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地下水监测技术方案

咸潮监测预警技术方案

2013年7月

1. 概述 (2)

2. 技术方案 (3)

2.1系统组成 (3)

2.2方案特点 (3)

2.3产品功能特点介绍 (5)

2.3.1 OTT Ecolog500 温盐深监测记录仪 (5)

2.4 供电模式 (9)

2.5 数据通讯 (9)

2.6 系统安装 (10)

2.7 监控中心软件 (10)

3. 产品主要应用情况 (12)

1. 概述

地下水作为人类生存空间的重要组成部分，为人类提供了优质的淡水资源。但是，随着我国环境污染的日趋严重，人类活动导致地下水污染已从点状扩展到面状污染。除地下水自身受污染外，又成为土地污染的重要媒介。

含水层对污染源的敏感性、纳污的脆弱性及其与土地污染的相关性已引起行业专家的普遍关注。而且，土壤和含水层一旦受到污染，清除、治理、修复十分困难，不仅经济投入很大，技术上也有难度，时间周期也很长。

我国的淡水资源严重不足，人均占有量只及世界人均量的四分之一，目前，国内七大地表水系均遭到不同程度的污染，地下水污染也面临十分严峻的局面，这对我国本不充裕的水资源来说无疑更让人忧虑。随着人口密度加大和工农业生产的发展，水资源供需矛盾日益突出，地下水降落漏斗逐步扩大，地表水体的严重污染也使地下水逐步遭到污染，而浅层地下水的无法使用迫使许多地区大量开发深层地下水，又带来了地面沉降，海水入侵等缓变地质灾害。据环保部门统计，1996年全国废水排放总量约1356亿吨，江、河、湖污染严重，并呈加重趋势，50%的浅层地下水遭到不同程度的污染，其中40%已不适宜饮用。

国家发展改革委、水利部、建设部、卫生部、国家环保总局编制的《全国城市饮用水安全保障规划(2006—2020)》日前印发。按照《规划》目标，到2020年，将建立起比较完善的饮用水安全保障体系，满足2020年全面实现小康社会目标对饮用水安全的要求。“十一五”期间，重点解决205个设市城市及350个问题突出的县级城镇饮用水安全问题。

目前来看，全国各地，尤其是北方地区广泛采用地下水作为饮用水源。为保障供水安全，有必要对地下水的水文和水质参数进行监测，以便实时掌握地下水的储量变化，水质指标等情况，选择合适优质的地下水源，保障饮用水源的安全，

合理有效的利用地下水，在近海地区，更可以根据实时监测指标对可能出现的海水倒灌实现预警等目的。

本方案由美国哈希公司编制。哈希公司总部位于美国科罗拉多州拉夫兰市，隶属于全球500强的丹纳赫集团，是全球最大的水文水质仪器供应商，旗下拥有20几个水文水质的仪器品牌，为水文水质监测领域提供多种多样的分析设备，并与各国政府、环境监测部门以及高校研究领域都有十分密切的合作。哈希公司目前在中国有超过20个办事处和联络处，在北京、上海、广州、重庆和系西安设有维修服务中心，在全国各地有超过100名本地服务工程师为客户提供优质的服务。本方案主体采用哈希旗下品牌OTT公司产品，为咸潮监测和预警提供最专业的解决方案。

2. 技术方案

2.1系统组成

方案主体采用OTT Ecolog500地下水监测记录仪，它可以同时监测水位、水温数据，并内置数采仪实现内部模数转换，数据不受外界干扰。传输方面采用该仪器一体化实现无线数据传输，并结合OTT Hydras 3数据平台实现数据的接收和显示、生成报表、数据报警及远程管理等功能。

全套设备整体由德国原装进口，生产工艺和组装工艺均为世界领先水平，系统功能完善，整体性好，单一品牌无兼容性问题，安装简单方便，性能长期稳定可靠。

2.2方案特点

OTT地下水监测技术方案具有以下特点：

整体性

方案中所有软、硬件均由OTT公司研发、生产并集成，仪器的硬件接口、

通讯协议及数据平台均经统一规划设计，不存在任何兼容性问题，产品性能稳定，质量可靠。其中Ecolog 500监测记录仪本身集监测和数采于一体，既节省了设备费用，同时也保证数据监测后即时转换为数字式存储，减少模拟量的中间传输过程，以防止由于模拟信号的远距离传输导致数据出现问题。同时，一体化的设计保证在数据传输过程中不存在任何匹配、兼容和外界干扰。

集成化

整个系统硬件只需OTT Ecolog500监测记录仪作为主要硬件组成部分，硬件结构少，系统功耗极低，安装调试简单方便。

超低功耗

在每小时监测及传输一次的前提下，系统只需采用1-2节标准碱性电池供电即可使用超过一年半，如果使用高性能锂电池，供电时间可长达５－１０年。无需外接供电，无需太阳能供电，节约成本并容易安装。

高性能

OTT Ecolog500温盐深监测记录仪内置导气管，具有自适应气压变化和自动温度补偿的功能，长期使用无需校正。外壳采用904L不锈钢，可保证在系统生命周期内的防腐性能。电缆材质采用专业防弹衣的凯尔拉夫材质，具有超高强度，长期使用也不变形，保证数据测量的准确性。

灵活性

系统组件体积小，仪器直径2cm，安装简单方便，安装成本低。

多种通讯方式

系统提供SMS短信、GPRS网络传输、卫星通讯等多种数据传输方式，可适用于各种数据传输要求。同时兼有超限群发短信报警、远程反控等实用功能。设备间接口采用红外连接，避免了在潮湿环境下接口可能受到腐蚀及生锈的问题。

多功能数据平台

系统采用OTT Hydras3 软件平台，实现多站点并行管理，地图显示，数据显示、分析、处理、统计等功能，并可输出各种图表和数据报告。

2.3产品功能特点介绍

2.3.1 OTT Ecolog500 温盐深监测记录仪

OTT Ecolog500/800型地下水记录仪采用高度集成化设计，集传感器、数采仪、无线通讯模块于一体，整体由德国设计制造，可独立形成小型测站，用于各种地下水位水温及盐度（800型）的测量。

仪器采用干式陶瓷电容

传感器测量水下的压力，同

时通过导气管连通外界大气

自动测量外界气压，传感器

直接测量水压与气压的差值

换算成真实的水柱高度，再

通过数采仪计算为实际水位

高程或埋深。同时为保证气管不受外界温湿度干扰，在气管末端专门设计装有特氟龙分子筛，阻隔外界水分子进入气管，保证气压补偿的性能。

陶瓷电容传感器具有长期稳定性好的特点，长期使用无漂移。同时经过高密度的压力校正，即使是微小的水位变化也可以测量并记录。

OTT Ecolog500/800传感器外壳采用904L不锈钢，在防腐性能方面远远高于同类产品，即使高盐度条件下也可正常使用抗腐蚀能力和钛合金相当。

仪器内置4M内存，可同时存储水位、水温、电池电压、通讯电压和通讯信号质量数据多达50万个，电池可采用锂电池、碱性电池或外置蓄电池供电，锂电池使用寿命10年以上。

【技术特点】

水温、水位一体化监测

传感器、数采仪、控制器及通讯模块一体

化设计，无任何兼容性问题

陶瓷电容传感器，坚固耐久无漂移

自动温度、气压及海拔补偿

独有特氟龙分子筛，气压补偿不受湿度影响

电池种类灵活选择，现场更换简单方便

锂电池使用寿命大于10年

高质量904L不锈钢外壳，超强防护及防腐能力

专业的凯尔拉夫材质电缆，长期使用不变形

内外全部密封，防止泄露。

红外接口，永不腐蚀及生锈

内置无线传输功能实现远程通讯

支持各种短信及GPRS远程传输

安装简单方便，适合各种井口

全中文操作软件

可测量盐度（Ecolog800型）

自动密度补偿（Ecolog800型）

【仪器结构】

OTT Ecolog 500/800结构小巧简单，非常容易安装，主要有传感器单元（包括数采仪）、连接电缆和供电及通讯单元组成。如下图所示：传感器单元采用904L 材质高标号不锈钢外壳，可用于各种恶劣环境。单元前段采用陶瓷电容传感器，保证长期稳定性，前方的中空缺口为盐度传感器，采用四电极法，性能稳定可靠。为保证传感器单元长期的水下稳定性，单元内部为完全密封，以防泄漏。

供电及通讯单元则置于水面以上，采用红外接口通讯，并采用三节干电池或锂电池供电。干电池使用寿命2年以上，锂电池使用寿命则在10年以上。无需外接供电。

【技术指标】

水位测量：

量程：0~4m; 0~10m; 0~20m; 0~40m; 0~100m

分辨率：0.01 %FS

精度：士0.05%FS

压力探头：陶瓷电容温度补偿

过载能力：大于4倍量程

温度补偿范围：-5~45 ℃

温度测量：

量程：-25~70 ℃

分辨率：0.01 ℃

精度：士0.1 ℃

电导测量：

量程：0.001~2.000 mS/cm 0.10~100.00 mS/cm

分辨率：0.001 mS/cm 0.01 mS/cm

精度：士0.5%测量值士1.5%测量值总体指标：

电源：

2节1.5 V 二号碱性电池

或1-2节锂电池3.6 V/13 Ah

电池使用寿命：

每小时测量一次，每周传输一次。

锂电池（DD）：约10 年

碱性电池（CC）：约2 年

调制解调器：

GSM 标准850/900 MHz/1800/1900 MHz，

GSM ( 四频) ，GPRS

天线：内置；耐候性，可选外置天线

接口：红外(IrDA)

内存：4 MB，约500 000个测量值

测量/存储周期：5 秒…24 小时

安装：

安装在等于或大于2"的观测井中；

工作温度：-30 °C - + 85 °C

储存温度：-40 °C - + 85 °C

尺寸L x ?：

传感器单元：195 mm x 22 mm

通信单元：516 mm x 50 mm

重量：

传感器：约0.300 kg

通信装置：约0.720 kg

外壳材料：

传感器单元：904L不锈钢

通信单元：铝，PA-GF

电缆：凯尔拉夫纤维

防护类型：

传感器单元：IP 68

通信单元：IP 67

EMV标准

符合EG 204/108/EG

ETSI EN 301 486-1/-7

EN 61326-1

【安装方式】

浸入式安装,将供电单元卡或吊在井口即可。

2.4 供电模式

系统采用干电池或锂电池供电，推荐采用锂电池。特点是使用时间长而使用成本极低。

采用1-2节3.6V 13Ah锂电池，使用寿命长达5-10年。更换电池无需任何专业工具，并且无需破坏系统安装结构，也无需移动水下探头位置，现场即可简单更换。

2.5 数据通讯

系统可兼容多种有线/无线通信模式，方便用户选择。

GSM SMS通讯

系统可通过移动运营商的GMS网络，使用SMS短信进行数据通讯。具体通讯方式为：数采仪将指定传输的数据压缩，以SMS短信的形式，向指定的接收端发送。接收端接到短信后，在服务器上进行解码，并将解码后的数据汇入

数据库。

每条短信可以传输多个数据，可视情况每测量一次就发送一条短信，也可测量多次后再统一发送短信以节省费用。

短信采用二进制加密方式传输，保证数据的安全性。

GPRS网络通讯

系统可通过GPRS 网络，利用因特网进行数据传输。具体传输方式为：系统通过GPRS拨号上网，将压缩的数据文件发送至指定的FTP/HTTP/SMTP服务器。服务器收到数据文件后进行解码并汇入数据库。

每个文件可以传输单个或多个数据。费用低于SMS短信传输。

文件采用加密方式传输，保证数据的安全性。

短信报警

在设定液位、盐度超限或低限报警的前提下，系统可直接发送报警短信到监控室或主管人员的手机上，实现紧急报警功能。

CSD反控

在移动运营商支持CSD的情况下，可通过远程控制软件直接拨号到系统实现系统的远程反控。在此模式下，可以对系统设置进行任何更改及下载数据。

2.6 系统安装

系统安装十分简单。Ecolog500传感器单元可直接投放到水下，或者通过套管固定位置。供电部分简单吊装或卡在管口即可。

2.7 监控中心软件

采用OTT配套软件Hydras 3系列软件，也可根据现场情况由系统商提供相应软件。

OTT Hydras 3是专门为水文遥测定制；可轻松读取来自任何传感器或监测站的数据。最多可完成99个工作站的数据的自动获取，每个工作站的数据相互独

立，互不干扰。

使用OTT Hydras3 同时可迅速建立所须站点或所在区域的数据分析，并绘制成直观的流域分析图。支持地图功能，每个监测站点通常用“小旗”显示在地图上，“小旗”边将显示该站点的所指定显示的数据。对于数据安全、危险及超标的数据，“小旗”会以不同的颜色显示在地图上，使用者可以对各个站点的数据情况一目了然

Hydras3系列软件提供可接收来自各通讯方式的原始数据，包括SMS短信、网络传输的文件、邮件以及卫星传输的文件等，可以很方便的下载采集的数据，并对数据进行各种后处理如数据平均、数据统计、数据计算等功能。软件还可以对指定的数据生成图形报表，并可将多个站点、传感器的数据绘制在一张图表上进行比较分析和相关分析。数据导出功能可以以任意指定的方式导出数据，如单独传感器数据导出、单独站点数据导出以及多站点多传感器数据导出等，导出格式为常见的Excel、Txt或Xml等格式。Hydras 3软件还可以以指定的方式生成数据报告。

Hydras3 软件界面

【软件平台特点】

界面十分轻松、友好；建站只需要“即拉即用”；

数据自动连续读取；

实时进行通讯；

数据分析图形随要随显；

可随时下载数据；

数据后处理功能；

数据表格导出，支持跨站点数据比对等复杂功能

【软件功能】

具有数据接收、存储和处理功能，具有反控功能，用以设定监测参数和监测频率。数据可通过短信、GPRS及卫星通讯等方式接入。

能够开展数据自动采集、数据有效性分析、监测控制、有效数据入库、日常维护、数据管理、数据报表、信息发布、数据上报、统计分析、短信报警等功能有机的融合到一个软件中，界面美观，操作方便；

软件可以自动导入SMS短信或从网络导入加密的传输文件，同时按日期备份原始数据。

软件系统可导入外部地图，并在地图上实时显示监控各点位数据情况

软件具有图形化功能，可以绘制相关参数的图形曲线，并可绘制不同站点或不同参数之间的比较曲线。

软件具有数据展示和处理功能，可根据需要对数据进行平滑、平均、统计等各种处理和分析功能，并可以绘制年、月、周、日和自选时间段内的图形曲线。

软件可将数据导出为文本或excel格式。

如需接入第三方软件平台，可提供数据通讯协议；