一、系统应用背景

河流悬移质泥沙含量（含沙量）是重要的水文参数之一，河流含沙量监测对于水利水电工程建设，水资源开发利用，水土流失治理，工农业取水用水，水文预报等意义重大。目前水文上测量河流含沙量的主要方法是：人工取样，使用烘干法测量含沙量。该方法从样品的采集到分析，均需要大量人力，物力和时间的投入，而且测量周期长，操作过程繁琐，劳动强度大，难以实时，在线监测河流含沙量的变化。

近年来随着新产品新技术的不断引进，针对河流泥沙的监测积累了一些经验，取得了一些进展。目前，由我司研发的JBNS-100型 全自动泥沙在线监测系统已正式投入使用，本套系统可以实现了含沙量和输沙率的实时在线监测。

二、全自动泥沙在线监测系统简介

JBNS-100型 泥沙在线监测系统主要由泥沙传感器、数据采集与传输系统（含RTU）、供电系统、数据管理软件和安装支架等组成。

传感器满足《水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心》水文仪器特性要求。

2.1系统特点：

v 可直接输出测点泥沙含量值、水深、温度值；

v 自动计算断面平均含沙量与输沙率，24小时连续在线监测；

v 支持整合多个断面泥沙传感器数据；

v 建立泥沙与水位、流量等相关的关系线；

v 直接生成水文规范报表，可直接参与资料整编。

 

 

2.2测量原理

本套系统所使用的传感器基于组合红外吸收散射光线法，通过逆投影成像技术，可以连续精确测定水体中的悬移质泥沙含量。按照红外散射光线技术不受色度影响测定悬移质泥沙含量，可直接输出泥沙含量数据，实现实时在线监测。

2.3  JBNS-100型 泥沙在线监测仪

JBNS-100型 测沙传感器基于组合红外吸收散射光线法，通过逆投影成像技术可以连续精确测定水体中的悬浮泥沙含量。按照红外散射光线技术不受色度影响测定泥沙含量浓度值，即可直接输出泥沙含量数据，实现实时在线监测。根据使用环境可以选配带自清洗功能和保护装置。

传感器突出特点：

Ø 传感器采用多光束红外散射光逆投影成像技术结合TES91算法；音叉震动与电磁感应技术（高量程）；

Ø 内设自诊功能，保证数据准确；

Ø 可选配清洁刷自动清洗功能，减少传感器维护量；

Ø 数字化传感器，抗干扰能力强； 

Ø  泥沙同质性标定与分析识别；

Ø 低量程范围：0-45 kg/m³/120kg/m³，高量程范围：5kg-2500kg/m³，可定制型号和量程，满足不同测验环境要求。

 

 

 

 

 

 

 

表1 JBNS-100型 泥沙传感器规格

规格	详细信息
尺寸	直径90mm*长度 478mm
重量	6KG
主要材料	机身：钛合金+POM+316L不锈钢
	O型环：氟橡胶
	线缆：PVC
防水等级	IP68/NEMA6P
测量范围	0.001kg/m³-120kg/m³，可根据定制量程
测量精度	误差小于测量值的±5%
耐压范围	≤0.3Mpa/0-30m水深标配，最大到50米
流速	≤5.0m/s
存储温度	-25到85℃
测量环境温度	0到55℃
校准	斜率校准/多点校准
传感器线	标准整体电缆，可定制
深度传感器	量程：0-100M，精度：0.01M
温度传感器	量程：-20℃-120℃，精度：0.1℃
电源	DC12V
输出	通过6mm抗拉屏蔽线缆输出数字信号
显示输出	本地触摸屏显示，远程WEB端显示，手机APP查看
软件	可实时显示测量值并保存，可与系统报表对接

 

2.4数据采集与分析主机（含RTU功能）

系统主要功能如下：

（1）能自动采集及处理测沙传感器监测到的泥沙数据，并根据泥沙-断沙率定公式自动计算断面平均含沙量，支持导入断面流量数据，自动计算断面输沙率，对泥沙进行24小时连续在线监测，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性；

（2）可同时接收多个水文站（或监测断面）的泥沙含量数据，每个水文站（或监测断面）可同时支持多个JBNS-100型 传感器；

（3）统计分析：实时监测的数据可自动传输并存储在中心数据库，并可进行数据统计，可生成逐日平均悬移质输沙率表和逐日平均含沙量表等符合《水文资料整编规范》的多种报表，与Excel无缝对接；

（4）远程控制：远程修改参数，异常数据报警等，同时可根据用户要求定制功能。

数据处理主机参数如下：

名   称	参  数	描述说明
主要参数
CPU	AM3352BZCZD60@600MHZ	ARM Cortex-A8构架，工业级温宽
内存	256M DDR3	工业级温宽：-40℃ ͠  +85℃
NandFlash或e.MMC	256MB SLC NandFlash/4GBe.MMC	工业级温宽：-40℃ ͠  +85℃
数据接口
百兆以太网接口	2路	2路10/100自适应网络接口
3G/4G模块接口	1路	用于扩展3G/4G通信模块
WIFI模块接口	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，设计了热拔插检测，支持SD Memory Card协议v2.0
SIM卡接口	1路	MICRO-SIM卡
调试串口	1路	RS232
RS485接口	4路	可根据总线扩展N个接口
RS232接口	4路	与485复用
CAN接口	2路	支持CAN2.0 Part A和2.0Part B，最高传输速度可达1Mbit/S
RTC时钟	高精度时钟芯片	采用高精度RX8025时钟芯片，后备电池，可以再断电时保证时间不丢失
LED指示灯	2个	1个CPU工作心跳灯，1个用户自定义灯
用户按键	1个	可自定义按键功能
电气特性
输入电压	DC12V	9-30V
工作温度	-40℃ ͠  +85℃	工业级温宽
工作湿度	5% ͠   95%
结构参数
机盒尺寸	159mm×105mm×33mm

 

2.5供电系统

供电模块通过太阳能电池板和蓄电池的供电方式，配备充电控制器，可用交流电对电池进行充电。蓄电池100AH，100W太阳能板供电。

2.6数据管理软件

自动化接收处理软件可安装于中心站服务器、现场控制服务器，软件系统采用架构为C/S和B/S两种模式，能接收测站发来的各项有关信息，并能远程下载数据和设置测站工作参数。在非测流时间，能人工控制增加测次。根据测站实测数据生成《河流流量测验规范》（GB50179-2015）、《水文资料整编规范》（SL247-2012）等现行水文规范、标准所需报表。

2、能实现在线测流功能，严格依据水文测验规范及《水文资料整编规范》（SL247-2012）等现行有关规范、标准要求，建立各相关要素数据表结构，并提供数据库访问权限及访问技术支持。