窨井液位监测解决方案
窨井液位监测解决方案
近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生，且有愈演愈烈的趋势，随之而来的诸多效应中，有许多因素加剧了汛期街道积涝的情况。严重时可能造成重大的经济损失和人员伤亡，目前我国城市抗涝形势非常严峻。
城市排水管道相当于人类的血管，是贯通城市各类水资源循环的一个重要渠道，对此，我们必须及时发现管道淤堵、溢渗漏等，快速定位管网问题，可利用信息化技术进行管网监测。窨井水位可直观准确的反映城市排水管道的运行状态，窨井水位监测是智慧排水的重要组成部分，窨井内通常比较潮湿、无法供电、信号质量较差，水位监测难度很大。
窨井监测的难点与痛点
»井内环境复杂对数据监测造成干扰：音井内悬浮物多，阴暗潮湿、环境狭窄、污水溢出雨水渗入等诸多不确定因素，对测量受环境影响大。
»数据监测具有盲区：传统的单一的液位计对水位的测量相对局限。深井容易产生测量盲区。加之现场环境复杂、设备故障多、误报多等因素的影响，数据可靠性低。
»安装难、维护难：数量多、布局散、权属多样，外接电源取电困难。而市面上大部分电池供电型监测设备，误报频率高，同时需要频繁更换电池，加重了维护工作
»效率低：通过人工巡逻的方式，无法及时发现存在的问题，造成极大的安全隐患
东日信息技术窨井监测解决方案
福州东日信息技术有限公司窨井解决方案由液位计（投入式液位计、超声波液位计、雷达液位计）、数据遥测终端机（DTU/RTU）和系统管理平台组成（东日系统管理平台或者行业系统管理平台）组成。
窨井内通常比较潮湿、福州东日信息技术有限公司的所有监测设备的防护等级为：IP68
由于无法采用太阳能供电或者市电供电，只能采用电池供电，这就要求智能RTU、DTU、投入式液位计、超声波液位计、雷达液位计等设备必须采用超低功耗设计，才能满足长时间稳定的运行。
福州东日信息技术有限公司运用智能RTU、DTU物联网大数据系统管理平台，实时监测管控，及时掌握各个监测点的监测数据和设备运行状态以及地理位置信息。
目前，常见的窨井监测的液位计有：投入式液位计 、超声波液位计 、雷达液位计；测量的实时数据用DTU或者RTU采集数据，通过NB-IOT物联网上传管理平台，但是，三种液位计各有优缺点，下面我们以福州东日信息技术有限公司三个产品对比分析
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仪表类型 |
量程 |
精度 |
安装方式 |
测量方式 |
价格 |
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投入式液位计 |
0～1米至 0～50米 |
1.0级、0.5级、0.25级、0.1级 |
投入式 |
接触式测量 |
低 |
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超声波液位计 |
0.4-10米 0.4-20米 |
≤±1% |
支架安装 |
非接触式测量 |
中 |
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雷达液位计 |
0.22-12.5米 |
0.10% |
支架安装 |
非接触式测量 |
高 |
东日信息无线窨井水位监测仪采用超声波液位计+投入式液位计或者雷达液位计+投入式液位计测量技术，实现井下液位与井上液位同时测量。配备超声波（雷达）液位计和投入式液位计双探头的方式来应对复杂工况。同时内置数据模型，计算出可靠的水位监测数据。及时获取窖井内的水位情况及警井冒溢情况为分析管网的承载能力提供重要帮助。
方案设计特点
»双探头液位监测：超声波（雷达）液位计和投入式液位计双探头设计，实现对井下液位测量无盲区。正常情况采用超声波水位计测量数据。水位上升至超声波水位计盲区时，采用投入式水位计测量数据。
»低功耗、长续航：产品采用低功耗设计，选用低功耗微控制器元件。内置专用锂亚电池，配备大容量电池盒，标准工况下，电池续航长达3年
»IP68、高防护：外壳采用耐受200kg强外力冲击计，IP68 防护等级，防水防潮保证严苛环境下使用。抗低温设计，-25°C依然正常工作
»数据配置智能化：支持手机蓝牙配置IP地址及端口、支持采集周期、数据报送周期、上下限阀值的自主远程配置，具备远程归零、重启功能。具备传感器异常告警、电池低电量告警，设备可主动推送设备运行状态信息，便于用户对大量设备的轻松管理和维护。支持蓝牙配置、远程配置、远程升级。
»易集成：提供设备通讯协议对接及 DLM设备健康管理云平台(大懒猫)实现监测终端的全生命周期健康管理服务，可与警井管理平台数据数据集成整合。
»好安装：采用井下壁挂式安装，只需一般电钻与螺丝刀即可完成设备的安装、拆卸操作不破路，不立杆。同时更换电池也非常方便，一把一插。快速搞定。
NB-DTU数据传输单元(DRNBDTU-MB)
产品介绍：
● DRNBDTU-MB是东日信息自主研发的一款NB-DTU主板，支持在电信NB频段的超低功耗数据采集传输；
● 主板具备RS485总线接口，可连接东日超声波液位计进行液位高度测量；且具备投入式液位计压力探头接口，可实现超声探头盲区内的液位高度检测。
● 低功耗：整套产品使用17AH 3.6v锂亚电池搭配电池电容供电，在常温下，可实现5分钟频次数据上传条件下工作3年；
● 可配置：内置BLE蓝牙，通过手机APP与之连接，可实现配置读取、更新，固件升级等功能；
● 可靠性：支持内置外置天线自动切换（外置天线需直流接地），当NB外置天线故障脱落，可自动切换到内置天线工作；
● 实时性：内置高精度RTC；
● 小尺寸：主板尺寸小，易于客户集成；
主要技术指标：
● 供电范围：3.5~3.7V
● 测量范围：和适配的超声探头以及压力探头相关；
● 测量精度：＜±1%；（超声盲区外）
● 测量精度：＜±3%（超声盲区内）
● 分辨率：≤x mm（x=声速/探头频率配置/4）；
● 数据上传频次：≥30秒；
产品概述：
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参数 |
值 |
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电源输入 |
3.6V（推荐锂亚电池配合电池电容使用） |
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天线接口阻抗 |
50Ω |
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NB-IOT频段 |
Band 3/5/8（仅电信频段实现低功耗） |
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NB-IOT发射功率 |
23±2dBm |
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NB-IOT接收灵敏度 |
-139±1dBm |
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SIM卡规格 |
Micro SIM |
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超声探头接口供电输出 |
3.6V(同电池电压） |
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超声探头接口485波特率 |
115200bps |
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压力探头接口供电输出 |
3.6V(同电池电压） |
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存储温度 |
-40~85℃ |
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工作温度 |
-40~85℃ |
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尺寸 |
9.36*5.29cm |
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整体功耗（含超声和压力探头） |
＜400uA(测距上传频次=5分钟） |
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接口ESD（HBM) |
±4kv（电池接口） ±8kv（电源输出接口） ±8kv（天线接口） ±12kv（IO接口) |
超声波液位计（编号：DRSONAR485-02）(量程20米）
产品介绍：
DRSONAR06超声波液位计（测量液位/物位），是一款低功耗RS485总线超声波测距设备，是一种非接触式、高可靠性、高性价比、易安装维护的液位/物位测量仪器。它不需接触被测量介质就能 满足大部分液位/物位测量要求，是本公司具有完全自主产权的新一代超声波液位计。
技术特点：
● 采用温度补偿、数字信号处理、数字抗干扰等技术。
● 具有测量精度高、高可靠性、超低功耗、量程广等优势。
● 产品防水防尘等级达到IP68，可以在水下1米内长时间浸泡。
● 支持多种供电方式，支持多种户外应用。
应用场景：
产品可广泛应用在户外水体水位监测、窨井下水道监测、污水管网监测、水池液位测量、罐体物料测量以及各种工业自动化控制场景。
产品技术参数：
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测量范围 |
0.4m~10m |
0.4m~20m |
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盲区范围 |
0~0.4m |
0~0.4m |
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精度 |
<±0.5% |
<±0.5% |
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分辨率 |
≤1mm |
≤1mm |
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响应时长 |
1秒内 |
1秒内 |
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宽压供电 |
3.6V~12V |
3.6V~12V |
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待机休眠电流 |
<10uA |
<10uA |
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单次测距功耗 |
~4.5uAh |
~7.5uAh |
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通信总线 |
RS485 |
RS485 |
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工作环境温度 |
-20~+80℃ |
-20~+80℃ |
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防护等级 |
IP68 |
IP68 |
投入式液位计（DRPS01）
产品概述 ：
东日DR-DG1xxx-QSA系列投入式压力变送器选用国际著名公司高精度、高稳定性压力传感器组件，经过高可靠性的放大电路及精密温度补偿，将被测介质的压力转换成模拟电压(0~5V\0~10V\1~5V等)、模拟电流（4~20mA）或数字信号（RS485-MODBUS)输出。高质量的传感器、精湛的封装技术以及完善的装配工艺确保了该产品的优异质量和性能。本产品可以测量清水液位及污水液位，适用于与各种测量控制设备配套使用，能最大限度地满足客户的需要。
本产品体积小巧，使用安装方便，直接投入水中即可测量出变送器末端到液面的液位高度。采用先进电路处理技术，经过长期的老化及稳定性筛选，产品性能温度可靠，高灵敏度，能够适用窨井等恶劣的工况环境。
产品特点：
● 高精度压力液位传感器，保证测量精度
● NB-IOT物联网无线传输，信号强，功耗低覆盖范围广
● 小体积、高性价比、高稳定性、高灵敏度
● 0～1米至0～50米(水柱) ，多种量程选择
● 防雷击 、坚固，全封闭式电路 ，不锈钢隔离膜片及全焊接结构
● 防潮，防结露功能
● 准确度：1.0级、0.5级、0.25级、0.1级
● 采用激光打标,确保产品之可溯源性
● 防爆类型：（投入式）隔爆型dIICT6
● 电池供电，无需现场布线，低功耗设计，电池工作时间长
● 支持用户修改单位、报警上下限阈值等操作
● 断网自动重连，并补发数据
● 缓存休眠期间数据，定时唤醒传输
● IP68防护等级
产品技术参数指标
● 测量介质: 水及一般非腐蚀性液体
● 测量范围: 0～1米至0～50米
● 过载压力: 2倍满量程
● 输出信号: 4～20mADC(两线制) 1～5VDC(三线制)
● 供电电压: 13～37VDC(两线制)，24±5VDC（三线制）
● 介质温度: -30～+85℃
● 环境温度: -20～+85℃
● 储存温度: -40～+90℃
● 相对湿度: ≤95％(40℃)
● 上升时间: ≤5ms可达90％FS
● 准确度: 1.0级，0.5级，0.25级，0.1级(包括非线性、重复性及迟滞在内的综合误差)
● 温度漂移: ≤±0.05％FS／℃(温度范围-20～+85℃,包括零点和量程的温度影响)
● 温度补偿范围:0～70℃
● 稳定性: 典型：±0.1％FS／年 最大：±0.2％FS／年
● 外壳材料: 304或316不锈钢
● 介质接触材料: 304、316或316L不锈钢
● 引出线: Ф7.3外径防水通气电缆
● 防护等级: IP68
产品外形尺寸（mm）
图2 . 产品外形尺寸
雷达液位计（DRRADAR01）
产品介绍：
DRRADAR01 是东日信息自主研发的一款超低功耗 RS485 总线 PCR 雷达（脉冲相干雷达）测距设备，它利用雷达波反射对被检测物进行非接触式检测，可实现 0.22~12.5 米范围内的测距功能，精度达到毫米级别。
产品主要用于检测传感器到被测表面的距离值。
产品特点：
● 宽压供电：3.4v~28v；
● 超低功耗：待机电流~20uA ,默认设置下单次测距功耗~0.8uAh（测距功耗受采样参数设置影响）；
● 顶部加装水平仪，确保垂直安装；
● 防水防尘等级高：IP68；
● 测量范围大：0.22m~12.5m(距离越长，对测试环境、角度要求越高)；
主要技术指标：
● 雷达频率：60GHZ;
● 测距范围：0.22m~12.5m（室温，在空气中传播）；
● 盲区范围：0~0.22m；
● 半功率角：~5°；
● 精度：理想测试条件下 1‰（采样和滤波参数的设置、以及被测物不同等都会影响测距精度）；
● 分辨率：1mm；
● 供电电压：直流 3.4V～18V；
● 待机休眠电流：~15uA;
● 通信总线：RS485；
● 通信协议：MODBUS 协议；
● 通信波特率：默认 9600bps；
● 电缆出线：4 芯，2 线电源和 2 线 RS485；
● 外壳材质：尼龙+聚四氟乙烯；
● 工作环境温度：-30～+80℃；
● 工作环境湿度：≤90%RH 非凝结；
● 采集延时：发送测距指令最晚 0.8 秒内可以返回结果。
测量范围的影响与雷达测距的优缺点：
12.5 米指的是 DRRADAR01 的最远量程，实际检测效果与被测物的反射率和平整度有关。比如检测钢板或者平静的水面，DRRADAR01 可以测到 12 米； 但如果检测反射率低且不平整的目标，比如人体，则检测的最远距离将只剩 4 米左右。
PCR 雷达测距对比超声波与红外测距的优缺点。
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对比项目 |
PCR雷达 |
超声波 |
红外 |
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一致性 |
√ |
× |
√ |
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不易受同频段信号干扰 |
√ |
× |
√ |
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不易受照明环境干扰 |
√ |
√ |
× |
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不易受污垢、灰尘等覆盖干扰 |
√ |
√ |
× |
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盲区短小 |
√ |
× |
√ |
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可穿透水 |
× |
× |
√ |
接线方式：
供电电源： 红线： 电源+ 黑线： 电源–
RS485通讯： 蓝线： A 黄线：B
*Note：电源线带反接保护。
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