城市道路积水防汛监测系统方案
（电子水尺应用） 
 
目  录
一. 前言 1
二. 城市道路积水防汛监测系统简介 1
三. 水位传感器的对比选择 3
四. 电子水尺部分 4
4.1. 电子水尺基本特点 4
4.2. 电子水尺的技术参数 4
五. 无线端机部分 4
5.1. 设备基本组成 5
5.2. 传感器接口类型 5
5.3. 通讯接口类型 5
5.4. 电源与功耗 5
5.5. 其它指标 5
六. 结构尺寸 6
6.1. 传感器连接及安装孔尺寸 6
七. 无线电子水尺主要功能菜单 6
八. 系统组成 6
8.1. 系统组成清单 6
九. 部分用户案例及照片 7
 
 
 
 

城市道路积水防汛监测系统方案（电子水尺）

一. 前言

城市道路积水防汛监测系统的建设极为必要，尤其是下穿隧道、低洼地带的积水监测。城市道路积水防汛监测系统即可以为决策机构的领导提供道路积水的实时信息，也为市政排水调度管理机构提供数据，还可以通过广播、电视、手机等媒体为广大老百姓提供出行指南。

二. 城市道路积水防汛监测系统简介

道路积水防汛监测系统主要对道路低洼地带、下穿隧道等积水点进行实时的水位监测，系统一般由中心站和遥测站（监测站）组成。
遥测站（监测站）一般选在一下雨就积水的地点，主要功能是监测各个积水点的实时水位数据，并定时上报至中心站。
中心站一般设在相应的管理机构（如市政设施处、排水处、市防办、水文局、气象局等）的机房，通过相应的应用软件，接收并处理由遥测站发来的数据，根据需要给决策者提供相应的技术信息。同时，系统通过WEB发布相关的实时信息，有权限的上网人士通过浏览器就能够看到积水的实时信息。
有市电电源条件的路桥桥洞口，可以通过LED大屏实时显示当前水位值，给行人和车辆提供明确的信息，进一步保证了行人和车辆的安全；同时，中心站上位机可以对显示屏的内容进行设置管理。

三. 水位传感器的对比选择

目前*常用水位的传感器，按测量方式大致可分为机械浮子式、、超声波式、压力式、气泡式、雷达等多种形式，它们各有优缺点。
机械浮子式和光电浮子式都是来用机械齿轮减速产生进位和退位的办法来形成编码，为了产生可靠编码，一般都用格雷码输出，量程变化范围大，可以高达到80米。优点：原理简单、误差来源少、价格相对较低。缺点：机械加工复杂、运行阻力大、使用寿命短，土建成本相对较高。在城市道路积水防汛监测系统中，该传感器显然不适用那样的环境。
超声波液位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算液/物面位置的。它是一种非接触式传感器，特别适用于温度变化较小、水面比较平稳、波浪比较小的场合。超声波对反射目标有一定的要求，受环境因素影响较大，其误差较大。优点：与介质无直接接触，耐腐蚀性强，安装简便，易维护。缺点：超声波受传输媒介的气体成分和容器几何结构特性影响较大，不适用于有气泡或悬浮物的介质；容易受电磁波干扰，精度一般，在野外使用经常会出现数据跳变现象，目前在室外已基本淘汰。该传感器仍然不适用于城市道路积水监测那样的环境。
压力式水位计安装简单，一般要求被测介质较为干净。在道路积水监测中，其透水池一定会被泥沙淤积而失效。气泡式水位计实际上也是一种压力式水位计，它是通过气源从容器底部向介质内充气。供气系统内的吹气压力只有与容器底部的液体静压平衡时，气体才会从气管内进入容器形成气泡。这时测量供气系统内的气压可换算出测量点的静压，进而得到液位值。优点：耐腐蚀性强；能够测量高温介质。缺点：安装过程复杂，成本较高，维护费用较大。该传感器同样不适用于城市道路积水监测那样的环境。
雷达水位计也是一种非接触式传感器，它通过探测自身发出的微波（波长很短的电磁波）被液面反射后的信息换算液/物面位置。优点：温度、湿度、雾等外界自然因素对其影响比较小，且测量精度较高，安装简单；可以测量压力容器内液位，可以忽略高温、高压、结垢和冷凝物的影响；与介质无直接接触；耐腐蚀性强；可在真空环境中使用。缺点：价格昂贵；受容器几何结构和材料特性影响；易受电磁波干扰。在城市道路积水防汛监测系统中，路桥的高度一般在3.5～4.0米之间，雷达水位计的波束一般在12º～15º，被测量平面的直径在0.914～1.049米之间，在这个范围内不得有任何遮挡物，因此这个数据是水位计离墙侧壁安装的*小距离，如右图所示。在该范围内的路边上，一定有行人或者车辆通过，必然会影响测量的结果，因此该传感器仍然不适合该环境使用。
公司研制的“TC401型数字水位传感器”（俗称电子水尺）具有测量精度高，不受环境如温度、湿度、泥沙、波浪、降雨等因素的影响，安装时不需要建测井，既可以垂直安装，也可以倾斜贴壁安装，还可以沿河道面自下而上阶梯安装。可广泛应用于江河、湖泊、水库、水电站、灌区及输水等水利水电工程中的水位监测，也可用于自来水、城市污水、道路积水等市政工程中的水位监测，特别适合于水文、城市内涝、城市道路积水、灌区渠道等水位变幅不是很大的场合使用。尤其适用于测量精度要求高，水位变幅不大的场合。
在城市道路积水防汛监测系统中，首当其冲选用该数字水位传感器。
TC401无线电子水尺是由无线端机和电子水尺两部分集成一体而成，下面就“TC401感应式电子水尺”予以详细介绍。

四. 电子水尺部分

参  数	具 体 指 标	备 注
单元规格	80cm
变幅范围	可由以上不同单元规格自由组合
精    度	1cm（全量程等精度测量）
采样频率	20秒
静态电流	≤15mA（160cm传感器）
功    耗	≤180mW（160cm传感器）
工作温度	-20℃～60℃

五. 无线端机部分

无线端机是集RTU、GPRS通讯模块、充电控制器和防雷模块为一体的智能化遥测终端机，其各项功能使用说明如下：
1) 该端机壳体为金属防水壳，附带有固定螺丝，螺帽，密封条。
2) 供电电源为36AH/12V大容量电池，工程可直接接入20～40W太阳能电池板或其他符合电压要求的电源设备，要求其充电电压输出DC4.3～6.5V；可供系统连续阴雨天气正常工作35天以上。
3) 无线遥测终端机与传感器一体连接，通讯方式使用移动或联通的GSM/GPRS网络。上电启动后，模块会给指定的目标手机和GPRS目标IP（端口）发送该测站的编码等登陆信息。
4) 通讯方式用GSM配置完以后，一般用GPRS方式通讯。当GPRS参数配置正确并工作起来后，GPRS就成为主通讯方式，其通讯命令与GSM方式兼容。
5) 要读取某点的实时数据，只要拨打该点安装的SIM卡手机号，三次振铃后自动挂断，无线遥测终端机会以GPRS方式发回中心站接收机上。要求该卡具有来电显示业务，否则会发送到默认的手机卡号上。

五.1. 设备基本组成

基本部件

1) RTU模块 2) 通讯模块（GPRS/GSM） 3) 太阳能充电控制器 4) 避雷模块 5) 电话振铃检测模块 6) 压铸铝壳体

五.2. 传感器接口类型

接口	可连接的采集设备	指标说明
RS485	TC401电子水尺	分辨率：1.0cm

五.3. 通讯接口类型

通讯方式	方式类别
无   线	GPRS方式

五.4. 电源与功耗

指标类别	指标说明
工作电压	DC 5V
功    耗	值守方式 ≦ 3 mA（功耗非常小）

 

五.5. 其它指标

指标类别	指标说明
1) 工作环境	温度：-20℃～+60℃ 湿度：95%RH无凝露
2) 时钟精度	≤30秒/年，可与中心时钟同步
3) 平均无故障时间（MTBF）	30000小时

六. 结构尺寸

六.1. 传感器连接及安装孔尺寸

七. 无线电子水尺主要功能菜单

 

八. 系统组成

八.1. 系统组成清单

系统	序号	产品名称	产品型号	数量	单位	长度(米)	备 注
遥 测 站	1	感应式 电子水尺	TC401	1	支	1.60	1cm精度 （可以加长）
	2	数据采集机	HY.YDJ	1	台	——	含天线
	3	电池	36AH/12V	1	块	——
	4	太阳能板	40W/20V	1	只	——	支架定制
	5	无线模块	HY1018	1	块	——
	6	安装附件	——	1	套	——	根据现场情况
中 心 站	1	中心采集 设置软件	——	1	套	——	金水华禹
	2	gprs无线路由	——	1	套	——	金水华禹