水库海洋水体水下垂直温度链监测

　　1. 项目背景

　　水下垂直温度数据是海洋热结构、水文动力过程、水团划分等水文、海洋科学研究领域基本重要的资料之一，是主要的观测内容之一。当人们从事与水库、海洋、湖泊、地下水、地层等领域相关的研究及实际工作时，需要注意和掌握“水温”这一要素的变化，尤其是需要对垂直水温剖面的水温监测。

　　实施水下温度垂直剖面的测量，必须克服了水流的动力、腐蚀、冲击等方面的影响，以及供电困难、信号传输差等难题。

　　本项目采用合理的设计结构，能够避免水流的冲击，固定在水下某个位置，使整条温度链始终处在一个垂直的剖面上；现场布置时，采用浮标系统固定于坝前拦漂设施处。浮漂可随水库水位变动，即使在有风作用下也相对稳定。尽管垂向温度链可能受水流影响发生一定的倾斜，但所采用温度探头有压力记录，可较为对各个温度探头定位。传感器外壳坚实稳固，耐冲击，耐腐蚀，不会因介质的浸泡和冲击而导致传感器测量的数据出现偏差；太阳能电池板 +蓄电池组合供电的方式，无须铺设电源线路，既能够持续为温度链供电，又能够节约建设成本，提高温度链的适应性；4G信号的GPRS无线传输方式，传输信号稳定，不受距离和时间的限制，能够确保数据的连续性和整体性。

　　结合水库特征水位、取水口高程，温度链长度为60m，将具体根据进水口前地形具体确定。各温度链的探头分布:表层0.5m- 30m,以间距2m (除表层两个探头间距为1.5m外)布设16个探头:水深35m- 60m，以间距5m布设6个探头；总计探头个数为22个。能够为人们研究和应用水文状况提供、及时、全面的水温数据，数据会通过无线传输的方式发送至服务器，以供用户登录平台进行数据的浏览、查询和导出等操作。

　　将掀开垂直剖面水温测量的新篇章，为测量水体水下温度提供新的解决思路和实现途径。

　　2. 项目内容

　　水体水下垂直温度链陕西恒瑞测控HR8003型压力式水位水温计、HRTU8301型数据传输模块、高功率电池、太阳能供电系统、主机支架、防护栏、浮岛、钢丝等组成，可在无人值守 的情况下自动进行水下温度的连续观测和数据传输。使用固定导索， 将浮岛固定在水面上，主机箱、支架、太阳能电池板、蓄电池、数据 传输模块等安装在浮岛上面；由众多陕西恒瑞测控HR8003型压力式水位水温计组成的温度链，被抛向浮岛下方的水中。

　　水体垂直温度链拓扑图

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　　2.1 固定方式

　　水体水下垂直温度链的水上部分通过浮标和投入锚来实现固定的。水库现场水流速小，所以不存在浮标被冲走的情况。

　　水下温度链的固定方式借助钢丝和重物来实现，绑着重物的钢丝会被抛往水中， 在地球引力的作用下，重物会沿着垂直方向沉降至水底，在泥沙的覆盖下被固定在水底。在钢丝抛往水中前， 温度探头会 按照 1个/*米、1 个/* 米的形式分层固定在钢丝的相应位置上。

　　这样的设计既能保证整个浮岛不会被风浪带走，又能确保在水位剧烈变动的情况下有效缓冲浮岛的相互碰撞。此外浮岛的周边会被防护栏包围，从而避免水面杂物冲击 岛，损坏温度链的主机（核心）部位。

　　2.2 供电方式

　　水体水下垂直温度链采用太阳能电池板＋蓄电池组合供电的 供电方式。白天（有阳光）的时候，太阳电池板开始发电，一方面为设备工作供电，另一方面给蓄电池充电；夜晚或阴雨天（无阳光）的时候，蓄电池为整套设备供电，从而确保整套设备能够全天候、全自动地运作，系统地测量水体水下温度，并及时地将数据传输至服务器中。

　　太阳能电池板＋蓄电池组合供电的供电方式，既节能环保，不会产生造成废弃物、噪音、温室及有毒气体等污染，又节约成本，降低 长距离电网的建设费用和输电线路上的电能损失，还安装方便，不易损坏，维修简单。

　　2.3 数据传输方式

　　水体水下垂直温度链采用陕西恒瑞HRTU8301型4G GPRS无线传输的数据传送方式。在水下温度链自动完成温度测量后，经由GPRS无线传输方式将数据发 送至服务器。用户登录系统平台，可进行数据的浏览、查询和导出等操作。

　　产品特点:

　　数据采集、控制、存储、传输一体化设计。

　　可采集各种标准的变送器、传感器、串口仪表

　　采集接口类型和数量多，且可灵活配置

　　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

　　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：可通过4GLTE/GPRS/CDMA/NB-IoT、短消息、卫星等无线通信方式实现设备联网

　　支持与1-4个监控中心进行数据通信

　　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

　　2.4 压力式水位水温计

　　HR8003型压力式水位水温计是一种用于水位和水温测量的水文仪器，是通过多年生产工艺技术的积累，采用先进的混合信号处理技术研发，克服了传统模拟电路模块的缺点，可以实现全量程数字化线性校正，全温区数字化温度误差补偿；补偿参数存储在非易失存储器中，多重安全保护机制，避免了因校准参数丢失而导致产品无法使用；电路模块带有电源监控、看门狗监视功能，投入式结构全不锈钢密封，大幅提高了产品的可靠性。

　　HR8003型压力式水位水温计特点：

　　高稳型：高品质高稳定性压力感测元件

　　精度高：水位精度0.05%F.S，分辨力1mm；温度精度±0.2°C,分辨率0.01°C。功耗低：智能电源管理设计，采集功耗3-4MA

　　功能全：水位、水温、水压等要素同时实时监测

　　气压补偿：采用大气压直接测量补偿方式（可选绝压）

　　信号标准：RS485接口MODBUS-RTU标准通信协议

　　防护等级：全不锈钢密封结构，IP68防护

　　温度补偿：全量程数字化校准，全温区温度误差补偿