03V)m/s（V:风速）
分辨率：0.1m/s
启动风速：≤0.5m/s
供电方式：5V/12V/24V
接线方式：电压型：3线、电流型：3线、RS-485信号：4线
信号输出：电压型：0～5V DC、电流型：4～20 mA
RS-485信号：支持ModBus协议（波特率9600可设，地址0-255可设）
结构：工程碳纤维材质，旋转三风杯式结构，内置单束激光发射管，测量灵敏度更高
最大回转半径：90mm
整体高度：160mm
响应时间：<1S，测量稳定时间：1S
负载能力：电流型输出阻抗≤250Ω
          电压型输出阻抗≥1KΩ
工作环境：温度-40℃～50℃
          湿度≤100%RH
防护等级：IP45
线缆等级：额定电压：300V 温度等级：80℃
产品重量：210 g
产品功耗：5.5 mW

8.2.5 风向传感器

产品简介
系列风向传感器内部采用精密电位器，并选用低惯性轻金属风向标响应风向，灵敏度高，精度高，动态特性好。精密信号处理单元可根据用户需求输出各种信号。本产品具有线性好、观测方便、稳定可靠等优点，且非接触式电子风向传感器比电刷式风向电位器使用寿命更长，无死区，更灵敏。该可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。
技术参数
测量范围：0～360°
准确度：±3°
启动风速：≤0.5m/s
供电方式：5V/12V/24V
接线方式：电压型：3线、电流型：3线、RS-485信号：4线
信号输出：电压型：0～5V DC、电流型：4～20 mA
RS-485信号：支持ModBus协议（波特率9600可设，地址0-255可设）
结构：工程碳纤维材质，尾翼式结构，磁电式原理，旋转无接触，无死角，灵敏度更高
最大回转半径：105mm
整体高度：200mm
响应时间：<1S，测量稳定时间：1S
负载能力：电流型输出阻抗≤250Ω
电压型输出阻抗≥1KΩ
工作环境：温度-40℃～50℃
湿度≤100%RH
防护等级：IP45
线缆等级：额定电压：300V 温度等级：80℃
产品重量：210 g
产品功耗：5.5 Mw

8.2.6大气温度传感器

产品简介
大气温度传感器采用高精度热敏电阻作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将温度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；采用专有线路，线性好，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强。可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域的温度测量。

技术参数
测量范围：-50～100℃
准确度：±0.5℃
分辨率：0.1℃
供电方式：DC2.5V/5V/12V/24V
接线方式:电压型：3线、电流型：3线、RS-485信号：4线
信号输出：电压型：0～2.5V DC 、0～5V DC、电流型：4～20 mA
RS-485信号：支持ModBus协议（波特率9600可设，地址0-255可设）
材质：进口负温度系数热敏敏感元件，NTC R25:10KΩ±0.5%
响应时间：<1S，测量稳定时间：1S
负载电阻: 电压型：RL≥1K，电流型：RL≤300Ω
工作温度：-50℃~100℃
相对湿度：0～100%

8.2.7大气湿度传感器

产品简介
大气湿度传感器采用高分子薄膜湿敏电容作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将湿度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；可广泛应用于气象观测、环境控制、农业、工厂等诸多领域。

技术参数
测量范围：0～100%RH
准确度：±3%RH（T>0℃）
±5%RH（T≤0℃）
分辨率：0.1%
供电方式： 5V/12V/24V
接线方式:电压型：3线、电流型：3线、RS-485信号：4线
信号输出：电压型： 0～5V DC、电流型：4～20 mA
RS-485信号：支持ModBus协议（波特率9600可设，地址0-255可设）
响应时间：<1S，测量稳定时间：1S
负载能力：电流型输出阻抗≤300Ω，电压型输出阻抗≥1KΩ
反向电流（RL_Min=8kOhms）
承受能力：1mA 热启动时间：150ms
最大响应时间（63%RH）：10S
工作环境：温度-40℃~50℃，湿度≤100%RH
产品功耗：6 mw (电压型)

8.2.8数字气压传感器

产品简介
数字气压传感器(变送器)采用进口大气压力传感器，测量精度高、稳定性好。配置的信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将大气压力转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；采用专有线路，线性好，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强。可广泛应用于气象观测、环境控制、农业、工业等诸多领域。

技术参数
量程范围：500～1100hPa
分辨率：0.1hpa
准确度：± 0.3hPa
供电方式：DC5V/12V/24V
RS-485信号：支持ModBus协议（波特率9600可设，地址0-255可设）
输出形式：RS485
负载电阻：电压型：RL≥1K
          电流型：RL≤300Ω
工作温度：-50℃～80℃
相对湿度：0～100%
产品重量：80 g
产品功耗：24 mW（标配）

8.2.9 雨量传器

产品简介
雨量传感器适用于气象台（站）、水文站、农林、国防等有关部门，用来遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间。本仪器严格按照SL61-2003水文自动测报系统规范、GB11831-89水文测报装置遥测雨量计、GB11832-89翻斗式雨量计国家标准要求组织生产、装配、检定。可用于以防洪、供水调度、电站水库水情管理等为目的水文自动测报系统、自动野外测报站。

技术参数
承水口径：Ф200 ± 0.6mm，外刃口角度45度
测量范围：≤4mm/min（降水强度）
分辨率：0.2mm（6.28ml）
准确度：±4%（室内静态测试，雨强为2mm/min）
输出信号：开关接点通断信号
工作温度：0～50℃
贮存温度：-10℃～50℃
产品重量：承水桶重1700 g ，总重3300 g
供电方式：DC5V
输出方式：脉冲信号

8.2.10pH传感器

测量原理：
pH传感器是由贵金属指示电极和参比电极组合在一起的复合电极。PH的测量是根据测量电极和参比电极组成的工作电池在溶液中测得的电位差，利用待测溶液的PH值与工作电池的电势大小之间的线性关系，来实现PH的在线监测。
功能特点：

具有良好的重复性及稳定性；
清洗活化简单，且平衡速度较快；
自动温度补偿功能；
可选配模数转换模块，实现数字信号输出，抗干扰能力强，传输距离远；
可选配模数转换模块，实现标准数字信号输出（RS485），可在无控制器的情况下实现和其他设备的集成和组网；
传感器现场安装方便快捷，实现即插即用。

典型应用：

污水处理厂进出水口、沉淀池、生化反应池等工艺流程中的pH在线监测；
市政供水行业、地表水、水产养殖等行业的pH监测；
各种工业生产过程用水和废水处理过程的PH在线监测。

技术参数：

测量范围	pH：2-12pH；温度：0-80℃
测量精度	pH：±0.01pH；温度：±0.5℃
压力范围	≤0.6Mpa
零电位pH 值	7±0.25pH（15mV）
斜率	≥95%
内阻	≤250MΩ
碱误差	0.2pH(1mol/L Na+ pH14)（25℃）
响应时间	≤10 秒（达到终点值95%）（经搅拌后）
传感器主要材料	黑色聚丙烯，Ag/Agcl参比凝胶
存储温度	-15到65℃
介质温度	0到80℃
尺寸	直径30mm*长度195mm
重量	传感器：0.2KG
防护等级	传感器：IP68/NEMA6P
电缆长度	标配电缆长度：6米，可延长

8.2.11浊度传感器

测量原理：
浊度传感器基于组合红外吸收散射光线法，光源发出的红外光经过样品中浊度的散射，最后由光电检测器转换为电信号，并经过模拟和数字信号处理后获得样品的浊度值。
主要特点：

传感器采用双光束红外散射光光度计检测技术，具有良好的重复性及稳定性；
应用ISO7027标准方法（红外光散射技术）可以消除样品颜色的影响；
内设自诊功能，保证数据准确；
可选配清洁刷自动清洗功能，大大减少传感器维护量；
数字化传感器，抗干扰能力强，传输距离远；
标准数字信号输出，可在无控制器的情况下实现和其他设备的集成和组网；
传感器现场安装方便快捷，实现即插即用。

典型应用：

自来水厂进水口、沉淀池等环节的浊度在线监测；
污水厂、各种工业生产过程用水和废水处理过程等环节的浊度在线监测。

技术参数：

测量范围	浊度：0.01-100 NTU，0.01－4000 NTU
测量精度	小于测量值的±1%，或±0.1NTU，取大者
压力范围	≤0.4Mpa
流速	≤2.5m/s、8.2ft/s
校准	样品校准、斜率校准
传感器主要材料	机身：SUS316L + PVC；O型环：氟橡胶；线缆：PVC
存储温度	-15到65℃
工作温度	0到45℃
尺寸	传感器：直径60mm*长度256mm
重量	传感器：1.65KG
防护等级	传感器：IP68/NEMA6P
电缆长度	标配10米电缆，可延长至100米

8.2.12电导传感器

测量原理：
电导传感器是玻璃铂电极。仪表测量原理是在样品溶液内放入两个盘片（电导片），在两个盘片上加一个电压就能测出电流。一般来说，电压是正弦波形式的。电导率是由欧姆公式根据电压和电流值确定的。
功能特点：

具有良好的重复性及稳定性；
清洗活化简单，且平衡速度较快；
自动温度补偿功能；
可选配模数转换模块，实现数字信号输出，抗干扰能力强，传输距离远；
可选配模数转换模块，实现标准数字信号输出（RS485），可在无控制器的情况下实现和其他设备的集成和组网；
传感器现场安装方便快捷，采用端子连接。

典型应用：

自来水、市政污水、水产养殖等行业的电导率监测；
各种工业生产过程用水和污废水处理各工艺过程的电导率在线监测。

技术参数：

测量范围	电导：10-2,000 us/cm；温度：0-80℃
测量精度	电导：小于测量值的 ±1%或± 1us/cm，取大者；温度：±0.5℃
压力范围	≤0.6Mpa
响应时间	≤10 秒（达到终点值95%）（经搅拌后）
传感器主要材料	黑色聚丙烯外壳，玻璃铂电极
存储温度	-15到65℃
介质温度	0到80℃
尺寸	传感器：直径30mm长度195mm 变送器：145125162mm(长宽*高)
重量	传感器：0.2KG；变送器：1.35KG
防护等级	传感器：IP68/NEMA6P；变送器：IP65/ NEMA4X
电缆长度	标配电缆长度：6米，可延长

8.2.13荧光法溶解氧传感器

测量原理：
溶解氧测定仪采用荧光法测量溶解氧，传感器顶端覆盖了一层荧光物质，当传感器发出的蓝光照射到荧光物质时,荧光物质受到激发发出红光，由于氧分子可以带走能量（猝熄效应），所以激发的红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比，通过计算可得出水中溶解氧的浓度。
主要特点：

传感器采用新型氧敏感膜，自带NTC温补功能，测量结果具有良好的重复性及稳定性；
测量时不会产生氧消耗，没有流速/搅动要求；
突破性的荧光技术，没有膜和电解液，基本无需保养；
内设自诊功能，保证数据准确；
出厂标定，一年无需校准，可现场标定；
数字化传感器，抗干扰能力强，传输距离远；
标准数字信号输出，可在无控制器的情况下实现和其他设备的集成和组网；
传感器现场安装方便快捷，实现即插即用。

典型应用：

污水处理厂调节池、生化池、出水等各工艺过程的DO在线监测；
自来水厂、地表水、各种工业生产过程用水、水产养殖等行业的DO在线监测。

技术参数：

测量范围	溶解氧：0-20 mg/L、0-20 ppm；温度：0-45℃
测量精度	溶解氧：测量值±3%；温度：±0.5℃
压力范围	≤0.3Mpa
校准	空气自动校准、样品校准
传感器材料	机身：SUS316L + PVC；O型环：氟橡胶；线缆：PVC
存储温度	-15到65℃
工作温度	0到45℃
尺寸	传感器：直径55mm*长度342mm
重量	传感器：1.85KG
防护等级	传感器：IP68/NEMA6P
电缆长度	标配10米电缆，可延长至100米

8.2.14氨氮传感器

S-CGAD100（RS485）是一款专门针对氨氮在线测量的多参数传感器。传感器采用离子电极法，因此测量时，用户只需要将传感器投入待测水样中，就可以直接读取氨氮的数值。传感器内置温度传感器（CG100）、压缩空气电磁阀（用户只需要连接空压机即可，电磁阀的开断可以通过RS485指令进行控制）、电势平衡棒（接地）以及四个离子电极的接口（建议客户按照1à氨氮、2à硝氮、3àpH、4à钾离子的通道顺序连接对应电极）。

技术参数：

氨氮传感器参数
测量范围	• 氨氮：0.1 ... 1000 mg/l (NH4-N) • 钾离子：1 ... 1000 mg/l
响应时间	• 氨氮：< 2 min. • 钾离子：< 2 min.
测量误差	(± 测量值的5 %) ± (0.2 mg/l)
重复性	显示值的± 3 %
补偿	1) 连接钾离子电极后，并设置通道类型，补偿由系统自动实施； 2) 浓度波动( 非绝对值) 是决定性因素； 3) 建议：钾离子浓度> 40 mg/l，且在± 20 mg/l 范围内波动时，需要使用补偿电极。如果未出现波动，则可以进行手动偏置量补偿；如钾离子浓度是氨氮浓度10倍以上，建议采用其他方法进行氨氮分析。
寿命	膜片和电解液： • 工作寿命：6个月（膜片）、3个月（电解液） • 储存寿命：2 年
自动清洗	• 清洗介质：空气 • 压力：3 ... 3.5 bar (45 ... 50 psi) • 每个清洗周期所需空气量：3 ... 4L • 清洗时间：4 ... 15 s • 清洗间隔(T > 10 °C)：活性污泥池入口：15 s ( 清洗)， 30 min ( 间隔) 活性污泥池：15 s ( 清洗)， 1 h ( 间隔)
环境温度	-20 - 50°C
储存温度	2 - 40°C
防护等级	IP68（另提供沉入水10-20m传感器）
尺寸	直径65mm（最大处），长度525mm
线缆	标配10米高防水线缆
使用注意	1) 用户使用传感器前，请在空气中竖直甩动传感器，以保证离子电极头部没有空气残留。 2) 传感器应放置在较大的容器内进行长期检测。客户端检测前请用清水浸泡传感器，并更换2-3次清水，以保证pH电极表面没有钾离子残留。 3) 当传感器首次使用，或者离开水超过30分钟以上，请将传感器放置在水样中静置60分钟以上，待数值稳定后读取数值。

8.2.5水位传感器

水位（液位）传感器可以用来测量开口容器及河渠、湖泊、水井中的液位，具有结构简单、测量精确和安装方便等特点。
水位（液位）传感器由不锈钢探头、导气电缆和电气盒组成。变送器的探头为3不锈钢结构，可直接将其投入到被测液位中使用。传感器芯片由316不锈钢膜片和内充硅油与介质隔离，从而保证了它可测量多种介质的液位。
　　变送器探头与电气盒之间由专用电缆连接，电缆中间有一导气管使传感器的背压腔与大气相通，电缆与探头和电气盒之间为密封连接电气盒有电路腔室和接线腔室组成，零点和量程可在电路板上调节。
工作原理
　　当把变送器投入到液体中某一位置时，传感器受到的压力为
　　P=9.807ρH
　　其中P- - -传感器感受到的压强，单位kPa
　　　　ρ- - -液体密度，单位 g/cm
　　　　H- - -待测液面高度，单位m
　　所以H≈0.102P/ρ
　　变送器把感受到的压力信号转换成电信号，此信号与液体高度成正比。
功能规格
　　测量范围：0～1.5m
　　输　　出：4～20mA。
电　　源：24VDC
　　温度范围：介质温度：-20～70°
　　　　　　　　环境温度：-40～85°
　　　贮藏温度：-40～85°
　　　湿　　度：相对湿度为0～100%
负载特性
　　最大回路电阻有电源的电压决定，如下式描述：

最大负载电阻计算：
　　　　　R=(U-13V)/20-r
　　其中：U 为电源电压 r 为电缆线电阻
环境温度影响

温　　度℃	最大量程
温　　度℃	零　　点	满刻度
-20～0	±1.0	±0.5
0～25	±0.2	±0.1
25～70	±0.25	±0.15

最大量程指变送器中的传感器为满度使用，以测水为例，传感器满度使用的量程分别为：
　　2m；3.5m；7m；10m；20m；35m；70m。

8.2.16流速传感器

1、产品概述
雷达流速仪是一款非接触式流速测量设备，采用多普勒效应原理，通过计算雷达发射固定频率的电磁波与接收被测流体表面反射回来的电磁波两者之间的频率差，经过相关计算得到流体表面的流速。
可对明渠、天然河道、排水管网等流体表面流速进行非接触测量，易安装维护，操作简单。广泛适用于水文、防汛排涝、环保排污监测等领域，实现7x24小时在线监测。
2、外观结构
产品外观结构尺寸如图2-1～2-3所示。其中图2-3中的红色圈标注的是安装定位螺丝孔。

图2-1 正视图

图2-2 侧视图

图2-3 后视图

电气接口
接线端子如图2-4所示，通讯电缆定义如图2-5所示。

安装方向

图2-4 接口端子

图2-5 通讯线缆

接线端子与通讯电缆对应电气连接定义及功能描述见表2-1。
表2-1 接线电气定义及功能描述

接线端子编号	通讯电缆标签	功能名称	描述
1	正极	VCC	直流电源正极
4	负极	GND	直流电源负极
3	A	A（D+）	RS485数据
2	B	B（D-）	RS485数据