一种深大水库水温变化规律的监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种深大水库建设对水温影响机制的监测装置及其监测方法，该装置包括水温自动监测站、通信系统和数据监测中心三部分；水温自动监测站包括水温传感器、RTU控制器、通信设备、防水信号电缆，等等；太阳能板通过太阳能充电控制器与RTU控制器连接；水温传感器通过防水信号电缆与RTU控制器连接；等等。采用本发明专利技术的装置，可以做到监测水温不受恶劣天气影响，不受水电运行/调度影响，可以持续的、不间断地得到不同深度的水层的温度数值，更不会给科研人员带来人身安全危险，能为该湖库水质水环境和水生态系统保护、湖库渔业管控等给予技术指导，同时也为湖库生态调度、水电水利工程生态调控、生态农灌等给予重要的指导作用。

A Monitoring Device for Water Temperature Change in Shenda Reservoir and Its Monitoring Method

【技术实现步骤摘要】
一种深大水库水温变化规律的监测装置及其监测方法
本专利技术属于深大水库的水温自动监测装置结构
，并涉及到该自动监测装置的使用方法

技术介绍
水电站和大坝(水库)建设之后，需要定期对某一时间点、某一位置、某一深度的水层进行温度监测，以掌握更多的水文资料。其测量其水温时没有现成的一套系统/装置，更没有一套完整的监测方法。通常都是由人工自己开船到监测地点，然后放入水温监测设备，测量记录之后随即将水温监测设备打捞上岸。该种方式非常不安全，且在大坝水利发电时基本不能开船出去，由于坝体拦水的一侧由于其中部或下部有大量的水倾斜出去，从而造成水面以下的流速非常剧烈，很容易造成旋涡情况，很容易因某种突发原因造成人员或设备的伤亡或损坏。因此只能在水电停止运行的间歇，等到运行调度时方能有条件出去监测。此外，某一次或多次的测量不能连续给出数据，更不利于分层测度；如果需要测得一套连续的数值，则需要研究人员每个月如果都去山区河谷监测，成本非常高昂；若遇到下雨等恶劣天气时，则不能开展科学研究，因此测得的数据连续性非常差，作为第一手数据研究时也难以充分解释水温变化规律，更不能给予水电生态调度以重要的指导和参考。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述问题缺陷，提供一种水电站坝前水温自动监测装置及其监测方法。本专利技术采用如下技术方案实现。一种深大水库建设使用的水温监测系统，本专利技术的系统包括水温自动监测站、通信系统和数据监测中心三部分；其中，水温自动监测站包括水温传感器、RTU控制器、通信设备、防水信号电缆、警示信号灯和供电电源；供电电源包括太阳能板、蓄电池和太阳能充电控制器；太阳能板通过太阳能充电控制器与RTU控制器连接；水温传感器通过防水信号电缆与RTU控制器连接；通信设备和警示信号灯分别与RTU控制器连接；通信系统设置为GSM或GPRS通信模块；RTU控制器通过通信系统与数据监测中心连接。进一步为，本专利技术所述的数据监测中心包括数据库、应用计算机、交换机、防火墙、GPRS/GSM通讯机；其连接结构为，GPRS/GSM通讯机依序与防火墙、交换机、应用计算机、数据库连接；GPRS/GSM通讯机与通信系统连接。进一步为，本专利技术所述的太阳能板的数量设置为2块，呈背靠背固定支撑设置。作为优选，进一步为，本专利技术所述的太阳能板的数量设置为3块，呈120°夹角固定支撑设置。使用一种深大水库建设使用的水温监测系统进行自动测温的装置，本专利技术的装置包括浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三部分；浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三者依序连接；所述的RTU控制器、通信设备、警示信号灯和供电电源均设置在浮标船船体之上；防水信号电缆一端与浮标船船体固定连接，在防水信号电缆上固定设置有小配重块，在防水信号电缆下端固定设置有压力水位计，在防水信号电缆上每隔一定距离固定设置一个水温传感器。作为另一种结构，使用一种深大水库建设使用的水温监测系统进行自动测温的装置，本专利技术的装置包括浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三部分；浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三者依序连接；所述的RTU控制器、通信设备、警示信号灯和供电电源均设置在浮标船船体之上；防水信号电缆与不锈钢钢丝绳固定为一股，在防水信号电缆下端固定设置有压力水位计，在防水信号电缆上每隔一定距离固定设置一个水温传感器。使用本专利技术自动测温装置在水电站坝前测温的方法，该方法包括1)坝前断面设置、2)自动测温步骤；具体为，1)坝前断面设置断面设置位置：A点：选择坝体400m以外，距离库区两岸150m-200m居中位置；B点：坝前3公里以外的溢流汇入口；C点：坝后0.8-1公里的溢流汇入口；水流相对平稳，水温分层明显的位置；将坝前垂向水域由水面表层至水底划分为变温层、温跃层和等温层；一般，变温层为表层水至水深15m；温跃层为变温层底至水深40m；等温层为水下40m以下至水底。按水深0.5m、1m、2m、5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、50m及60m依次布置水温测点；在每个水温测点设置一个水温传感器，水温传感器探头处外面套设有固定保护头；2)自动测温步骤水温传感器包括但不仅限于每日4：00、8：00、12:00、14:00、18:00、20：00、24:00各监测1次，记录水温结果；将水位、水温监测信息数据通过防水信号电缆发送到RTU控制器，RTU控制器经GSM或GPRS通信模块将传输至数据监测中心的GPRS/GSM通讯机上，并依次经防火墙过滤、交换机处理、应用计算机接收，最终备份存储至数据库中；包括但不限于：监测时间、站名、垂线测点水温、相应水位、相应水深、相应流速、水面宽、水库深以及系统运行参数。进一步为，本专利技术的方法还包括3)硬件参数要求：水温传感器精度：不低于0.1℃，量程：不低于-5～+50℃；防水信号电缆铜线截面积不小于0.7mm2；RTU控制器：测点容量：16通道/32通道；测量精度：时基精度±0.005％(0℃～+50℃)，温度±0.5％FSR；分辨率：频率0.1Hz，温度0.1℃；测量时间：每通道2～4秒；通信接口：EIA-485，屏蔽双绞线，1200bps，大于3km；数据存储容量：大于300测次；工作温度：-20℃～+60℃；储藏温度：-20℃～+70℃；相对湿度：5％～80％；太阳能板：峰值功率：20W；工作电压：12V；工作温度：-40～90℃；使用寿命：10年；单晶硅太阳能组件；蓄电池：额定容量：38AH；公称电压：12V；工作温度：-40～90℃；使用寿命：5年以上；满足无光照情况下，45天的稳定工作；太阳能充电控制器：电压：12V/24VDC；充电电压：13.8V；最大充电电流(50℃)8A；具有蓄电池过充、过放、反接保护功能，过放保护值11.1VSOC＝30％，过放恢复值12.6VSOC＝50％；工作环境温度：-25℃～50℃；压力水位计：量程：0～1Mpa；分辨率(％FS)：≤0.05％；精度(％FS)：≤0.5％；环境温度(℃)：-20℃～+60℃；防水防潮。进一步为，本专利技术所述的硬件参数要求还包括：数据库及应用计算机：CPU：性能不低于1*E5-2609V3；内存：不小于1*8GBDDR4内存；配置RAID卡；硬盘：不小于1T；集成声显卡；自带2块10/100/1000自适应网卡；机架式滑轨安装；24寸彩色液晶显示器，HPE242，分辨率1920×1200；防火墙：8GE电口，2GB内存，含SSLVPN100用户；交换机：24个10/100/1000Base-T以太网端口，4个千兆SFP，交流供电；GPRS/GSM通讯机：支持GPRS；900/1800MHz双频；GPRSClass10；编码方式：CS1-CS4；5～36V宽电压输入；数据速率300～57600bps；串行数据接口TTL/RS-232/RS-422/RS-485；工作环境温度：-30～70℃；储存温度：-40～85℃；相对湿度：95％无凝结。本专利技术的有益效果为，本专利技术设备结构设置科学合理，针对不同流速的水体可以选择不同的设置结构。采用本专利技术的装置设置，在水电站坝前水温测量时，可以做到不受恶劣天气影响，不受水电运行/调度影响，可以持续的、不间断地得到不同深度的水层的温度数值，更不会给科研人员带来人身安全危险，全部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深大水库建设使用的水温监测系统，其特征在于，该系统包括水温自动监测站、通信系统和数据监测中心三部分；其中，水温自动监测站包括水温传感器、RTU控制器、通信设备、防水信号电缆、警示信号灯和供电电源；供电电源包括太阳能板、蓄电池和太阳能充电控制器；太阳能板通过太阳能充电控制器与RTU控制器连接；水温传感器通过防水信号电缆与RTU控制器连接；通信设备和警示信号灯分别与RTU控制器连接；通信系统设置为GSM或GPRS通信模块；RTU控制器通过通信系统与数据监测中心连接。

【技术特征摘要】
1.一种深大水库建设使用的水温监测系统，其特征在于，该系统包括水温自动监测站、通信系统和数据监测中心三部分；其中，水温自动监测站包括水温传感器、RTU控制器、通信设备、防水信号电缆、警示信号灯和供电电源；供电电源包括太阳能板、蓄电池和太阳能充电控制器；太阳能板通过太阳能充电控制器与RTU控制器连接；水温传感器通过防水信号电缆与RTU控制器连接；通信设备和警示信号灯分别与RTU控制器连接；通信系统设置为GSM或GPRS通信模块；RTU控制器通过通信系统与数据监测中心连接。2.根据权利要求1所述的一种深大水库建设使用的水温监测系统，其特征在于，所述的数据监测中心包括数据库、应用计算机、交换机、防火墙、GPRS/GSM通讯机；其连接结构为，GPRS/GSM通讯机依序与防火墙、交换机、应用计算机、数据库连接；GPRS/GSM通讯机与通信系统连接。3.根据权利要求1所述的一种深大水库建设使用的水温监测系统，其特征在于，所述的太阳能板的数量设置为2块，呈背靠背固定支撑设置。4.根据权利要求1所述的一种深大水库建设使用的水温监测系统，其特征在于，所述的太阳能板的数量设置为3块，呈120°夹角固定支撑设置。5.使用权利要求1至4任一所述的一种深大水库建设使用的水温监测系统进行自动测温的装置，其特征在于，该装置包括浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三部分；浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三者依序连接；所述的RTU控制器、通信设备、警示信号灯和供电电源均设置在浮标船船体之上；防水信号电缆一端与浮标船船体固定连接，在防水信号电缆上固定设置有小配重块，在防水信号电缆下端固定设置有压力水位计，在防水信号电缆上每隔一定距离固定设置一个水温传感器。6.使用权利要求1至4任一所述的一种深大水库建设使用的水温监测系统进行自动测温的装置，其特征在于，该装置包括浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三部分；浮标船、不锈钢钢丝绳、船锚三者依序连接；所述的RTU控制器、通信设备、警示信号灯和供电电源均设置在浮标船船体之上；防水信号电缆与不锈钢钢丝绳固定为一股，在防水信号电缆下端固定设置有压力水位计，在防水信号电缆上每隔一定距离固定设置一个水温传感器。7.使用权利要求5或6所述的自动测温装置在水电站坝前测温的方法，其特征在于，该方法包括1)坝前断面设置、2)自动测温步骤；具体为，1)坝前断面设置断面设置位置：A点：选择坝体400m以外，距离库区两岸150m-200m居中位置；B点：坝前3公里以外的溢流汇入口；C点：坝后0.8-1公里的溢流汇入口；水流相对平稳，水温分层明显的位置；将坝前垂向水域由水面表层至水底划分为变温层、温跃层和等温层；一般，变温层为表层水至水深15m；温跃层为变温层底至水深40m；等温层为水下40m以下至水底；按水深0.5m、1m、2m、5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、50m及60m依次布置水温测点；在每个水温测点设置一个水...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴程，顾江敏，毕智明，李文晏，侯永平，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53