一、系統(tǒng)應(yīng)用背景
河流懸移質(zhì)泥沙含量（含沙量）是重要的水文參數(shù)之一，河流含沙量監(jiān)測對于水利水電工程建設(shè)，水資源開發(fā)利用，水土流失治理，工農(nóng)業(yè)取水用水，水文預(yù)報等意義重大。目前水文上測量河流含沙量的主要方法是：人工取樣，使用烘干法測量含沙量。該方法從樣品的采集到分析，均需要大量人力，物力和時間的投入，而且測量周期長，操作過程繁瑣，勞動強(qiáng)度大，難以實(shí)時，在線監(jiān)測河流含沙量的變化。
近年來隨著新產(chǎn)品新技術(shù)的不斷引進(jìn)，針對河流泥沙的監(jiān)測積累了一些經(jīng)驗，取得了一些進(jìn)展。目前，由我司研發(fā)的JBNS-100型 全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)已正式投入使用，本套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)了含沙量和輸沙率的實(shí)時在線監(jiān)測。
二、全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介
JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由泥沙傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)（含RTU）、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理軟件和安裝支架等組成。
傳感器滿足《水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心》水文儀器特性要求。
2.1系統(tǒng)特點(diǎn)：
v 可直接輸出測點(diǎn)泥沙含量值、水深、溫度值；
v 自動計算斷面平均含沙量與輸沙率，24小時連續(xù)在線監(jiān)測；
v 支持整合多個斷面泥沙傳感器數(shù)據(jù)；
v 建立泥沙與水位、流量等相關(guān)的關(guān)系線；
v 直接生成水文規(guī)范報表，可直接參與資料整編。
.2測量原理
本套系統(tǒng)所使用的傳感器基于組合紅外吸收散射光線法，通過逆投影成像技術(shù)，可以連續(xù)精確測定水體中的懸移質(zhì)泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測定懸移質(zhì)泥沙含量，可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線監(jiān)測。
2.3 JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測儀
JBNS-100型 測沙傳感器基于組合紅外吸收散射光線法，通過逆投影成像技術(shù)可以連續(xù)精確測定水體中的懸浮泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測定泥沙含量濃度值，即可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線監(jiān)測。根據(jù)使用環(huán)境可以選配帶自清洗功能和保護(hù)裝置。
傳感器突出特點(diǎn)：
Ø 傳感器采用多光束紅外散射光逆投影成像技術(shù)結(jié)合TES91算法；音叉震動與電磁感應(yīng)技術(shù)（高量程）；
Ø 內(nèi)設(shè)自診功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；
Ø 可選配清潔刷自動清洗功能，減少傳感器維護(hù)量；
Ø 數(shù)字化傳感器，抗干擾能力強(qiáng)；
Ø 泥沙同質(zhì)性標(biāo)定與分析識別；
Ø 低量程范圍：0-45 kg/m³/120kg/m³，高量程范圍：5kg-2500kg/m³，可定制型號和量程，滿足不同測驗環(huán)境要求。
表1 JBNS-100型 泥沙傳感器規(guī)格
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規(guī)格 |
詳細(xì)信息 |
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尺寸 |
直徑90mm*長度 478mm |
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重量 |
6KG |
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主要材料 |
機(jī)身：鈦合金+POM+316L不銹鋼 |
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O型環(huán)：氟橡膠 |
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線纜：PVC |
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防水等級 |
IP68/NEMA6P |
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測量范圍 |
0.001kg/m³-120kg/m³，可根據(jù)定制量程 |
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測量精度 |
誤差小于測量值的±5% |
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耐壓范圍 |
≤0.3Mpa/0-30m水深標(biāo)配，最大到50米 |
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流速 |
≤5.0m/s |
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存儲溫度 |
-25到85℃ |
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測量環(huán)境溫度 |
0到55℃ |
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校準(zhǔn) |
斜率校準(zhǔn)/多點(diǎn)校準(zhǔn) |
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傳感器線 |
標(biāo)準(zhǔn)整體電纜，可定制 |
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深度傳感器 |
量程：0-100M，精度：0.01M |
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溫度傳感器 |
量程：-20℃-120℃，精度：0.1℃ |
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電源 |
DC12V |
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輸出 |
通過6mm抗拉屏蔽線纜輸出數(shù)字信號 |
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顯示輸出 |
本地觸摸屏顯示，遠(yuǎn)程WEB端顯示，手機(jī)APP查看 |
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軟件 |
可實(shí)時顯示測量值并保存，可與系統(tǒng)報表對接 |
2.4數(shù)據(jù)采集與分析主機(jī)（含RTU功能）
系統(tǒng)主要功能如下：
（1）能自動采集及處理測沙傳感器監(jiān)測到的泥沙數(shù)據(jù)，并根據(jù)泥沙-斷沙率定公式自動計算斷面平均含沙量，支持導(dǎo)入斷面流量數(shù)據(jù)，自動計算斷面輸沙率，對泥沙進(jìn)行24小時連續(xù)在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、完整性、及時性和可靠性；
（2）可同時接收多個水文站（或監(jiān)測斷面）的泥沙含量數(shù)據(jù)，每個水文站（或監(jiān)測斷面）可同時支持多個JBNS-100型 傳感器；
（3）統(tǒng)計分析：實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)可自動傳輸并存儲在中心數(shù)據(jù)庫，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可生成逐日平均懸移質(zhì)輸沙率表和逐日平均含沙量表等符合《水文資料整編規(guī)范》的多種報表，與Excel無縫對接；
（4）遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程修改參數(shù)，異常數(shù)據(jù)報警等，同時可根據(jù)用戶要求定制功能。
2.5供電系統(tǒng)
供電模塊通過太陽能電池板和蓄電池的供電方式，配備充電控制器，可用交流電對電池進(jìn)行充電。蓄電池100AH，100W太陽能板供電。
2.6數(shù)據(jù)管理軟件
自動化接收處理軟件可安裝于中心站服務(wù)器、現(xiàn)場控制服務(wù)器，軟件系統(tǒng)采用架構(gòu)為C/S和B/S兩種模式，能接收測站發(fā)來的各項有關(guān)信息，并能遠(yuǎn)程下載數(shù)據(jù)和設(shè)置測站工作參數(shù)。在非測流時間，能人工控制增加測次。根據(jù)測站實(shí)測數(shù)據(jù)生成《河流流量測驗規(guī)范》（GB50179-2015）、《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現(xiàn)行水文規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)所需報表。
2、能實(shí)現(xiàn)在線測流功能，嚴(yán)格依據(jù)水文測驗規(guī)范及《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，建立各相關(guān)要素數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，并提供數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限及訪問技術(shù)支持。
3、管理要求：軟件管理上進(jìn)行權(quán)限分級，不同權(quán)限的管理者對其進(jìn)行不同程度的操作。