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地下水位監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸,需通過 “傳感器數(shù)據(jù)采集 - 數(shù)據(jù)處理 - 傳輸鏈路搭建 - 平臺接收解析" 的完整流程,結(jié)合無線與有線傳輸方式,確保數(shù)據(jù)實時、準確傳遞至目標平臺。
首先是傳感器數(shù)據(jù)采集與處理環(huán)節(jié),地下水位監(jiān)測設(shè)備的核心是水位傳感器,常見類型包括投入式液位傳感器、超聲波液位傳感器、壓力式液位傳感器。投入式液位傳感器通過電纜沉入監(jiān)測井內(nèi),直接接觸水體,將水位變化轉(zhuǎn)化為電信號(如 4-20mA 模擬信號);超聲波液位傳感器安裝在監(jiān)測井井口,通過發(fā)射超聲波信號測量與水面的距離,計算水位高度;壓力式液位傳感器則通過測量水體壓力間接計算水位。傳感器采集的原始信號傳輸至本地數(shù)據(jù)采集器,采集器對信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換,將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(如 RS485、TTL 數(shù)字信號),同時對數(shù)據(jù)進行初步處理,剔除異常值(如超出合理水位范圍的數(shù)據(jù)),添加時間戳與設(shè)備標識,形成標準化的數(shù)據(jù)格式(如 JSON 格式),為后續(xù)傳輸做好準備。
傳輸鏈路搭建是實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵,地下水位監(jiān)測設(shè)備主要采用無線傳輸方式,部分場景搭配有線傳輸,滿足不同環(huán)境需求。無線傳輸是主流方式,包括 4G/5G、LoRa、NB-IoT、衛(wèi)星傳輸。4G/5G 傳輸適用于有公網(wǎng)信號覆蓋的區(qū)域,數(shù)據(jù)采集器配備工業(yè)級 4G/5G 模塊,支持全網(wǎng)通,能自動切換網(wǎng)絡(luò)運營商,確保信號穩(wěn)定,數(shù)據(jù)通過加密協(xié)議(如 MQTT、HTTPS)上傳至云端平臺,傳輸延遲低(通常 5-10 秒),適合對數(shù)據(jù)時效性要求高的場景(如汛期地下水位監(jiān)測);LoRa 傳輸適用于短距離、低功耗場景,如工業(yè)園區(qū)內(nèi)的多個監(jiān)測井,通過 LoRa 模塊組成局域網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)匯聚至網(wǎng)關(guān),再由網(wǎng)關(guān)上傳至平臺,傳輸距離可達 3-5 公里,功耗低,能延長設(shè)備續(xù)航;NB-IoT 傳輸屬于低功耗廣域網(wǎng)技術(shù),適合偏遠區(qū)域且數(shù)據(jù)采集頻率較低(如每小時 1 次)的場景,運營商基站覆蓋范圍廣,無需自建網(wǎng)關(guān),成本較低;衛(wèi)星傳輸作為應(yīng)急備份,用于無公網(wǎng)信號的偏遠山區(qū),通過北斗或其他衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù),確保惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)不中斷。
有線傳輸適用于靠近建筑物、有市電供應(yīng)的監(jiān)測點,如廠區(qū)內(nèi)的監(jiān)測井,通過 RS485 總線或以太網(wǎng)電纜將數(shù)據(jù)采集器與本地監(jiān)控平臺連接,傳輸速率高、穩(wěn)定性強,適合大數(shù)據(jù)量傳輸(如同時傳輸水位、水溫數(shù)據(jù)),若需接入遠程平臺,可通過局域網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程上傳。
最后是平臺接收與解析,云端或本地平臺具備專用的數(shù)據(jù)接收接口,自動接收來自監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)流,對數(shù)據(jù)進行解密、校驗(驗證數(shù)據(jù)完整性與設(shè)備合法性),然后按照設(shè)備標識與時間戳分類存儲,同時通過數(shù)據(jù)解析算法將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為直觀的水位數(shù)值(如米、厘米),在平臺界面以圖表、數(shù)字形式展示,支持實時查看與歷史數(shù)據(jù)查詢,部分平臺還具備數(shù)據(jù)異常報警功能,當水位超出預(yù)設(shè)范圍時,自動發(fā)出預(yù)警,實現(xiàn)地下水位的實時監(jiān)測與管理。
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