技术领域
[0001] 本实用新型涉及水库监测技术，尤其涉及一种水库坝前水温监测装置和水库坝前水温监测系统。
背景技术
[0002] 由于受坝址区域的
气候条件、水库特征(库容、水深等)、水库运行方式等因素的影响，水库的坝前水温分布非常复杂，而水库的坝前水温又是确定
混凝土坝体
温度场的一个最重要的边界条件，水库的坝前水温直接影响到水库坝体的温度场、坝体形变等，同时又是评价水库水质、研究水库
水体生态环境中的物理、化学、小
气候变化的主要因素，对实测水库水温的分析研究有着非常重要的意义。
[0003] 目前，一般是通过在浮标船上安装监测装置对水库坝前水体进行温度监测。如图1所示，在浮标船1底部连接温度链2以监测浮标船1下方不同水深处的温度。同时，在浮标船1底部连接
钢丝绳3，在
钢丝绳3端部连接
船锚23，将船锚23沉入水底以将浮标船1固定在一定范围，从而将温度链2的
位置限制在预设范围。此时，浮标船1虽然受到水流、
风向等的影响会产生一定偏离，但是，由于受到钢丝绳3的牵制，且钢丝绳3没有过多冗余长度，浮标船1的偏离程度不会很大，温度链2仍会处于预设范围内。但是，当水库水位下降时，特别是当水库水位下降到一定程度后，由于浮标船1也会跟随水库水位下降，钢丝绳3将会具有较大的冗余长度，此时，浮标船1受到水流、风向等的影响就容易产生大幅偏移，使温度链2偏离预设范围，导致温度链2在水平方向上的实际监测位置与预设监测位置不一致，从而导致监测数据不准确。实用新型内容
[0004] 本实用新型主要目的在于，提供一种水库坝前水温监测装置和水库坝前水温监测系统，以解决采用
现有技术手段监测水库坝前水温时浮标船受到水流、风向等的影响容易产生大幅偏移，使温度链偏离预设范围，导致监测数据不准确的问题。
[0005] 本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[0006] 一种水库坝前水温监测装置，包括用于固定在水库坝前水体表面的浮标船，所述浮标船的内部安装有RTU
数据采集单元、移动通信模
块、
蓄电池，所述浮标船的底部连接有温度链，所述温度链包括总线，所述总线上沿其长度方向间隔安装有若干温度
传感器和若干
配重块，其中，最下方的配重块位于最下方的温度传感器的下方，所述
蓄电池用于为所述RTU数据采集单元、所述移动通信模块和所述温度传感器供电，所述温度传感器连接所述RTU数据采集单元，用于将感测到的温度
信号发送到所述RTU数据采集单元，所述RTU数据采集单元连接所述移动通信模块，用于将所述温度信号转换为温度数据后将所述温度数据发送到所述移动通信模块，所述移动通信模块用于将所述温度数据通过无线方式发送出去，所述水库坝前水温监测装置还包括刚性伸缩杆，所述伸缩杆竖直设置在水体中，所述伸缩杆的底端固定在水体底部，所述浮标船的底部固定连接在所述伸缩杆的顶端，当所述浮标船随水库水位的变化而上下浮动时，所述伸缩杆随所述浮标船的上下浮动而上下伸缩。
[0007] 进一步地，所述浮标船的上表面安装有
太阳能电池板，所述浮标船的内部安装有充放电
控制器，所述充放电控制器与所述
太阳能电池板、所述蓄电池、所述RTU数据采集单元、所述移动通信模块和所述温度传感器连接，所述
太阳能电池板通过所述充放电控制器为所述蓄电池充电，所述蓄电池通过所述充放电控制器为所述RTU数据采集单元、所述移动通信模块和所述温度传感器供电。
[0008] 进一步地，所述RTU数据采集单元包括至少一个NDA1403型数据采集智能模块，所述NDA1403型数据采集智能模块与所述温度传感器连接。
[0009] 进一步地，所述移动通信模块为基于GPRS和/或GSM的移动通信模块。
[0010] 进一步地，所述温度传感器为
不锈钢外壳封装，并通过导热
密封胶密封。
[0011] 进一步地，所述总线的底端连接有压
力式水位传感器，所述压力式水位传感器与所述RTU数据采集单元连接。
[0012] 一种水库坝前水温监测系统，包括如上所述的水库坝前水温监测装置，还包括数据监测中心，所述数据监测中心包括短信
服务器、
防火墙服务器、交换机、
数据库服务器、Web服务器、应用程序服务器；
[0013] 所述短信服务器通过无线与所述水库坝前水温监测装置的移动通信模块通信，所述防火墙服务器通过互联网与所述短信服务器连接通信，所述应用程序服务器和所述Web服务器与所述防火墙服务器连接通信，所述数据库服务器通过所述交换机与所述防火墙服务器连接通信。
[0014] 进一步地，所述短信服务器基于GPRS和/或GSM通信。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型提供的水库坝前水温监测装置和水库坝前水温监测系统，通过设置刚性伸缩杆，将伸缩杆竖直设置在水体中，伸缩杆的底端固定在水体底部，浮标船的底部固定连接在伸缩杆的顶端，当浮标船随水库水位的变化而上下浮动时，伸缩杆随浮标船的上下浮动而上下伸缩。由于刚性伸缩杆竖直设置，只能上下伸缩，不会像钢丝绳那样随受力影响而发生明显形变，因此浮标船即使受到水流、风向等的影响也不会产生明显偏离，而只会随着水位的变化而上下浮动，温度链始终都处于预设范围，确保了温度链在水平方向上的实际监测位置与预设监测位置始终一致，从而确保了水库坝前水温监测数据的准确性。
附图说明
[0016] 图1是现有技术中浮标船的偏离原因示意图；
[0017] 图2是本实用新型
实施例提供的水库坝前水温监测装置的结构示意图；
[0018] 图3是本实用新型实施例提供的水库坝前水温监测装置的放大结构示意图；
[0019] 图4是本实用新型实施例提供的水库坝前水温监测系统的组成原理示意图。
具体实施方式
[0020] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细说明。
[0021] 结合图2至图4所示，本实用新型实施例提供的水库坝前水温监测装置，包括用于固定在水库坝前水体表面的浮标船1，浮标船1包括浮体21和顶盖22，顶盖22盖设在浮体21上，形成浮标船1的内部空间。浮标船1的内部安装有RTU数据采集单元8、移动通信模块12、蓄电池11，具体安装时，可将RTU数据采集单元8、移动通信模块12、蓄电池11等安装在预装在浮标船1内部的安装
支架上。浮标船1的底部连接有温度链2，温度链2包括总线20，总线20上沿其长度方向间隔安装有若干温度传感器7和若干配重块5，其中，最下方的配重块5位于最下方的温度传感器7的下方。配重块5用以将总线20拉直，使总线20在水体中竖直垂下，以确保各温度传感器7在同一位置的不同水深处。可在总线20上沿其长度方向间隔设置多个配重块5，以确保当水库水位发生变化导致浮标船1上下浮动时，总线20都能保持竖直。温度传感器7的作用是监测其所在位置的水温，通过在总线20上沿其长度方向间隔安装若干温度传感器7，从而监测到不同水深处的水温数据。RTU数据采集单元8主要执行数据采集作用，通过与各温度传感器7连接以采集各温度传感器7的检测信号，并将其转换为相应数据。
[0022] 蓄电池11用于为RTU数据采集单元8、移动通信模块12和温度传感器7供电，温度传感器7连接RTU数据采集单元8，用于将感测到的温度信号发送到RTU数据采集单元8。各温度传感器7通过防水专用
电缆连接至RTU数据采集单元8。RTU数据采集单元8连接移动通信模块12，用于将温度信号转换为温度数据后将温度数据发送到移动通信模块12，移动通信模块12用于将温度数据通过无线方式发送出去。
[0023] 水库坝前水温监测装置还包括刚性伸缩杆4，伸缩杆4竖直设置在水体中，伸缩杆4的底端固定在水体底部，浮标船1的底部固定连接在伸缩杆4的顶端，从而防止浮标船1被水流带走或被风吹走。当浮标船1随水库水位的变化而上下浮动时，伸缩杆4随浮标船1的上下浮动而上下伸缩。由于刚性伸缩杆4竖直设置，只能上下伸缩，不会像钢丝绳那样随受力影响而发生明显形变，因此浮标船1即使受到水流、风向等的影响也不会产生明显偏离，而只会随着水位的变化而上下浮动，温度链2始终都处于预设范围，确保了温度链2在水平方向上的实际监测位置与预设监测位置始终一致，从而确保了水库坝前水温监测数据的准确性。
[0024] 浮标船1的上表面安装有太阳能电池板9，浮标船1的内部安装有充放电控制器10，充放电控制器10与太阳能电池板9、蓄电池11、RTU数据采集单元8、移动通信模块12和温度传感器7连接，太阳能电池板9通过充放电控制器10为蓄电池11充电，蓄电池11通过充放电控制器10为RTU数据采集单元8、移动通信模块12和温度传感器7供电。
[0025] RTU数据采集单元8包括至少一个NDA1403型数据采集智能模块，NDA1403型数据采集智能模块与温度传感器7连接。NDA1403型数据采集智能模块用于自动采集各类振弦式仪器的信号，测量
精度高、功能齐全、抗干扰能力强、运行稳定。可用于水工
建筑物、高边坡、道路、
桥梁、隧洞等使用环境恶劣的安全监测工程。
[0026] 技术指标：
[0027] (1)测点容量：16通道/32通道。
[0028] (2)测量精度：时基精度±0.005％(0℃～+50℃)，温度±0.5％FSR。
[0029] (3)
分辨率：
频率0.1Hz，温度0.1℃。
[0030] (4)测量时间：每通道2～4秒。
[0031] (5)通信
接口：EIA-485，屏蔽双绞线，1200bps，大于3km；光纤、无线和共用电话网通信方式备选。
[0032] (6)数据存储容量：大于300测次。
[0033] (7)
工作温度：-20℃～+60℃可选。
[0034] 储藏温度：-20℃～+70℃。
[0036] 具体地，RTU数据采集单元8可采用DAU2000数据采集单元。DAU2000数据采集单元主要组成部件有：NDA系列智能数据采集模块、NDA专用不间断电源、NDA通信模块、防潮加热器和多功能分线排等部分，这些部件安装在一个密封箱内，密封箱防护等级IP56，耐水压0.3MPa。
[0037] (1)采用标准RS-485
现场总线20，支持32个
节点，支持光纤通讯模式，支持IEC104电力远动通讯控制协议。
[0038] (2)每个测量单元的通道数：8～32个通道；
[0039] (3)
采样对象：可采集各类型
传感器数据，包括CCD式、
电阻式、压阻式、电感式、振弦式(国内外、单双线圈)，电容式、电位器式、RS485总线20式等传感器；此外还可采集输出为
电流、
电压等带有变送器的传感器；
[0040] (4)测量方式：定时、间断、单检、巡检、选测或任设测点群；
[0041] (5)采样时间：2S～5S/点；
[0042] (6)适应工作环境：温度－25℃～+60℃，湿度≤95％；
[0043] (7)系统具有防雷、电功能；
[0044] (8)数据存储容量：大于1000测次。
[0045] 移动通信模块12为基于GPRS和/或GSM的移动通信模块12。其主要技术指标如下：
[0046] 主要技术指标如下：
[0047] 支持通话或紧急呼叫；
[0048] 支持全速率，增强全速率和半速率；
[0049] 支持QCELP 13k音频编解码(CDMA部分)；
[0050] 支持回声抑制和噪声消除功能；
[0052] GPRS数据：
[0053] GPRS Class 10；
[0054] 编码方案：CS1-CS4；
[0055] 符合SMG31bis技术规范；
[0056] CDMA 1x数据：
[0057] 支持IS 707数据业务；
[0059] 支持Class 2.0Group 3传真；
[0060] CDMA 2000扩频机制：
[0061] 符合IS-95A、IS-95B CDMA空中接口标准；
[0062] 接口：
[0063] 天线接口50欧姆/SMA接头；
[0064] SIM/UIM卡3V；
[0065] 串行数据及配置接口：
[0066] 类型RS-232/RS-422/RS-485/TTL；
[0067] 数据速率：300～57600bits/s；
[0068] 接口
端子：可插拔式接线端子，间距：3.5mm，12Pin
[0069] 音频接口：
耳机和麦克风(特别定制的产品支持)
[0070] 基本功能：
[0071] GPRS部分：
[0072] 支持双频GSM/GPRS；
[0073] 支持使用STK卡；
[0074] 符合ETSI GSM Phase 2+标准；
[0075] CDMA部分：
[0076] 支持800MHz双频；
[0077] 支持使用UIM卡；
[0078] 符合FCC/SAR和CDG 1/2&3标准；
[0079] 支持RS-232/422/485接口，或TTL电平接口；
[0080] 使用方便、灵活、可靠；
[0081] 数据终端永远在线。
[0082] 增强功能：
[0083] 透明数据传输与协议转换；
[0084] 支持虚拟数据专用网；
[0086] 数据传输支持单通道单中心或多通道多中心；
[0088] 支持图形界面远程配置与维护(由数据中心集中管理)；
[0090] 支持音频接口，方便功能扩充(需定制)；
[0091] 优化电磁兼容设计，适合电磁环境恶劣和要求较高的应用需求；
[0092] 采用先进电源技术，供电电源适应范围宽，提高设备的
稳定性；
[0093] 采用可插拔式接线端子，适合工控行业应用；
[0094] 支持外部电源控制。
[0095] 为保证监测装置能在雷电、暴雨、停电等恶劣条件下可靠、正常的工作，太阳能电池板9的功率、蓄电池11的容量以及充放电控制器10根据以下因素选配：
[0096] 保证在45天连续阴雨天气情况下，能维持监测装置正常工作，在连续45天阴雨天气后，能在10天时间内，将蓄电池11电量充满。
[0097] 温度传感器7为不锈钢外壳封装，并通过导热密封胶密封。不锈钢外壳壁厚0.2mm，具有很小的蓄热量，再加上导热密封胶的高导热性，从而使温度传感器7对温度的响应具有极小的延迟，大大提高了检测效率和灵敏度。
[0098] 总线20的底端连接有压力式水位传感器6，压力式水位传感器6与RTU数据采集单元8连接，用于监测浮标船1所在位置的水位高低。
[0099] 本实用新型还提供了一种水库坝前水温监测系统，包括如上的水库坝前水温监测装置，还包括数据监测中心，数据监测中心包括短信服务器13、防火墙服务器16、交换机18、数据库服务器19、Web服务器17、应用程序服务器15。短信服务器13通过无线与水库坝前水温监测装置的移动通信模块12通信，防火墙服务器16通过互联网14与短信服务器13连接通信，应用程序服务器15和Web服务器17与防火墙服务器16连接通信，数据库服务器19通过交换机18与防火墙服务器16连接通信。短信服务器13通过无线接收水温监测装置通过其移动通信模块12发送的各温度传感器7的温度数据，温度数据通过互联网14、发送到防火墙服务器16，经防火墙服务器16和交换机18后存储到数据库服务器19中。用户通过其客户端可以
访问应用程序服务器15，通过浏览器访问Web服务器17，以从应用程序服务器15和Web服务器17访问所需数据。短信服务器13基于GPRS和/或GSM通信，通过GPRS和/或GSM接收各传感器的温度数据。
[0100] 上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
