ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЕДЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ

 

ООО «Водный горизонт» производит поставку, монтаж и обслуживание датчиков гидростатического давления (уровня) / температуры / электропроводимости (минерализации), автономных регистраторов данных и передатчиков 2G...4G / LoRa, которые применяются для ведения автономных наблюдений за состоянием подземных и поверхностных вод в скважинах и на гидротехнических сооружениях промышленных, добывающих, перерабатывающих, энергетических предприятий и государственных сетей мониторинга.

Производитель оборудования - швейцарский завод KELLER AG fur Druckmesstechnik (www.keller-druck.com) является разработчиком высокоточной пьезорезистивной технологии измерения давления и крупным поставщиком на рынке высокоточных датчиков гидростатического давления (уровня) и автономных измерительных систем.

1. Автономный регистратор уровня, температуры и электропроводимости серии DCX.

 Автономные регистраторы данных серии DCX измеряют и регистрируют с заданными или автоматически настраиваемыми интервалами абсолютное или избыточное гидростатическое давление (уровень), температуру и электропроводимость (минерализацию) воды, имеют типовые и заказные диапазоны измерения уровня до 300 (опционально до 700) метров водного столба и исполнения корпусов, мембраны и уплотнений из материалов, пригодных для применения в морской воде и агрессивной среде.

DCX-22 AA CTDDCX-16 VG

  

Важные характеристики и преимущества:

Малые габариты (диаметр корпуса 22 и 16 мм), позволяющие устанавливать датчики в измерительные трубки малых диаметров.

Питание датчика и регистратора - от встроенной батареи в течение длительного времени (до 7...10 лет и при низких температурах (от -30..-40С)).

Возможность совместной работа одного или нескольких регистраторов с автономным модулем передачи данных по 2G...4G / LoRa.

Возможность измерения различных типов давления (в зависимости от условий ведения измерений):

  - абсолютное (без компенсации атмосферного давления), возможно для работы на глубине до 500м (в версиях: DCX-22 с опцией SG (с кабелем через резьбовое присоединение к датчику с классом защиты IP68)), на глубине до 700м (в версиях: DCX-22 (без кабеля)), применение Опции SG даёт возможность избегать прекращение работы и выход из строя датчика при сквозных повреждениях изоляции кабеля, даёт возможность ремонтировать или заменять кабель своими силами, как при выходе кабеля из строя, так и для перемещении датчика в скважину другой глубины;

  - избыточное (с компенсацией атмосферного давления через капилляр в кабеле датчика), для работы на глубине до 300м (в версиях: DCX-22 VG (с кабелем));

  - разность давлений погружного датчика абсолютного давления и встроенного в регистратор данных датчика атмосферного давления, для работы на глубине до 10м (в версиях: DCX-22 AA (с кабелем)), применение при ведении измерений компенсации атмосферного давления такого типа даёт возможность исключить риск прекращения компенсации атмосферного давления в связи с возможной при эксплуатации кабеля его деформацией, или из-за попадания влаги в капилляр при затоплениии регистратора, а также при замерзании образующегося в капилляре конденсата из влажного воздуха, способного проникать через GORE-TEX мембрану при определённых условиях.

2. Датчик уровня, температуры и электропроводимости серии 36 с регистратором данных ARC-1.

Цифровые (RS-485, SDI-12) погружные датчики абсолютного или избыточного гидростатического давления (уровня), температуры и опционально электропроводимости (минерализации) предназначены для работы с автономными модулями регистрации и передачи данных ARC-1, имеют типовые и заказные диапазоны измерения уровня до  300 (опционально до 500) метров водного столба и исполнения корпусов, измерительной мембраны и уплотнений из материалов, пригодных для применения в воде и агрессивных (солёных и кислых) средах.

Способ обмена данными:

пакетная передача данных 2G...4G / LoRa через серверы POP3/SMTP/FTP в формате BASE64 или PLAIN TEXT.

        Программное обеспечение Келлер, подключаясь к серверу POP3/SMTP/FTP, по TCP/IP, производит чтение сообщений с измерениями, отправку сообщений с командами управления для ARC-1, преобразование текста сообщений из кодировки base64 в формализованный текст с явными для пользователя значениями, копирование этого текста в базу данных MySQL, делает выгрузки измерений из базы данных в таблицы и графики.ARC-1

- по GSM через текстовые сообщения SMS в формате PLAIN TEXT или через голосовой канал V.32 / V.110.

Программное обеспечение Келлер, локально черз COM-порт подключаясь к принимающему модему GSM, производит чтение сообщений и копирование сведений из полученных сообщений в базу данных MySQL, а также делает выгрузки из базы данных в текст

пакетная передача данных LoRa 863 МГц с дальностью передачи до 5-8 км на локальный приёмный шлюз с представлением данных через 2G...4G/WiFi/Ethernet по POP3/SMTP/FTP в формате PLAIN TEXT. 

        Программное обеспечение Келлер, подключаясь к серверу POP3/FTP, по TCP/IP, производит чтение сообщений с измерениями, преобразование текста сообщений из кодировки base64 в формализованный текст с явными для пользователя значениями, копирование этого текста в базу данных MySQL, делает выгрузки измерений из базы данных в таблицы и графики.

Важные характеристики и преимущества:

shema

- малые габариты (диаметр корпуса датчика 22 и 16 мм, модуля регистрации и передачи – 48 мм);

- малая основная максимально допустимая погрешность измерения уровня (0,02%) , малая суммарная (с учётом температурной) погрешность измерения (0,05%),высокая разрешающая способность и долговременная стабильность;

-  ввиду применению способа компенсации атмосферного давления через встроенный в регистратор данных датчик атмосферного давления, измерение относительного (компенсированного) гидростатического давления (уровня) может производиться без применения капилляра в кабеле погружного датчика, что позволяет снизить его цену, повысить удобство в эксплуатации и ремонтопригодность, исключить риск прекращения компенсации атмосферного давления из-за попадания воды в случае затоплениия регистратора или из-за замерзания конденсата в капилляре;

- опционально датчики комплектуются разъёмным присоединением кабеля к датчику и защитой от электрического разряда;

- низкое энергопотребление (питание датчика 3,2 в / 6 мА, питание  регистратора и передатчика 3,5...3,9 в);

- высокая ёмкость, качественные температурные характеристики по току и напряжению встроенного в модуль ARC-1 источника питания обеспечивают длительное (до 10 лет при ежесуточной передаче данных) и бесперебойное снабжение датчика и модуля регистрации и передачи данных;

- ток питания внешних устройств (датчиков) – до 100 мА;

- возможность подключения до 5 цифровых датчиков уровня/температуры/электропроводимости;

- передача регистратором ARC-1 сообщений с ёмким и открытым протоколом непосредственно через быстрые и широко распространённые POP3/SMTP/FTP серверы обеспечивает возможность передачи данных из мест со слабым качеством связи 2G...4G, а также представления данных в любые системы сбора данных непосредственно с POP3/FTP серверов, без помощи определённого ПО (возможна разработка собственного ПО для работы оборудования с локальными системами сбора данных);

-программное обеспечение Келлер является свободно распространяемым, регулярно обновляется. 


transmitt

           


dcx

 



Опыт эксплуатации на предприятиях автономных датчиков Келлер для мониторинга уровня воды


zaglav


Добывающие предприятия

diraНорильский никель производит технологическое тестирование, бурение геомеханических и гидрогеологических скважин, а также мониторинг уровня и температуры подземных и грунтовых вод на месторождениях открытого и шахтного типа по добыче нерудных полезных ископаемых и драгоценных металлов в Норильской области России. Средняя температура воздуха зимой составляет -31°С (доходит до -45°С).

По окончании тестовых фильтрационных работ и гидрогеологических изысканий заказчик оборудовал 14 водных скважин датчиками гидростатического давления (уровня) и температуры с автономным регистратором данных DCX-22SG для мониторинга уровня и температуры подземных вод, находящихся под слоем многолетней мерзлоты на глубине 400-500м.

Датчики установлены в зоне фильтров скважины диаметром 33-40 мм. Кабель датчика проходит через весь ствол скважины. Верхняя часть колонны находится в зоне многолетней мерзлоты.

После установки металлических колон внутри них были установлены оголовки для защиты систем мониторинга уровня воды и доступа для подключения к датчикам для их программирования и считывания данных.

Параметры подмерзлотного водоносного слоя определены в соответствии  с результатами мониторинга уровня и температуры подземных вод. Эти результаты также помогают выяснить параметры фильтрации и ёмкости массива.

В целях автоматизации сбора данных скважины, в том числе кустовые, оборудованы модулями ARC-1 для автономной передачи данных по 2G...4G связи.




Архангельскгеолдобыча оборудовала сеть мониторинга уровня и температуры подземных вод на открытом карьере алмазного месторождения им. Гриба в Мезенском районе Архангельской области России. Средняя температура зимой составляет -25°С (до -40°С).

shema2

Предприятие ведёт мониторинг уровня и температуры подземных вод на территории вокруг карьера в радиусе около 5 км в приблизительно 80 скважинах глубиной 20-270 метров. Скважины оборудованы системами мониторинга на базе датчиков PAA-36XW и автономных модулей ARC-1 (GSM-2) для автоматической регистрации измерений и отправки их по GSM. Применение автоматического мониторинга позволяет предприятию освобождать спецтехнику и квалифицированный персонал при ведении мониторинга на удалённых и труднодоступных участках сети.

skv_agrskv_agr_2

Кустовые скважины оборудованы единым для каждого куста модулем ARC-1 для регистрации и передачи измерений по GSM со всех датчиков куста. Таким образом мониторинг на 80 скважинах ведётся всего лишь 60 модулями ARC-1, что привело к снижению стоимости оборудования на 15%, а также к сокращению затрат на сотовую связь и обслуживание оборудования.
    Батарея модуля
ARC-1 способна без замены обеспечить эффективное питание нескольких (до 5 штук) цифровых энергоэффективныъ датчиков (потребление питаниея 3,2в 6мА), а также регистрацию и передачу по GSM данных в течение нескольких лет (до 7-10 лет) в режиме 1 раз в сутки, при низкой температуре атмосферного воздуха  (-25..-35°C) и нестабильном или слабом сигнале сотовой связи.

yul_agr


vpsСевералмаз (АК Алроса) ведёт мониторинг уровня и температуры подземных вод на алмазном месторождении открытого типа им. Ломоносова в Архангельской. Средняя температура зимой составляет -25°С (до -40°С).

devПонижение уровня грунтовых вод производится на карьере через сеть водопонижающих скважин, пробуренных по периметру карьера. Несколько десятков скважин глубиной около 200м оборудованы регистраторами уровня и температуры DCX-16VG.

Эти датчики оказались востребованными на водопонижающих скважинах, поскольку обладают одновременно малыми габаритами (диаметр датчика 16мм), позволяющими устанавливать их в тонкие пьезометрические трубки (DN 17мм), применяемые в эксплуатационных скважинах небольшого диаметра, а также низкой погрешностью измерения, позволяющей вести точные измерения уровня на глубине около 200м.




map

 


Отделение крупной золотодобывающей компании, расположенное в Казахстане, ведёт мониторинг уровня подземных вод для предупреждения выхода агрессивных сред, применяемых при разработке карьера, в водоносные горизонты экосистемы. Также приедприятие ведёт мониторинг уровня грунтовых вод в 16 пьезометрах на хвостохранилище с целью предупреждения выхода агрессивной (кислотной) среды в грунтовые воды с помощью датчиков уровня PAA-36XW и автономных регистраторов данных ARC-1 (GSM-2) с передачей по GSM. Датчики выполнены в титановом корпусе и оснащены тефлоновым кабелем, устойчивым к агрессивной среде.

acid

Предприятие в Магаданском крае занимается добычей россыпного золота открытым способом и ведёт водопонижение в карьере и мониторинг уровня подземных вод. Температура воздуха в месте добычи падает до -50°С. Измерения уровня подземных вод на предприятии усложнены наличием водопроводящих трещин в геологических слоях и пристутствием сложной геологической структуры, что приводит к необходимости ведения мониторинга в нескольких горизонтах подземных вод с различными условиями их взаимодействия.

Водопонижающие и мониторинговые скважины имеют глубину до 500 м и проходят через слои многолетней мерзлоты, в связи с чем в скважинах присутствуют ледяные пробки протяжённостью до сотен метров. Это обстоятельство требует при проведении мониторинга уровня подземных вод отказаться от применения капилляра в кабеле датчика для компенсации автмосферного давления. Предприятие применяет датчики DCX-22SG абсолютного давления с кабелем без капилляра, а также и датчики DCX-22 Baro для компенсации влияния атмосферного давления при ведении измерений уровня некомпенсированными датчиками DCX-22SG. На участках, оборудованных сотовой связью, предприятие ведёт мониторинг уровня с помощью автономных регистраторов и GSM-передатчиков данных ARC-1 (GSM-2) со встроенными датчиками атмосферного давления, необходимыми для компенсации атмосферного давления при измерении уровня воды с помощью подключенных к ARC-1 (GSM-2) погружных датчиков абсолютного давления с кабелем без капилляра, без потери точности измерения.

 

 

Гидрологический мониторинг

agk

Подразделения Росгидромета применяют продукцию Келлер для решений задач гидрологического мониторинга на водных объектах.

Пользователя привлекает стабильность работы модулей ARC-1 (GSM-2) при отсутствии необходимости обслуживания. Значимую роль играет и высокая точность измерений при прозрачном принципе передачи данных, позволяющем пользователю легко контролировать путь прохождения данных и обеспечивать их безопасность и конфиденциальность.

В связи с необходимостью производства наблюдений на водных объектах с высокой скрытностью установки и защищённостью оборудования от несанкционированного доступа, малые габариты и прочность конструкции оборудования помогают качественно решать такие задачи.

Зачастую, модули ARC-1 устанавливаются в гидрологических будках, построенных в непосредственной близости от места ведения мониторинга уровня, и оснащаются датчиками жидких осадков.

 machta

Северное УГМС

 

budka0С 2014 года предприятие применяет регистраторы ARC-1 (GSM-2) с датчиками PAA-36XW в Архангельской и Вологодской областях для ведения мониторинга уровня воды на гидрологической сети предприятия. Модули ARC-1 установлены в металлические будки и оснащены датчиками жидких осадков и фоторегистраторами.

Также ввиду малых габаритов модулей ARC-1 они установлены в мачтах.

Комплексы работают при температурах окружающего воздуха зимой до -35С в режиме измерения 1 раз в 15-60 мин и передачи данных по GSM один раз в 1-12 часов. Пользователь вспоминает о том, что у него установлено оборудование на этих гидрологических постах примерно 1 раз в 2-7 лет, поскольку именно таков срок службы элементов питания ARC-1 при данных режимах эксплуатации. В остальном модули ARC-1 и датчиках гидростатического давления (уровня) PAA-36XW, не требуют обслуживания.

 

Среднесибирское УГМС.

turma

В октябре 2017 была завершена поставка 12 модулей ARC-1 (GSM-2) с датчиками PAA-36XW в Сибирский федеральный округ.
Температура воздуха зимой иногда снижается до -35..-40 С. Режим работы модулей
ARC-1 измерения 1 раз в час и передачи данных по GSM два раза в сутки.
turma2


Исходя из требований зпщиты, модули ARC-1 помещены в металлические контейнеры, с защитными конструкциями, оснащены автономной системой видеонаблюдения.









Центрально-Чернозёмное УГМС

machta3

 

machta4В ноябре 2017 была завершена поставка 4 модулей ARC-1 (GSM-2) с датчиками PAA-36XW в Центральный федеральный округа. Температура воздуха зимой достигает -25С. Расчётный срок службы батарей модулей GSM-2 составляет для этих постов 5-7 лет.
machta5


 








Проектированием гидрологических постов предусмотрен мачтовый тип установки модулей ARC-1 (GSM-2). При такой установке модуль ввиду своих малых габаритов устанавливается внутри верхней части мачты, выполненной из трубы диаметром 57мм (2 дюйма), благодаря чему, остаётся незаметным снаружи и находится в безопасности при паводках.

Гидрологические посты укомплектованы фоторегистраторами с автономным питанием для наблюдения за состоянием льда на реках.

 ______________________________________________________________________________________________________________________________

ООО «Водный горизонт»

адрес                                                                    194044, г. Санкт-Петербург, ул. Комиссара Смирнова, д. 15

телефон                                                               (812)2957446, (812)2945174

эл. почта                                                               office@waterhorizon.ru