微功耗无线智能液位监测终端技术参数

文档版本：V1.0

编制日期：2024年6月

适用型号：IWS-D-U1000

文档摘要

本文档为微功耗无线智能液位监测终端产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装使用、维护保养及应用场景。

1.技术参数：液位量程0~10m（超声波），全量程无盲区，分辨率1mm，精度±0.2%FS或3mm（取较大值），稳定性±0.15%FS/年。融合超声波液位传感器和高精度静压液位传感器，实现高精度全量程液位测量。防护等级IP68。内置高性能锂电池，标准模式下电池寿命3年以上。NB-IoT/GPRS/4G/Lora多种无线通信可选。离线数据最大存储100,000条，支持断点续传。

2.工作原理：融合超声波液位传感器和高精度静压液位传感器。日常管网液位测量利用超声波非接触测量特性，有效防止淤泥和水中杂质对传感器的堵塞和腐蚀破坏；在超声波盲区或满管状态下，静压液位传感器补充测量，实现全量程无盲区。

3.功能特性：超低功耗设计，内置电池自供电3年以上；超声波+静压双传感器融合，全量程无盲区；NB-IoT/GPRS/4G/Lora多种无线通信；离线数据自动存储100,000条，断点续传；蓝牙5.0配置（无需打开主机）；平台远程配置与升级；内置姿态、温湿度、照度传感器，实现设备状态异常监测；GNSS卫星定位；OLED显示。

4.安装方式：安装简单，无需专业技术人员，装好即可开始监测。

5.试剂消耗：无（纯物理测量，无需化学试剂）。

6.维护保养：内置电池供电，标准模式下可连续工作3年以上，基本免维护。

7.应用范围：适用于排水设施、积水点、蓄水池、排水管、排水口及河道的液位在线测量及预警，适合地表径流、浅流、非满流、满流、管道过载及淹没溢流等状态的水深或液位监测。

产品概述

1.1 文档说明

本文档为微功耗无线智能液位监测终端产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。

文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准，选配功能已在文中标注说明。

1.2 产品简介

本产品是一款专门针对雨水窨井、污水窨井等不具备供电、有线网络通信条件，环境恶劣的监测现场研发的集测量、处理、存储、传输与显示一体化的无盲区全量程低功耗工业级智能非接触式液位监测终端设备。

产品融合超声波液位传感器和高精度静压液位传感器，实现了高精度、全量程的液位测量。采用超低功耗技术，标准工作模式下电池寿命可长达3年以上。整机具有IP68防护等级，安装维护灵活方便。

2. 技术参数

2.1 液位监测参数

参数项规格说明

测量方式超声波液位传感器 + 高精度静压液位传感器（双传感器融合）

液位量程0 ~ 10m（超声波液位测量量程，特殊量程可定制）

盲区全量程无盲区

分辨率1 mm

精度传感器测量量程的 ±0.2%FS 或 3mm（取较大值）

稳定性±0.15%FS / 年

测量周期≤10s（可自定义5s ~ 24h）；外部电源供电模式下可实时测量

传输周期≤30min/次（NB-IoT），≤2h/次（2/3/4G），可自定义1min ~ 24h；预警、告警数据立即上传

2.2 无线通信参数

参数项规格说明

NB-IoTB1/B3/B8/B5/B20/B28（移动、联通、电信）

GPRSGSM850/900/1800/1900MHz（移动、联通）

4G1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz（移动、联通、电信）

Lora433M

2.3 电气特性

参数项规格说明

供电方式高性能锂电池（标配）/ 外部电源供电9~24V DC（选配）/ 太阳能供电18V/12W（选配）

供电电压3.6V（锂电池）

工作电流测量模式＜50mA；休眠模式＜30μA；GPRS传输＜0.8A；NB-IoT传输＜150mA；Lora传输＜50mA；4G传输＜0.8A

电池寿命标准工作模式下3年以上

2.4 工作环境条件

参数项规格说明

工作温度-20 ~ 75 °C

工作湿度0 ~ 100% RH（无凝露）

防护等级IP68

防盐雾通过认证

2.5 机械特性

参数项规格说明

主机外壳材质高强度玻纤

传感器材质聚酯、环氧树脂

主机尺寸长214mm × 宽114mm × 高193mm

传感器尺寸超声波Φ88mm×147mm、静压Φ27×120mm

整机重量约3.5Kg（含电池）

2.6 智能管理参数

参数项规格说明

姿态传感器量程0~180°（XYZ三轴），精度±1°

温度传感器量程-20~75°C，精度±1°C

湿度传感器量程0~100%RH，精度±5%RH@（20%~90%RH）

光照传感器量程0.001lx~10klx，精度±10%

卫星定位GNSS多定位系统，支持GPS或北斗定位

数据存储离线数据最大100,000条，支持断点续传

配置方式就地按键唤醒、蓝牙5.0配置、平台远程配置与升级

扩展接口RS-485（Modbus RTU）、模拟量0-5V/4-20mA、开关量输入

3. 系统组成与工作原理

3.1 系统组成

本产品由以下主要部件构成：

1.主机：包含微处理器、OLED显示屏、无线通信模块（NB-IoT/GPRS/4G/Lora）、蓝牙5.0模块、姿态传感器、温湿度传感器、光照传感器、GNSS定位模块、高精度实时时钟、锂电池及电源管理模块。

2.超声波液位传感器：用于非接触式液位测量。

3.高精度静压液位传感器：用于超声波盲区或满管状态下的液位补充测量。

3.2 测量原理

本产品融合超声波液位传感器和高精度静压液位传感器进行液位测量。

超声波测量原理：超声波探头向水面发射超声波信号，接收反射回波，测量超声波传播时间，结合温度补偿后的声速值，计算出探头到水面的距离，进而计算出液位高度。

静压测量原理：液体介质中，液体深度与当前深度液体所产生的压力成正比关系，通过硅压阻压力传感器测得压力值，转化为液位深度值。

3.3 双传感器融合技术

由于窨井大部分时间是非满溢状态，日常管网液位测量充分利用超声波非接触测量的特性，能有效防止淤泥和水中杂质对传感器的堵塞和腐蚀破坏，提高测量可靠性，减轻后期维护工作量。

在超声波盲区或满管状态下，静压液位传感器补充测量，两者融合实现全量程无盲区液位测量。

4. 功能特性

4.1 微功耗自供电设计

1.自带高性能锂电池组，无需任何取电施工。

2.标准工作模式下，续航时间不低于3年。

3.设备电量不足时，会实时发送低电量告警。

4.可选购太阳能等外接电源供电扩展模块。

4.2 双传感器融合测量

1.融合超声波液位传感器和高精度静压液位传感器，实现高精度、全量程液位测量。

2.日常利用超声波非接触测量，防止淤泥和杂质对传感器的堵塞和腐蚀。

3.独特的回波处理技术和先进算法，有效克服泡沫、喘动等现场干扰。

4.超声波探头内置温度传感器，实现测量值的实时自动温度补偿。

4.3 无线通信功能

1.支持NB-IoT、GPRS、4G、Lora多种无线通信方式可选。

2.高性能天线有效应对井盖屏蔽等因素。

3.可选贴片式物联网专用SIM卡，避免插拔式SIM卡生锈接触不良等故障。

4.4 数据存储与断点续传

1.离线数据自动存储，最大100,000条。

2.支持断点续传，通信恢复后自动补传历史数据。

3.支持平台远程手动历史数据读取。

4.5 蓝牙配置功能

1.通过蓝牙5.0进行设备配置，无需打开主机。

2.方便现场调试和参数设置。

4.6 平台远程管理

1.支持平台远程配置与升级。

2.支持GPS、互联网同步对时。

3.可通过手机、PC端查看监测数据、预警报警信息、设备状态、数据统计与分析。

4.7 设备状态异常监测

1.内置姿态传感器（XYZ三轴）：监测设备跌落、倾斜等异常。

2.内置温湿度传感器：监测内部环境改变。

3.内置光照传感器：监测结构被破坏等异常。

4.具有日常自检和QoS诊断功能。

4.8 卫星定位功能

主机可内置卫星定位模块，GNSS多定位系统，支持GPS或北斗定位，能对终端进行实时定位。

4.9 OLED显示功能

内置OLED显示屏，可通过就地按键唤醒，进行数据查看。

4.10 扩展接口

支持其他传感器接入，接口包括RS-485（标准Modbus RTU协议）、模拟量0-5V/4-20mA、开关量输入。

5. 安装指南

5.1 安装要求

1.安装简单，无需专业技术人员，装好即可开始监测。

2.配合AS-Link物联监控云平台软件可实现数据自动上云。

5.2 安装步骤

1.选择合适安装位置，确保超声波探头与水面之间无遮挡物。

2.固定设备，确保安装牢固。

3.通过蓝牙进行设备配置。

4.确认数据正常上传至平台。

6. 维护与保养

6.1 日常维护

1.本产品为微功耗自供电设计，基本免维护。

2.由于大部分时间是非接触式精确液位测量，有效防止淤泥和水中杂质对传感器的堵塞和腐蚀破坏，提高测量可靠性，减轻后期维护工作量。

3.定期通过平台查看设备运行状态和数据上传情况。

6.2 电池寿命

标准工作模式下，设备内置电池可连续工作3年以上。电池使用寿命受以下因素影响：

1.无线信号质量。

2.测量和传输频率。

3.无线通信方式。

4.扩展外接传感器数量和功率。

6.3 维护周期建议

维护项目建议周期说明

设备状态检查每月一次通过平台查看设备运行状态

电池状态监测每季度一次通过平台监测电池电量

传感器表面检查每半年一次检查超声波探头表面是否有污物

整机校验每年一次全面检查设备测量精度和功能

7. 应用范围

本产品适用于以下领域的液位在线监测场景：

1.排水设施监测：雨水窨井、污水窨井液位在线监测。

2.积水点监测：城市低洼地区积水深度监测。

3.蓄水池监测：蓄水池液位在线监测。

4.排水管监测：排水管道液位在线监测。

5.排水口监测：排水口液位在线监测。

6.河道监测：河道水位在线监测。

7.地表径流监测：地表径流水深监测。

8.满流及溢流监测：管道过载及淹没溢流状态监测预警。

8. 注意事项

1.安装时应确保超声波探头与水面之间无遮挡物。

2.电池、天线等不保修；支架等配件需另行购买。

3.电池使用寿命受无线信号质量、测量和传输频率、无线通信方式等因素影响，请根据实际需求合理设置参数。

4.传感器线缆长度标配为1m，如有特殊需求需额外申明。

5.传感器量程可定制，采购时需申明。

6.本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。

9. 常见问题处理

问题现象可能原因处理建议

数据无法上传网络信号不良或SIM卡问题检查网络信号强度，确认SIM卡状态

测量值异常探头表面污物或安装位置不当清洁探头表面，检查安装位置

蓝牙无法连接距离过远或蓝牙未开启靠近设备，确认蓝牙已开启

数据不上传传输频率设置不当或网络中断检查传输频率设置，确认网络连接

电池电量低使用年限到期或传输频率过高联系厂家更换电池，调整传输频率

姿态数据异常设备安装倾斜或松动检查设备安装是否水平、牢固

设备无法唤醒电池电量耗尽联系厂家更换电池

静压液位数据异常传感器堵塞或损坏清理静压传感器，检查是否损坏

本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。