GBT11830-1989水文测报装置遥测水位计.pdf 12页

'中华人民共和国国家标准水文测报装置遥测水位计Equipmentsforhydrologicalmeasuringandreporting-RemotemeasuringwaterlevelrecorderGB11830-89水文测报装置是一个流域性的综合系统，遥测水位计是其组成部分，因此有它的相互接口关系，同时也是独立产品，可以在测站范围内遥测。它包括传感器、传输线以及显示记录等部件主题内容与适用范围本标准规定了遥测水位计的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则以及包装、标志、运输、贮存。本标准适用于江河湖泊、明渠、水库等自然水体中所应用的遥测水位计，是其研制、生产和使用的依据。2引用标准GBJ95水文测验术语和符号标准GBl.1标准化工作导则标准编写的基本规定GB1.3标准化工作导则产品标准编写规定GB9359水文仪器总技术条件3术语3.1水位传感器能将被测点水位参量实时地转变为相应电量信号的仪器。3.2遥测水位计能远距离显示或记录实时水位的仪器。其传感器可提供无线遥测装置接口。3.3水位真值在测站指流体或自然水体某点的实际水面高程。在室内检测则以设备规定的标准计量仪器示值作为真值3.4误差仪器在规定的环境条件下它所遥测的水位值与真值之差的绝对值即为误差。仪器标定的误差是指室内检测误差，实用中应加上安装面的误差，测井外受流速、含沙量、温度等影响导致与井内水面不一致的误差，称为使用总误差。3.5平均无故障工作时间(MTBF)对可修复的产品，是指一个或多个产品在它的使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间与故障次数之比。例如有m台产品参加运行，在正常 GB11830--89283运行累计t小时内共发生n次故障，则艺右MTBF=1兰生一(1)儿式中:MTBF—平均无故障工作时间，h;‘—第:台仪器正常运行累计时间，h;n—m台仪器发生故障的总次数。3.6数据有效率水文测验的资料主要指规定时间序列的水文数据，其可靠性可用数据有效率来表达，即通常以年汛期作为统计时间，其表达式为:记录到符合精度的数据次数数据有效率=(2)规定测报数据的总次数4遥测水位计分类4.1按传感器原理分类a.浮子式利用水的浮力升降浮子从而驱动传感器轮运转，将被测水位转换成可测信号。有用于直井和斜井两种型式;b.跟踪式用电机作动力，驱动浮子或测针跟随水面运动，并同时带动传感器轮运转，将被测水位转换成可测信号;c.压力式通过测量水体压力来测定水位。有气泡式和固态压阻式两种型式;d.声波式用声波(或超声波)反射测距的原理来测定水位。有气介式和水介式两种型式。4.2按传感器输出信号分类a，增量式按分辨力的要求，每增减一定水位值即发出一次信号常有可逆增量、三态增量、四态增量等方式;b编码式将水位数据转换成“o","1”数字量，并编成不同码制输出，一般有8421码、格雷码、余三码、等比码等;c.电模拟量式将水位值转变成相应的电量输出。如压阻式传感器、自整角机同步传动等方式;d.电数字量式将水位值转变成时间间隔量或频率量，均可以数字量输出，如声学水位计等。4.3按记录方式分类a.模拟记录用数模记录仪进行过程线记录;b.打印记录用定时打印机进行数据记录;c.穿孔记录用穿孔(或黑色点线)进行数据记录，并能进人计算机;d.固态记录用集成电路贮存器进行数据记录，并能进人计算机;e.磁带记录用录音磁带记录水位数据，并可进人计算机。5技术要求5.1使用环境条件(见表1)标准分享网www.bzfxw.com免费下载 284水文卷·水文仅器设备表1使用环境条件I组l组且组序号，~，之俞一}au室内环境野外环境恶劣环境工作温度一10~十40一10^+50一25-+50lC贮存温度一40-+60一40-+60一40-+602相对湿度(/0aRCH)::::::3大气压kPa86-10686-10656-86-1064水下温度C5-250-40水流速度m/50-30-56含沙量kg/m"0-10大于107波浪幅度0-10大于10振动频率8Hz，互‘3，厂:3振幅运输跌落高度sn】n250250250(重量小于IOkg)10水压力Pa等于1-5倍工作压力等于3倍工作压力准确度www.bzfxw.com::.，水位误差(按数据值计算)(见表2)表2遥测水位计误差值(m)标定误差温度漂移零点漂移级别分辨力重复性{非线性总误差(m/C)(m/月)01咖士0.003士0.0015士0.002士0.00205娜士0.01士0.0075士0.005士0.00501D01士0-02士0.015士0.01士0.010102+0.03+0.02+0.02十0.02有关误差的规定如下:a，上述误差的测试是以。-1Om室内标准水位台为依据，环境条件是室内常温，能测得全程均布95测点符合精度要求即可，不允许超误差集中在某一量程上;b.超过IOm以上量程的产品仍然按表2计算，允许采用4级精度。由于目前的测试条件达不到lom以上量程，要求测站使用时，每超过lom必须进行一次校核，可消除其累积误差;c.国家站网上使用，要求测井内外水位相差不大于lcm，比测时，允许95测次的使用总误差不大于士3cm，但系统误差应不大于士2cm5.2.2计时误差和时间标准记录水位数据必须有相应的时间记录，其分辨力以“分”为单位，以北京时间为标准，允许误差见表30 GB11830-89285表3计时机构综合误差记录周期综合误差计时机构持续运行时间综合误差计时机构持续运行时间(d)(in/d)(d)一‘己AN(d)期(min/d)(d)1士3月士12/18030士4/30:::土15/360:::90士9/901.1003555.3输出接口5.3.1增量型式传感器随水位的变化，按最低分辨力的变量发出信号，其信号可以是开关通断状态，也可以是电脉冲(包括直流脉冲和交流组合脉冲)。信号的基本要求:a.能适用于涨落变化和波浪的频繁往返重复运动;b.能适用于极慢变率(为lcm/d)和极快变率(为30cm/s)的条件下信号无差错。5.3-1.1增量型的信号制式推荐以下三种:a.可逆计数式传感器给出两组信号，一组为增量信号，另一组为涨落状态信号，一般为五根信号线。可逆计数器可输出BCD码;b，三态增量式传感器给出三组归零脉冲，按三组信号状态的序列来区别水位涨落信号线为4根，采用三进制循环计数电路3"n的步进电机来执行记录运转，也可转换成BCD码输出;c.四态增量式传感器只有二组开关信号，可以组成00,01,11,10四种状态，信号www.bzfxw.com线为三根，需通过较为复杂的逻辑电路转换成BCD码输出。5.3-1.2信号输出格式如下十进制数可逆式增量信号状态信号可逆式增量信号占空比单线为1;3，状态信号的转换过程最大允许间距为1个字距，不允许重叠勺”状态。允许波形有抖动不态增量信号三态信号占空比同方向转动为1:6。允许波形有抖动标准分享网www.bzfxw.com免费下载 286水文卷·水火仪器设备续表十进制数四态增量信号四态信号占空比同方向转动为1:1.波形不允许二线同时有中断5.3.2数据编码型式将水位实时数据转换成二进制编码。编码可以是全量程的，也可以是低位编码，高位计算机推算。BCD码为8421码，并可带奇校验码。本标准推荐的码制见表40表4数据编码的码制，蝙ti#}+101234s6BCD码0000000100100011010001010110格雷码0000000100110010011001110101余三反射码0000011001110101010011001101www.bzfxw.comt}}+l78s1011BCD码0111100010010001000000010001格雷码01001100110111111110余三反射码11111110101001101010011011105.3.3电模拟量型式凡输出与水位成函数关系的电压、电流、电阻、电容、电感等模拟量信号，应在水位计中处理成实时正确的水位值，以BCD码输出5.3.4电数字量型式凡输出的时间脉冲间隔信号、频率信号等，应与水位成函数关系，并在水位计中处理成实时水位的正确值后，以BCD码输出。5.4接口匹配要求5.4.1机械接触式凡机械触丝、触点、电刷等开关量，其导通为“1”状态正逻辑，接触电阻不大于0.552,断开为“0”状态，绝缘电阻不小于lOM52，开关承受电压不小于24V,电流不小于lOmA，触点(丝、片)要求用贵金属(或镀层)制成。5.4.2电路输出高电平为“1”状态，输出电流。.OlmA。低电平为“。”状态，吸收电流不大于0.3mA。高低电平值优先推荐CMOs电平和TTI电平5.4.3电缆传输要求采用良好的屏蔽电缆。传输电缆的长度应保证其阻抗不大于1000, GB11830-89287绝缘电阻应大于lOMEZ,5.4.4接口电阻二次仪表接口端可以采用隔离接口，也可采用低阻抗接口，其接口电阻一般不大于1ook,Q。所接回路中如有电感器件，必须采取消除由于电感电容产生的高电压高电流的措施。5.4.5采样门锁为了防止在采样时信号发生变化，传感器可给出采样指令信号，在此信号之内采样，数据是不变的。5.4.6接插件与接线要求各端机之间的接插件或电缆接线，均需采取防水、防潮结构。线间绝缘电阻大于lOMSZ5.5变幅与变率5.5.1测量范围:a.0-10m适用于沿海平原地区;b.0-20m适用于中小河流;c.0-40m适用于江河及水库;d.0-100m适用于大型水库及深井。5.5.2高程预置水位读数一般以流域或全国统一的基面为零点，在中上游或山区本身地面高程较高，仪器可设置“零点高程预置”功能。以满足更大量程范围的使用。5.5.3水位变率www.bzfxw.com一般变率:测井中没有波浪影响可采用0^-0.8cm/s决速变率:测井中有一定波浪或其他特定条件采用。-30cm/so5.5.4波浪抑制测井是抑制波浪的有效措施，但并不能完全消除，在多沙河流只能少量抑制。有些水位计必须满足有波浪的条件下使用，为了使输出数据稳定，仪器中采取一定的波浪抑制方法，常用的方法有:a.阻尼法有引压管阻尼、机械调速阻尼、以及电子电路阻尼。阻尼时间可选择l,5,10。等;b数字滤波可采用连续等时距采样，算术平均计算。采样时段可选择10,20,60s,时距可选择0.2,0.4,1.2s;c.速率鉴别由于水位的自然涨落极慢，与波浪的速率差几个数量级，因此可在电路上进行频率鉴别，将阵发性的、突变性的以及高频(即波浪)数据予以消除。5.6机电参数5.6.1机械参数用机械传动的遥测水位计，应在技术文件中给出以下参数:a，转动力测水位轮的最大阻力点的启动力一般不超过70g为优，并给出水位轮的直径以及浮子直径;b温度参量即温度在一10-+50"C，对悬索、水位轮、浮子的线性变量;c.传动空程间隙和水位轮公差最大值;d.差重参量水位由最高到最低两个极端状态时，悬索(或带)的重量转移。并给出平衡锤人水后的差重。标准分享网www.bzfxw.com免费下载 288水文卷·水文仪器设备5.6.2电气参数a.功耗静态功耗、动态功耗、脉冲功耗，并给出加电工作时间过程;b.电压电流给出各部分的电压、电流及允许最大变化范围;c，环境温度与电参数的相应关系;d.输人输出特性与匹配参数，各输出端子的脚号及功能5.7显示与记录将传感器输出的电信号，传至测站终端进行计量显示和记录。5.7.1显示方式a.机械数字显示如计数器数字轮显示，指针式显示;b.数码管显示常用液晶显示器、发光管显示器等;c显示屏如各种微型计算机所配备的显示屏进行数据表格或图形显示5.7.2记录方式a.图形记录一般以纵坐标为时间，横坐标为水位，进行过程模拟记录;b.打印记录一般选用间隔时间为5,15,30,60min定时打印，打印格式为:XXXXXXXXXX前2位为“日”序号，第3位到第6位为“时”、“分”，最后A位为水位值。在短期记录中可以不记‘旧”序号。在需要预置高程的仪器可以用五位;c.电存贮记录磁性类有磁带、磁盘、磁泡记录。集成电路类有RAM,EPROM,EEP-ROM等记录方式。任何方式均需带时标信息，接口标准按计算机要求规定;www.bzfxw.comd.穿孔纸带记录记录中必须有引导定位孔、时标孔、水位代码孔。孔距、孔径等，根据计算机接口要求而定，时段间隔可参照“打印记录”。5.7.3处理功能显示与记录器包括以下功能:a.检错、纠错功能;b.消除波浪功能显示记录平均水位;c.数据压缩功能对于长时间没有水位变量的过程，可进行压缩，以最少的数据量能完成预定时段的数据过程为智能产品。5.8控制传输5.8.1控制方式a，增量自报水位每变化lcm时，传感器主动向遥测终端报告一次，可以是增量脉冲，也可以是实时数据;b，定时遥测由终端显示器在预定的时间发出指令信号，传感器即发出实时数据;c.随机查询根据观测人员的需要随时发出指令，控制传感器发出实时数据。5·8.2传输方式a.并行传输用有线多芯电缆，可以传输瞬时的数据，常用于系统中或近距离遥测;b串行传输将数据量编成二进制代码，用双芯屏蔽线进行串行编码传输，其调制方式可参照水文测报系统。5.，电源与防雷5.9.1电源采用直流电池或带太阳能充电作为仪器电源交流电源也可作为充电用，一般将充电池与使用电池分开，不宜采用随机浮充方式。对低功耗的仪器其电池容量一般可 GB11830--892吕，供给35天满负荷运行的电力。5.9.2电压与功耗电源电压采用6V和12V，优选6V.允许偏差十10%，-20%为佳。整机值守电流(即时钟与值守电路)，一般应小于0.5mA工作电流应随其功能不同而异，也要求低功耗为优5.9·3防雷要求a，仪器及电路要与大地绝缘，传输线除屏蔽层与大地可接触外，其余芯线必须悬浮;b.传输线对信号传输电缆一般采用埋地铺设管子，短距离的也可采用架空线，在雷电较多的地区可采用信号接口隔离措施;c.避雷针按电力部门要求架设。5.10可靠性5.10.1MTBF一般按运行时间计算:类别一级一类别一级二级传感器40义10,ZOX1n=记录器40X10020丫lo=显示器80冰10,40火10"遥测水位计lfi只10380冰10,5.10.2MTBF也可按每天涨落水位2.4m，每小时打印一次，折算成机械动作次数计算www.bzfxw.com类别一级一类别一级二级传感器40X10"20x10^打〔p记录器40x刊320X10"5.10.3生产过程中需进行可靠性试验，可不做野外试验，其要求如下:a.机械类产品(包括机电结构)，按连续运行20X10‘次无故障为二级品，40X10‘次为一级品，打印机分别为20X10"次与40X10"次;b电子类产品加电运行在额定电压增高20写，室温条件下连续运行240h无故障为合格，480h为优质。5.10.4数据差错率整机室内连续运行中允许差错率不大于1X10s次5.10.5有效率在连续运行一个汛期中，正常工作条件下平均单站采集数据的有效率应不低于95%p5.10.6故障判断在规定的条件下运行中，凡失去应有功能和精度，如不进行人工维修不能恢复时，作为故障。如偶然有错能自动恢复，则作为差错。6试验方法6.1主要测试设备a.十米水位测试台;b.波浪模拟测试专用设备;c.故障及误码信号测试仪;d.流速仪水槽或动水槽;标准分享网www.bzfxw.com免费下载 290水文卷·水文仪器设备e.水压力试验专用设备;f.高温试验箱;9.低温试验箱;h.高温高湿试验箱;1.时钟测试仪;」.电气参数测试仪表:万用表、同步示波器、专用译码器;k.机械参数测试仪表。6.2试验要求和方法6.2.1环境条件试验(技术要求5-1)a.对温度、湿度、大气压、振动、跌落等项目，其试验方法可按照GB9359-88中有关环境试验方法进行，测试目的是考核产品在此条件下的功能;b，对流速、含沙量、水压力项目，其综合因素的试验，一般在天然河流中进行，并进行对比观测，测定其功能和误差。也可在室内专项试验设备和流速仪水槽、浑水池、静水压力容器中进行单项试验，测定此种条件下给传感器带来的干扰、误差以及功能影响等。6.2.2精度试验(技术要求5-2)a，标定误差、分辨力、重复性、非线性等项目，试验方法应在国家认可的十米水位台上进行。按规定变率任选高、中、低中一档进行，测lom往返一次，每米1-2个测点，经计算分析后得出各项数据，应符合5.2项规定。对电子类型的传感器，需间隔7天以上重复进行一次水位台试验，即可考核其温度和时间的稳定性及漂移量。对温度有明显影响的还需进行温度试验，并进行高低温贮存后，恢复常温再进行水位台测试，以考核其稳定性对机械类产品可不测试温漂、时漂(即零漂)以及非线性和重复性，应测定空程间隙回差;测试中各分项误差只作参考，以标定总误差作为验收标准。b.计时误差测定在室温条件下一般可运行1^-2个周期，应满足表3中规定的要求6.2.3输出及接口测试(技术要求5.3和5-4)a.功能测试用其自带的显示记录器进行人工手动，测试其全量程，机械产品在进位转折点往返重复数十次，不允许发生数据差错;b.电平测试可用数字万用表测量，各输出端线状态应正确无误;c.接触电阻及绝缘电阻用数字万用表测定，应满足5.4.1要求;d.波形测试用同步示波器，手拨动发出信号，观测其波形，应符合5.3中有关要求;e码制测定用专用译码器可测定其码制，并串接电阻负载可测定其传输负载能力;f.接插件防潮试验在高温高湿箱中，测定其输出线的绝缘度，应符合5.4.6要求。6.2.4变幅与变率测试(技术要求5-5)a.用手拨动传感器(机械式)，用自身显示器(电子显示器)，观测全量程，功能正常，机械计数与电子显示必须一致对于超声波，压力式目前只作lom以内量程的测试;b.高程预置功能，可在本机上进行，达到高位输出的功能; GB11830-89291c.水位变率测试，水位变率小于40cm/min时可在水位台上和精度测试时进行，大于此变率的，应用专用机械传动装置(主要对机械式传感器)进行测试，当转速达到最大值时，仪器功能应正常，不得产生差错或累计误差。6.2.5波浪测试(技术要求5.5.4)a.波幅小于l0cm的浪高，按每分钟大于6次的频度可在水位台中进行模拟性造波，测定仪器的消波能力;b.波幅大于l0cm时，需在专用的模拟装置上或造波水池中进行测试，测定其消波能力。6.2.6机电参数测试(技术要求5-6)a.转动力矩按5.6.la规定，两边挂重lkg的条件下，单边再加重计算其启动力;b.温度参量将被测零部件在烘箱中加热，升温30C.测量加热前后的变形量。体积大、长度太长的零部件可以用理论计算提出数据，不作实际测试;c.空程间隙在室内水位台或小型水体中进行，测定正反转最大空程间隙，应小于“重复性”指标;d.悬索(带)差重量可通过计算得知;e.功耗分别测定静态值守电流、脉冲电流、动态工作电流以及各过程的电流持续时间，持续时间小于。.Is时可不计;f.温度与电气参数的关系主要测定高温时的电流参数。6.2.7显示与记录功能测试(技术要求5.7.1,5.7.2)a.显示功能测试与精度测试((6.2.2)和输出功能测试((6.2.3)结合进行;b.记录测试需在室内运行1-2个记录周期，长周期(一个月以上)记录可压缩至一个月进行(指批量生产)，试验时每天给100^200次新的输人量，作为已知数据，按不同间隔时间分别进行自动记录，必须达到定时精度符合要求，数据正确，功能正常;c.电(磁)存贮记录及穿孔记录参照上述方法，连续记录一个月以后进人计算机显示和打印，必须和输人已知值一一对应无误;d数据处理功能按产品给定的功能进行模拟测试，在室内进行，功能正常即可。6.2.8控制与传输测试(技术要求5-8)a.增量自报结合6.2.2,6.2.3条进行;b.定时自报结合6.2.7条进行;c随机查询结合6.2.3条进行;d.传输方式结合6.2.3条进行。6.2.，电源与防雷(技术要求5.9)按+10%，一20%的要求进行电源拉偏试验，测试产品功能，必要时同时考核精度。6.2.10可靠性试验(技术要求5.10)a.机械产品可按动作次数进行，一般以变化lcm为一次，在专用设备上进行，按中等速率，运行2万、5万、20万、50万次按5.10.2条要求考核，并满足5.10.4条要求;b.电子产品按5.10.3条要求进行，并再进行一次精度复测，符合5.2条为合格;c.无故障工作时间(MTBF)及有效率试验，试验产品不少于5台，试验时间不少于标准分享网www.bzfxw.com免费下载 292水大卷·水文仅器设备汛期6个月，统计发生故障次数(n)各台正常运行时间分别为t=ti,⋯、t，按3.5条定义计算MTBF，应满足5.10.1要求。7检验规则7.1出厂检验7.1.1批量生产的仪器，应逐台进行出厂检验7.1.2出厂检验由制造厂质量检验部门按产品试验方法6.2.2,6.2.3,6.2.7,6.2.8条进行。7.1.3每台仪器须经制造厂质量检验部门检查合格后，并附有合格证，方能出厂7·2型式检验7.2.1仪器在下列情况下应进行型式检验:a.新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定;b.正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时;c.正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验;d.产品长期停产后，恢复生产时;e.出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时;f.国家质量监督机构提出进行型式检验要求时7.2.2型式检验由制造厂质量检验部门按本标准进行全部试验。7.2.3型式检验的样品应从经出厂试验合格的仪器中随机抽取2肠--3%进行，但不得少于3台。7.2.4可靠性试验只在产品鉴定时进行，或在质量及性能提高后进行，生产中的型式试验可以不做可靠性试验7.2.5检验结果的判定在型式检验中，有两台不合格时，则判该批型式试验不合格，有一台不合格时检测应加倍抽取，再进行不合格项目复验，其后仍有不合格时，则判该批型式试验不合格。对该批不合格产品应分析原因，采取措施进行反修后，重新抽取样机进行第二次型式试验，若合格则确认该批型式检验合格，若仍不合格，则认为该批型式检验不合格，应停止试验，待改进后再申请检测。7.2.6经讨型式检验的仪器需更换易损件，并经出厂试验合格后，方能出厂。8包装、标志、运输、贮存8.1每台仪器必须有铭牌，其内容为:仪器型号、名称、商标(或制造厂)、出厂编号或出厂年月。8.2仪器必须进行内外包装，符合铁路、航空包装运输要求。8.3内包装箱中必须有产品说明书、检验合格证以及装箱单，并有防潮性包装措施。8.4产品应能满足正常的空运、海运、铁路、公路运输，但需在室内库房贮存，贮存条件按产品规定的温湿度，并不得有酸、碱、强腐蚀性物质8.5产品从发货日起一年内，凡属质量故障时，应由厂方无偿进行维修或更换 GB11830-89293附加说明:本标准由中华人民共和国水利电力部提出。本标准由水利电力部南京水利水文自动化研究所归口。本标准由水利电力部南京水利水文自动化研究所负责起草。本标准起草人:周益棋、康文淑。本标准委托南京水利水文自动化研究所负责解释。标准分享网www.bzfxw.com免费下载'