一、系統應用背景
河流懸移質泥沙含量（含沙量）是重要的水文參數之一，河流含沙量監(jiān)測對于水利水電工程建設，水資源開發(fā)利用，水土流失治理，工農業(yè)取水用水，水文預報等意義重大。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，勞動強度大，難以實時，在線監(jiān)測河流含沙量的變化。
近年來隨著新產品新技術的不斷引進，針對河流泥沙的監(jiān)測積累了一些經驗，取得了一些進展。目前，由我司研發(fā)的JBNS-100型 全自動泥沙在線監(jiān)測系統已正式投入使用，本套系統可以實現了含沙量和輸沙率的實時在線監(jiān)測。
二、全自動泥沙在線監(jiān)測系統簡介
JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測系統主要由泥沙傳感器、數據采集與傳輸系統（含RTU）、供電系統、數據管理軟件和安裝支架等組成。
傳感器滿足《水文儀器及巖土工程儀器質量監(jiān)督檢驗測試中心》水文儀器特性要求。
2.1系統特點：
v 可直接輸出測點泥沙含量值、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據；
v 建立泥沙與水位、流量等相關的關系線；
v 直接生成水文規(guī)范報表，可直接參與資料整編。
2.2測量原理
本套系統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，可以連續(xù)精確測定水體中的懸移質泥沙含量。按照紅外散射光線技術不受色度影響測定懸移質泥沙含量，可直接輸出泥沙含量數據，實現實時在線監(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據，實現實時在線監(jiān)測。根據使用環(huán)境可以選配帶自清洗功能和保護裝置。
傳感器突出特點：
? 傳感器采用多光束紅外散射光逆投影成像技術結合TES91算法；音叉震動與電磁感應技術（高量程）；
? 內設自診功能，保證數據準確；
? 可選配清潔刷自動清洗功能，減少傳感器維護量；
? 數字化傳感器，抗力強；
? 泥沙同質性標定與分析識別；
? 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
規(guī)格 | 詳細信息 |
尺寸 | 直徑90mm*長度 478mm |
重量 | 6KG |
主要材料 | 機身：鈦合金+POM+316L不銹鋼 |
O型環(huán)：氟橡膠 |
線纜：PVC |
防水等級 | IP68/NEMA6P |
測量范圍 | 0.001kg/m3-120kg/m3，可根據定制量程 |
測量精度 | 誤差小于測量值的±5% |
耐壓范圍 | ≤0.3Mpa/0-30m水深標配，到50米 |
流速 | ≤5.0m/s |
存儲溫度 | -25到85℃ |
測量環(huán)境溫度 | 0到55℃ |
校準 | 斜率校準/多點校準 |
傳感器線 | 標準整體電纜，可定制 |
深度傳感器 | 量程：0-100M，精度：0.01M |
溫度傳感器 | 量程：-20℃-120℃，精度：0.1℃ |
電源 | DC12V |
輸出 | 通過6mm抗拉屏蔽線纜輸出數字信號 |
顯示輸出 | 本地觸摸屏顯示，遠程WEB端顯示，手機APP查看 |
軟件 | 可實時顯示測量值并保存，可與系統報表對接 |
2.4數據采集與分析主機（含RTU功能）
系統主要功能如下：
（1）能自動采集及處理測沙傳感器監(jiān)測到的泥沙數據，并根據泥沙-斷沙率定公式自動計算斷面平均含沙量，支持導入斷面流量數據，自動計算斷面輸沙率，對泥沙進行24小時連續(xù)在線監(jiān)測，實現數據采集的準確性、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）的泥沙含量數據，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）統計分析：實時監(jiān)測的數據可自動傳輸并存儲在中心數據庫，并可進行數據統計，可生成逐日平均懸移質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）遠程控制：遠程修改參數，異常數據報警等，同時可根據用戶要求定制功能。
數據處理主機參數如下：
名 稱 | 參 數 | 描述說明 |
主要參數 |
CPU | AM3352BZCZD60@600MHZ | ARM Cortex-A8構架，工業(yè)級溫寬 |
內存 | 256M DDR3 | 工業(yè)級溫寬：-40℃ ? +85℃ |
NandFlash或e.MMC | 256MB SLC NandFlash/4GBe.MMC | 工業(yè)級溫寬：-40℃ ? +85℃ |
數據接口 |
百兆以太網接口 | 2路 | 2路10/100自適應網絡接口 |
3G/4G模塊接口 | 1路 | 用于擴展3G/4G通信模塊 |
WIFI模塊接口 | 1路 | 2.4G WIFI |
USB HOST | 2路 | USB2.0高速 |
TF卡接口 | 1路 | 支持大容量TF卡和MicrsSD卡，設計了熱拔插檢測，支持SD Memory Card協議v2.0 |
SIM卡接口 | 1路 | MICRO-SIM卡 |
調試串口 | 1路 | RS232 |
RS485接口 | 4路 | 可根據總線擴展N個接口 |
RS232接口 | 4路 | 與485復用 |
CAN接口 | 2路 | 支持CAN2.0 Part A和2.0Part B，傳輸速度可達1Mbit/S |
RTC時鐘 | 高精度時鐘芯片 | 采用高精度RX8025時鐘芯片，后備電池，可以再斷電時保證時間不丟失 |
LED指示燈 | 2個 | 1個CPU工作心跳燈，1個用戶自定義燈 |
用戶按鍵 | 1個 | 可自定義按鍵功能 |
電氣特性 |
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輸入電壓 | DC12V | 9-30V |
工作溫度 | -40℃ ? +85℃ | 工業(yè)級溫寬 |
工作濕度 | 5% ? 95% |
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結構參數 |
機盒尺寸 | 159mm×105mm×33mm |
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2.5供電系統
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行充電。蓄電池100AH，100W太陽能板供電。
2.6數據管理軟件
自動化接收處理軟件可安裝于中心站服務器、現場控制服務器，軟件系統采用架構為C/S和B/S兩種模式，能接收測站發(fā)來的各項有關信息，并能遠程下載數據和設置測站工作參數。在非測流時間，能人工控制增加測次。根據測站實測數據生成《河流流量測驗規(guī)范》（GB50179-2015）、《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現行水文規(guī)范、標準所需報表。
2、能實現在線測流功能，嚴格依據水文測驗規(guī)范及《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）等現行有關規(guī)范、標準要求，建立各相關要素數據表結構，并提供數據庫訪問權限及訪問技術支持。
