Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
1
+
-SEDCONTROL-
APARAT PENTRU MĂSURAREA ŞI MONITORIZAREA
HIDRODINAMICII SEDIMENTELOR
MANUAL DE PREZENTARE ȘSI UTILIZARE
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
2
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
3
MANUAL DE PREZENTARE SI UTILIZARE
a produsului
model SEDCONTROL 347.01 - Varianta fixa
şi
model SEDCONTROL 347.02 - Varianta mobila
Cuprins
1 INTRODUCERE ....................................................................................................................................... 4
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
4
2 DESCRIERE GENERALĂ ....................................................................................................................... 5
2.1 Varianta fixa - SEDCONTROL 347.01. ........................................................................................ 6
2.1.1 Modulul subacvatic........................................................................................................................ 7
2.1.2 Modulul plutitor ........................................................................................................................... 11
2.2.3 Cablul de ancorare ....................................................................................................................... 12
2.2.4 Modulul de recepţie date ............................................................................................................. 12
2.3 Varianta mobila - SEDCONTROL 347.02 .................................................................................. 13
2.3.1 Modulul plutitor ........................................................................................................................... 14
2.3.2 Modul de recepţie date ................................................................................................................ 15
3 Arhitectura sistemului.......................................................................................................................... 15
5 CARACTERISTICI TEHNICE PRINCIPALE .................................................................................. 17
6. MODUL DE UTILIZARE .................................................................................................................. 18
6.1 Sistemul de măsurare a distanţei ..................................................................................................... 18
6.1.1 Listă componente ......................................................................................................................... 18
6.1.2 Instalarea senzorului ................................................................................................................... 18
6.1.3 Funcţionarea sistemului ............................................................................................................... 18
6.2 Sistemul de măsurare a turbidităţii, presiunii şi temperaturii ...................................................... 19
6.2.1 Listă componente ........................................................................................................................ 19
6.2.2 Setare și ințializare AQUAlogger TYPT10 ................................................................................ 20
6.2.3 Instalare AQUAlogger TYPT10 .................................................................................................. 26
6.2.4 Obținerea datelor în timp real cu ajutorul programului AQUAlogger NMEA ............................ 26
6.3 Funcționarea sistemului SEDCONTROL ca ansamblu de măsurare. Softul aplicativ ................... 26
7 DOMENIU DE UTILIZARE ................................................................................................................. 30
8. TESTARE IN SITU - PITEȘTI, ARGEȘ ................................................................................................... 31
1 INTRODUCERE
Ultimele estimari pe plan mondial a fenomenelor provocate de sedimentarea lacurilor de acumulare
a apei, arata o pierdere a volumului util de acumulare de aproximativ 1% in fiecare an. O consecinta
directa este faptul ca in scurt timp capacitatea globala de acumulare a apei in lacurile de acumulare
cu folosinte multiple se va reduce in curind cu 50% provocind efecte economice majore in paralel
cu impact negativ semnificativ asupra mediului. Mai mult, datorita faptului ca schimbarea
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
5
climatului este deja vizibila in mai mute parti ale globului, pierderea capacitatii nete de stocare a
apei datorita sedimentarii rezervoarelor este si mai mult accentuata. O recenta estimare a bancii
mondiale arata ca 1.3 miliarade de USD sunt necesari in foiecare an pentru mentineresa capacitatii
de stocare a apei la nivel mondial. Romania nu face exceptie din aceasta ecuatie. Majoritatea
acumularilor de apa situate in diverse bazine hidrografice din Romania, prezinta colmatari
accentuate ale acumularilor implementate in utimii 30 - 40 de ani in paralel cu efectele accentuate
de eroziune sau depuneri necontrolate de sedimente in diverse sectiuni ale unor râuri.
Procesul de eroziune sau de sedimentare in lacuri si riuri este evident unul dintre procesele cele mai
complicate din mecanica fluidelor. Cantitatea de sedimnete depuse in acumlarile de apa pot fi
estimate cantitativ si calitativ folosind metode empirice clasice sau metode matematice moderne.
Desi metodele emirice sunt inca folosite, datorita progresului tehnologic, metodele matematice
moderne sunt din ce in ce mai mult folosite pentru simularea efectelor procesului de erosiune
/sedimentare in timp, atit in râuri cit si in rezervoare. Elaborarea acestor metode a fost posibila insa
prin simplificarea fenomenului fizic si prin acceparea unor ipoteze simplficatoare. Acest fapt
implica insa si necsitatea calibrarii si verificarii rezultatelor obtinute prin masuratori in situ.
Evaluare in timp a procesului se colmatare a lacurilor de acumulare este intotdeauna obiectiv
orientata pentru a satisface obiective si cerinte clar definite si identificate de planificarea,
proiectarea si exploatarea sistemului resurselor de apa. Problemele legate sedimentarea
rezervoarelor nu sunt legate numai de estimarea volumetrica a volumului de depuneri dar trebuie sa
descrie in acelasi timp si calitativ procesul de depunere precum si modul in care sunt transporate
sedimentele in zona rezervorului si distributia locala a sedimenlor ca o consecinta a factorilor
externi si interni.
In concluzie, evaluarea corecta a depunerilor de sedimente, urmarirea in timp real a formarii
depositelor, identificarea corecta a factorilor care influenteaza procesul de sedimentare in scopul
calcularii corecte a duratei de viata a unei acumulari precum si elaborarea rapida a masurilor
manageriale de exploatare sunt de o importanta cruciala. Elaboarea unor aparate de masura si
control intelgente capabile de a transmite informatii in timp real legate de procesul de formare a
depositelor de aluviuni sunt in momentul actual o problema capitala care implica comunitatea
stiintifica la nivel global.
Proiectaea si realizare aparatului/sistemului SEDCONTROL de catre o echipa de cercetatori din
INCDMTM, se inscrie in aceasa directie de cercetare si dezvoltare si contribuie in mod direct la
dezvoltarea mai departe a acstui domeniu.
2 DESCRIERE GENERALĂ
Sistemul de măsurare si monitorizare SEDCONTROL este compus din doua module principale - un
modul fix plasat pe fundul albiei sau al rezervorului si un modul plutitor mobil - care pot fi folosite
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
6
in diferite variante datorita felxibiltatii sistemului. O descriere detaliată este prezentată în capitolul
următor. Principalele variante de utilzare sunt:
- Varianta fixa (SEDCONTROL 347.01) este formata din modulul fix si mdulul mobil care sunt
intercconectate si la care senzorii sunt fixaţi pe un modul subacvatic plasat pe fundul lacului.
Aceasta varianta este proiectata pentru a se folosi intr-o sectiune sensitiva a lacului ca de exemplu
in apropierea golirilor de fund sau a prizelor de apa localizate in baraj. Sistemul SEDCONTROL va
transmite date in timp real legate de cresterea niveluui depozitului de sedimente si continutul de
sedimente (turbiditatea) in sectiunea de observatie selelectata, sau poate trimite semnale de alarmă
atunci când nivelul de sedimente atinge un nivel prescris initial şi solicita deschiderea de urgenta a
golirilor barajului pentru splarea sedimentelor acumulate.
In acest fel regulile de explopatare a lacului pot fi ajustate/elaborate conform datelor reale si
corecte.
- Varianata mobila (SEDCONTROL 347.02), care foloseste numai modulul mobil si la care senzorii
sunt fixaţi pe un modul plutitor.
Sistemul permite ridicarea rapida a profilului transversal al unei sectiuni din râu sau un rezervor in
urma unor evenimente hidrologice deosebite si transmiterea în timp real a rezultatele inregistrate.
2.1 Varianta fixa - SEDCONTROL 347.01.
Sistemul este prezentat în fig. 2 si este compus din urmatoarele sub ansamble:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
7
Fig. 2 SEDCONTROL 347.01
SEDCONTROL- Varaianta fixa:
- modul subacvatic - poz. 1
- cablu ancorare - poz. 2
- modul plutitor - poz. 3
- modul de recepţie date - poz. 4
2.1.1 Modulul subacvatic
Pe modulul subacvatic (fig. 3) se fixează toţi senzorii de măsurare ai parametrilor hidrodinamici,
precum şi un modul electronic destinat alimentării şi achiziţiei de date de la o parte dintre aceştia,
după cum se va descrie în continuare; este compus din:
- cadru - poz. 1
- element ancorare - poz. 2
- senzor ultrasonic de distanţă - poz. 3
- senzor complex de turbiditate, presiune şi temperatură - poz. 4
- emitor ultrasonic - 3 bucăţi - poz. 5
- array de receptori ultrasonici - 3 bucăţi - poz. 6
- modul electronic subacvatic - poz. 7
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
8
Fig. 3 Modulul subacvatic
Pe modulul subacvatic (fig. 3) se fixează toţi senzorii de măsurare ai parametrilor hidrodinamici,
precum şi un modul electronic destinat alimentării şi achiziţiei de date de la o parte dintre aceştia,
după cum se va descrie în continuare; este compus din:
- cadru - poz. 1
- element ancorare - poz. 2
- senzor ultrasonic de distanţă - poz. 3
- senzor complex de turbiditate, presiune şi temperatură - poz. 4
- emitor ultrasonic - 3 bucăţi - poz. 5
- array de receptori ultrasonici - 3 bucăţi - poz. 6
- modul electronic subacvatic - poz. 7
Cadrul 1 este realizat din profile de aluminiu tip Bosch, asigură susţinerea senzorilor în poziţiile şi
orientările dorite şi este montat solidar pe elementul de ancorare 2, care este destinat fixării ferme
într-o anumită poziţie pe fundul lacului.
Pentru evaluarea procesului de depunere în timp a sedimentelor se utilizează un senzor ultrasonic
de distanţă 3 orientat vertical în jos şi care este montat pe un braţ orizontal la o anumită distanţă
faţă de punctul de ancorare pentru a diminua perturbaţiile în înălţimea patului de sedimente
introduse de sistemul de măsurare; senzorul ultrasonic se bazează pe un cristal piezoelectric care
excitat electric într-un anumit fel, emite o undă acustică în domeniul ultrasonic; această undă este
reflectată de patul de sedimente şi întâlneşte după un anumit timp cristalul piezoelectric, producând
un semnal electric; cunoscând viteza de propagare a undei în apă, se determină distanţa dintre
elementul ultrasonic fix şi patul de sedimente, rezultând evoluţia acestuia în timp; în acest caz,
elementul ultrasonic este de tip emitor-receptor; rezoluţia de măsurare a acestui subsistem este
limitată de lungimea de undă emisă, deci depinde de frecvenţa de lucru; el funcţionează optim în
cazul unui pat de sedimente ferm, de tip nisip - pietriş, cu o bună reflectivitate.
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
9
Senzorul ultrasonic utilizat este de tipul TC2024 produs de firma RESON din Danemarca (fig.4),
are directivitatea frontului de undă ca în fig. 5 şi prezintă sensibilitatea la recepţie ca în diagrama
din fig. 6:
Fig. 4: Senzorul ultrasonic de
distanţă TC2024
Fig. 5: Directivitatea frontului
de undă
Fig. 6: Sensibilitatea la recepţie
Senzorul complex de turbiditate, presiune şi temperatură 4 (fig. 7) este de tipul AQUAlogger
210TYPT10 produs de firma AQUATEC din Marea Britanie şi conţine trei senzori: de turbiditate,
temperatură şi presiune; este destinat în principal măsurării turbidităţii apei în râuri şi lacuri de
acumulare; suplimentar este dotat cu un senzor de măsurare a temperaturii în apă şi cu unul pentru
măsurarea presiunii hidrostatice. În carcasa comună se află şi partea de alimentare şi de
condiţionare semnal, conversie analog digitală şi un dispozitiv de memorare a datelor; este însoţit
de un software de prelucrare, interpretatre şi prezentare a datelor.
Fig. 7: Senzorul complex de turbiditate, presiune şi temperatură AQUAlogger 210TYPT10
În cazul în care sedimentele sunt mai puţin de tip nisip şi predomină cele de tip mâl, materiale
organice, etc., stratul depus are o mai slabă reflectivitate în raport cu fascicolul ultrasonic emis de
senzorul 3, motiv pentru care s-a optat pentru dotarea sistemului SEDCONTROL cu un sistem
complementar de evaluare a depunerilor de sedimente. Acesta constă într-un emitor ultrasonic 5
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
10
(fig.8), plasat faţă în faţă cu un - array (grup) de 24 receptori ultrasonici 6, (fig. 9) dispuşi liniar
pe verticală la o distanţă de 16,5 mm şi la o distanţă de cca. 850 mm faţă de emitor.
Fig. 8 Emitor ultrasonic
Fig. 9 Array de receptori ultrasonici
Atât emitorul, cât şi receptorul au în componenţă cristale piezoelectrice cu o frecvenţă proprie de
cca. 217 kHz. Cele aflate în emitor sunt excitate cu impulsuri de tensiune de 1000 V cu ajutorul
unui controler aflat în modulul electronic subacvatic 7 şi emit un fascicol de unde ultrasonice care
ajunge la suprafaţa receptorilor şi determină producerea unui semnal electric la bornele cristalului
piezoelectric, care este preamplificat într-un circuit aflat în carcasa fiecărui receptor. Tot în acest
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
11
modul 7 se află şi controlerul care primeşte şi amplifică semnalele generate de cei 24 de receptori
ultrasonici, convertorul analog/digital, precum şi acumulatorul de alimentare la 12 Vcc.
Principiul de măsurare se bazează pe variaţia vitezei de propagare a undelor ultrasonice în diferite
medii. Pe măsură ce stratul de sedimente creşte în înălţime, receptorii ultrasonici sunt obturaţi rând
pe rând, rezultând timpi de propagare diferiţi în stratul de sediment faţă de propagarea în apă.
Analizând semnalele de la toţi receptorii se poate afla nivelul de sedimentare cu o rezoluţie egală cu
distanţa dintre doi receptori alăturaţi, adică 16,5 mm. Pentru a extinde domeniul de măsurare,
sistemul este prevăzut cu 3 emitori şi 3 array-uri montate în prelungire pe verticală, după cum se
observă în fig.4.
2.1.2 Modulul plutitor
Deoarece undele radio se atenuează rapid în apă, echipamentele de emisie - recepţie wireless
subacvatic se bazează pe unde din domeniul ultrasunetelor, iar la distanţe mari din domeniul
infrasunetelor. În plus, atât emitorul, cât şi receptorul sunt imersate în apă, ceea ce complică
lucrurile privind recepţia datelor la sol.
Din acest motiv s-a ales soluţia construirii unui modul intermediar plutitor (a unei balize) 1, plasat
la suprafaţa apei, deasupra modulului subacvatic - fig. 10. Transmiterea semnalelor sau a datelor de
la senzori se face prin cablu până la modulul plutitor. Acesta constă într-o carcasă etanşă realizată
din tablă din oţel inoxidabil sudată pe două flotoare cilindrice din acelaşi material. Această
construcţie asigură stabilitate contra valurilor. Deasupra balizei se află un panou fotovoltaic 2
destinat reîncărcării acumulatoarelor situate în interiorul balizei.
Fig. 10 Modulul plutitor
În fig. 11 s-au îndepărtat capacul balizei și panoul fotovoltaic pentru a putea vedea componentele
din interior; baliza 1 este prevazută cu un perete despărțitor median (o diafragmă), de care sunt
fixate cu șuruburi o parte dintre aceste componente. Într-unul dintre compartimentele balizei se află
acumulatorul 2 de 12 Vcc, modulul de încărcare al acumulatorului 3, iar în celălalt modulul de
condiționare semnal și achiziție date NAVISOUND 110 – poz. 4 – corespunzător senzorului
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
12
ultrasonic TC 2024, controlerul senzorului TC 2024, poz. 5 și controlerul senzorului de turbiditate
TYPT10, poz. 6; în primul compartiment se mai află modulul electronic 7 care conține placa de
bază și unul dintre modemurile radio pentru comunicarea cu stația fixă.
Fig. 11 Modulul plutitor – vedere în interior
Modulul de condiționare semnal și achiziție date NAVISOUND 110 – poz. 4 arătat în fig. 12
este conectat cu traductorul ultrasonic de distanță cu un cablu cu o lungime de 20 m. Acesta poate fi
pornit atât manual, de la un buton prevăzut pe panoul său frontal, cât și comandat de la distanță
pentru a fi activ numai în timpul efectuării măsurătorii, în vederea limitării consumului de energie.
Fig. 12. Modulul de condiționare semnal și achiziție date NAVISOUND 110
2.2.3 Cablul de ancorare
Modulul subacvatic și modulul plutitor sunt legate între ele prin intermediul unui cablu de tracţiune
numit cablu de ancorare.
2.2.4 Modulul de recepţie date
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
13
Modulul de recepţie date - fig. 13 - cuprinde modemul radio 1 pereche al celui amplasat pe
modulul plutitor, modem care comunică prin cablu tip RS232 cu laptopul de teren 2, la care este
conectat modemul GPRS poz. 3. Pe acesta se află instalate programele de achiziţie, prelucrare şi
prezentare date. Programul aplicativ permite modificarea ratei de eşantionare a măsurătorilor
(frecvenţei acestora).
Fig. 13. Modulul de recepţie date
Laptopul de teren este un produs robust, rezistent la şocuri, protejat la praf şi umiditate cu ajutorul
unei carcase speciale și este de tip Panasonic CF-31.
2.3 Varianta mobila - SEDCONTROL 347.02
Varianat mobila a sistemului este recomandata in toate cazurile in care o anumita sectiune din rau
sau rezervor ptrezinta interes deosebit pentru calibrarea unui model matematic sau gestionarea in
timp real al procesului de sedimentare. Sistemul este presentat in fig. 14:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
14
Componente:
- modul plutitor - poz. 1
- cablu ancorare - poz. 2
- element ancorare - poz. 3
- modul de recepţie date - poz. 4
Fig. 14 SEDCONTROL 347.02
2.3.1 Modulul plutitor
Modulul plutitor pentru modelul SEDCONTROL 347.02 (fig. 15) constă în modulul plutitor de la
modelul SEDCONTROL 347.01 poz. 1, descris la pag. 9 pe care este sunt montat senzorul
ultrasonic de distanță TC 2024, poz. 2 și senzorul de turbiditate, presiune și temperatură TYPT10,
poz. 3.
Fig. 15 Modulul plutitor pentru modelul SEDCONTROL 347.02
Pentru a menține modulul plutitor într-o zonă prestabilită, aceasta se ancorează cu un cablu de
ancorare (poz. 2 din fig. 14), legat la un element de ancorare plasat pe fundul lacului (poz. 3 din fig.
14). Elementul de ancorare este realizat din beton, are masa de cca. 20 kg, iar lungimea cablului se
alege cunoscând în prealabil adâncimea apei în acel punct.
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
15
2.3.2 Modul de recepţie date
Este identic cu cel descris în paragraful 3.1.4, pag. 10.
3 Arhitectura sistemului
Arhitectura sistemului SEDCONTROL 347.01 este redată în fig. 16:
Fig. 16 Arhitectura sistemului SEDCONTROL 347.01
Funcţiuni:
monitorizează nivelul de sediment din interiorul unui lac de acumulare
monitorizeaza concentraţia de impurităţi din apă
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
16
transmite către un server GPRS înregistrările obţinute
Compunere:
Echipamentul care măsoară adâncimea
Controlerul echipamentului de măsurare a adâncimii
Echipamentul care măsoara concentraţia de sediment din apa (turbulenţa)
Controlerul echipamentului de masurare a turbulenţei
Placa de bază a sistemului
Modulul GPRS
Descriere componente
A Echipamentul de măsurare a adâncimii
Acest echipament măsoară distanţa de la suprafaţa apei până la nivelul de sediment. Cunoscând
adâncimea lacului de acumulare, prin diferenţa, se determină nivelul de sediment depus pe fundul
lacului.
B. Controlerul echipamentului de măsurare a adâncimii
Controlerul echipamentului de măasurare a adâancimii este conectat la echipamentul de măsurare a
adâncimii printr-o comunicaţie serială (standardul RS232) fiind capabil sa transmită o serie de
comenzi ţi interogări pentru aflarea parametrilor de stare şi pentru extragerea informaţiilor cu
privire la adâncimea apei. Totodată controlerul echipamentului de măsurare a adâncimii este
conectat la placa de bază printr-o comunicaţie serială (standardul RS232) furnizând mai departe
informaţiile primite.
Deoarece intregul sistem este alimentat de la un acumulator încărcat de un panou solar, consumul
eficient de energie este foarte important. Prin urmare o restricţie impusă controlerului
echipamentului de măsurare a adâncimii este aceea de gestiune a consumului de energie.
Echipamentul de măsurare a adâncimii este cuplat doar în momentul în care se doreşte măsurarea
adâncimii, urmând ca după culegerea de informaţii utile acesta să fie decuplat.
Controlerul echipamentului de măsurare a adâncimii transmite un mesaj către placa de bază atât la
începerea procesului de achiziţie de date, cât şi la finalul acestuia.
Placa de bază poate interoga controlerul echipamentului de măsurare a adâncimii doar pentru a afla
ultima valoare înregistrată a adâncimii fără a comanda o noua achiziţie de date.
C Echipamentul de măsurare a turbidităţii
Echipamentul de măsurare a turbidităţii măsoară concentraţia de sediment din apă putând astfel să
se faca o estimare a nivelului de sediment pentru urmatoarea perioadă. Echipamentul de măsurare a
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
17
turbulenţei este conectat la controlerul echipamentului de măsurare a turbulenţei printr-o
comunicaţie serială (standardul RS232) pentru a furniza informaţii cu privire la parametrii de stare
şi cu privire la concentraţia de sediment din apă.
D Controlerul echipamentului de măsurare a turbidităţii
Controlerul echipamentului de măsurare a turbidităţii este conectat la echipamentul de măsurare a
turbulenţei şi la placa de bază prin comunicaţii seriale (standard RS232) fiind capabil să transmită
comenzi şi raspunsuri de stare către cele două echipamente cu scopul de afla concentraţia de
sediment din apă.
E Placa de bază
Placa de bază este cel mai important modul al sistemului, fiind un nod de comunicaţii între
echipamentele de masură şi modulul GPRS.
Placa de bază dispune de un microcontroler cu două comunicaţii seriale, una fiind folosită pentru a
comunica cu modulul GPRS, iar cea de-a doua fiind multiplexată între cele două controlere ale
echipamentelor de măsura.
Modulul radio este dotat cu un emiţător şi cu un receptor având la dispoziţie o singură antenă,
rezultând astfel o comunicaţie half duplex între placa de bază şi modulul GPRS.
F Modulul GPRS
Modulul GPRS este capabil să tansmită interogări către placa de baza şi să interpreteze mesajele
primite de la aceasta cu scopul de a le expedia mai departe către un server GPRS. Funcţia de
teletransmisie de date este asigurată de microcontrolerul din compunerea modululului GPRS în
conjuncţie cu un modem GPRS.
5 CARACTERISTICI TEHNICE PRINCIPALE
Principalele caracteristici tehnice ale diverselor subansambluri sunt:
- Rezoluţia de măsurare a grosimii stratului de sediment cu ajutorul senzorului ultrasonic de
distanţă: 1 cm
- Domeniul de măsurare al distanţei: 0,5 - 100 m
- Domeniu măsurare turbiditate: 0,01 ... 2500 FTU
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
18
- Domeniu măsurare presiune: 10 bar
- Domeniu măsurare temperatură: -2 ...+30 °C
- Adâncimea de amplasare a modulului subacvatic (model SEDCONTROL 347.01): Max. 10 m
- Puterea: 300 W
- Masă modul subacvatic (model SEDCONTROL 347.01): 176 kg
- Masă modul plutitor (model SEDCONTROL 347.01): 32 kg
- Masă modul plutitor (model SEDCONTROL 347.02): 37 kg
- Masă element ancorare: 20 kg
- Masă staţie recepţie date: 4 kg
- Masă totală (model SEDCONTROL 347.01): 212 kg
- Masă totală (model SEDCONTROL 347.02): 61 kg
- Autonomie energetică: 1 an
- Domeniu de temperatură: -10 ... +50 °C
6. MODUL DE UTILIZARE
6.1 Sistemul de măsurare a distanţei
6.1.1 Listă componente
- unitate NAVISOUND 110
- cablu alimentare la cc de 2 m
- cablu de date cu intefaţă RS232 de 20 m cu conector traductor tip "tată"
- senzor ultrasonic de distanţă RESON TC 2024
6.1.2 Instalarea senzorului
- Poziţionarea senzorului: Senzorul este poziţionat fie pe unul din braţele modulului subacvatic la
SEDCONTROL 347.01, fie pe fundul balizei la SEDCONTROL 347.02, cât mai aproape de axa
centrală a acesteia, pentru a minimiza efectul tangajului.
- Surse de zgomot: Senzorul trebuie poziţionat departe de surse de zgomot, în special de surse
care generează zgomote la frecvenţe apropiate de frecvenţa de operare.
- Carcasa senzorului: Senzorul se montează într-o carcasă de protecţie.
6.1.3 Funcţionarea sistemului
Modulul NAVISOUND 110 are un panou lateral cu conectori - fig. 17 a) (1 - cablu de alimentare la
24 Vcc, 2 - cablu de 12 m pentru semnal analogic de la traductorul TC2024, 3 - cablu de date
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
19
RS232 între NAVISOUND 110 și controlerul TC2024 sau direct laptop / PC) și un panou frontal
care constă în două butoane şi un afişaj cu leduri care arată adâncimea curentă măsurată - Fig. 17 b).
Butonul O/I: întrerupătorul pornit/oprit (On/Off)
Butonul F: Marker key (se apasă şi menţine apăsat acest buton cât timp butonul O/I este în poziţia
On pentru a restabili setările din fabrică)
Pentru a activa modulul NAVISOUND 110, se apasă butonul O/I. Acesta va începe imediat
măsurătorile utilizând setările salvate. Pentru setările curente, valoarea este afișată în m: 0,66 m =
66 cm.
a) b)
Fig. 17 Panoul frontal al modulului NAVISOUND 110
6.2 Sistemul de măsurare a turbidităţii, presiunii şi temperaturii
6.2.1 Listă componente
AQUAloggerul TYPT10 a fost livrat într-o trusă împreună cu următoarele accesorii - fig. 18 a) și
b):
- cablu cu conector la AQUAlogger și cu conector USB
- cablu intermediar cu conector submarin, alimentare externă de la acumulatorul de 12 Vcc
şi cu conector RS232 pentru conectare la laptopul de teren sau la controlerul TYPT10
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
20
- 2 seturi a câte 3 baterii înseriate cu tensiune totală de 10,6 V
- manual de utilizare AQUAlogger și al senzorului de turbiditate
- CD pentru instalare driver, programul AQUAtalk pentru iniţializarea aparatului ca
datalogger și programul AQUAlogger NMEA pentru afişarea datelor în timp real.
a) aspect exterior b) vedere interior
Fig. 18 Trusă AQUAlogger 210TYPT10
În plus, este furnizat cablul de date RS232 submarin de 60 m.
6.2.2 Setare și ințializare AQUAlogger TYPT10
Se parcurg următoarele etape:
1. Cu ajutorul CD-ului furnizat de firma AQUATEC se instalează pe laptopul de teren driverul
AQUAloggerului, programul AQUAtalk pentru iniţializarea aparatului ca datalogger și programul
AQUAlogger NMEA pentru afişarea datelor în timp real
2. Se lansează programul AQUAtalk pentru iniţializarea aparatului ca datalogger - fig. 19:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
21
Fig. 19 Lansare program AQUATEC
3. Se conectează AQUAlogger-ul TYPT10 la laptopul de teren prin intermediul cablului cu
conector la AQUAlogger și cu conector USB - Fig. 20:
Fig. 20 Conectarea AQUAlogger-ului 210TYPT10 la laptopul de teren în vederea inițializării
4. Se apasă butonul virtual SEARCH, ceea ce determină detectarea AQUAlogger-ului pe portul
USB, se selectează AQUAlogger și se apasă pe butonul Connect ce apare în dreptul său - Fig. 21 a)
și b):
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
22
a) detectare AQUAlogger b) conectare AQUAlogger
Fig. 21 Detectare și conectare AQUAlogger
5. Se inițializează AQUAlogger-ul prin apasarea butonului DEPLOY - Fig. 22
Fig. 22 Inţializare AQUAlogger - Deploy
6. Se setează BaudRate din butonul cu același nume la valoarea 19 200 - Fig. 23:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
23
Fig. 23 Setare BaudRate
7. Se urmează pașii determinați de ferestrele care se deschid succesiv, conform Fig. 24:
a) descrierea logger-ului b) setarea datei şi orei
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
24
c) modul de pornire (instantaneu sau la o an. oră) d) setarea amplificărilor
e) setarea ratei de eşantionare f) activare raportare
g) logger activat
Fig. 24 Programul AQUAtalk pentru iniţializarea AQUAlogger-ului
Se observă că starea NOT LOGGING se schimbă în LOGGING.
7. Se deconectează cablul USB, utilizat numai pentru setarea AQUAloggerului.
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
25
8. Se realizează conectarea AQUAloggerului în vederea efectuării măsurătorilor ca în Fig. 25 a) și
b) și se conectează cablul intermediar cu conector submarin, alimentare externă de la acumulatorul
de 12 Vcc şi cu conector RS232 pentru conectare la laptopul de teren sau la controlerul
a) cu cabluri neconectate b) cu cabluri conectate
Fig. 25 Modul de conectare a cablurilor la AQUAlogger-ul 210TYPT10
- AQUAlogger 210TYPT10 - poz. 1
- cablu de date RS232 submarin de 60 m - poz. 2
- cablu intermediar cu conector submarin, alimentare externă de la acumulatorul de 12 Vcc şi cu
conector RS232 pentru conectare la laptopul de teren sau la controlerul TYPT10 - poz. 3
9. După efectuarea măsurătorilor, se reconectează AQUAlogger-ul la laptopul de teren prin cablul
USB, iar după detectarea acestuia se apasă butonul STOP, care determină trecerea din starea
LOGGING în starea NOT LOGGING, apoi se apasă butonul Disconnect - Fig. 26:
Fig. 26 Stop AQUAlogger
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
26
ATENȚIONARE: În cazul în care operația STOP AQUAlogger nu se realizează, acesta va
continua înregistrarea măsurătorilor chiar și în condiții de depozitare (în dulap), ceea ce va
duce la descărcarea rapidă a bateriilor interne !
6.2.3 Instalare AQUAlogger TYPT10
Poziţionarea AQUAlogger-ului: acesta este poziţionat fie pe unul din braţele modulului subacvatic
la SEDCONTROL 347.01, fie pe fundul balizei la SEDCONTROL 347.02
6.2.4 Obținerea datelor în timp real cu ajutorul programului AQUAlogger NMEA
Programul AQUAlogger NMEA este furnizat împreună cu AQUAlogger-ul și permite afişarea
datelor în timp real - Fig. 27. Graficele reprezintă datele înregistrate (de la stânga la dreapta şi de jos
în sus) de la senzorii de temperatură, presiune, turbiditate şi de la bateria internă.
a) setări achiziţie date b) afişarea graficelor
Fig. 27 Programul AQUAlogger NMEA pentru afişarea datelor în timp real
Acest program se utilizează numai în cazul în care se efectuează măsurători separat cu
AQUAlogger-ul TYPT10, acesta fiind conectat direct la laptopul de teren (prin cablu).
6.3 Funcționarea sistemului SEDCONTROL ca ansamblu de măsurare. Softul aplicativ
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
27
Cu senzorii montați și AQUAlogger-ul TYPT10 ințializat, se parcurg următoarele etape:
1. Se acționează întrerupătorul I/O poziționat pe exteriorul carcasei modulului electronic din Fig. 28
pentru alimentarea acestuia:
a) fără cabluri b) cu cabluri
Fig. 28 Modulul electronic SEDCONTROL
În acest moment controlerele senzorilor, placa de bază modemul radio 1 și modulul GPRS / GPS
sunt alimentate.
2. În portul serial al laptopului de teren se conectează modemul radio 2, la care se conectează la
rândul lor acumulatorul 12 Vcc și antena radio - Fig. 29. Stația recepție date se prezintă ca în fig.
30:
Fig. 29 Mod conectare stație recepție date Fig. 30 Stația recepție date
ș
3. Se pornește laptopul de teren și se lansează programul aplicativ SEDCONTROL, care permite:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
28
- afișarea grafică a datelor măsurate în timp real pentru fiecare parametru măsurat, cu efectuarea de
zoom-uri locale
- setarea datei și orei
- setarea ratei de eșantionare
- setarea pragurilor de alarmare (inferior și superior) pentru fiecare parametru măsurat
Programul aplicativ se folosește în modul următor:
1. La deschidere se apasă butonul virtual Cauta Port, ceea ce duce la afișarea graficelor mărimilor
măsurate - Fig. 31:
Fig. 31 Fereastră grafice mărimi măsurate
Se observă în dreapta-sus ledul virtual care indică conexiune activă. După recepția primelor date, se
afișează graficele corespunzătoare, împreună cu pragurile de alarmare. În cazul în care mărimea
măsurată iese din intervalul definit de cele două praguri, zona periferică a graficului respectiv apare
în culoarea roșie.
2. Utilizând meniul ZOOM - Fig. 32, se pot vizualiza zone dintr-un anumit grafic, dând dublu-click
pe acesta:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
29
Fig. 32 Meniul Zoom
- zoom pe un interval
- zoom pe ultimele valori
- zoom general - Fig. 33
Fig. 33 Zoom general
3. Utilizând butonul virtual Setari Grafice se pot modifica pragurile de alarmare la fiecare
parametru măsurat, rata de eșantionare, cu opțiuni pentru setare în ore, minute sau secunde și se
poate seta data și ora de referință - Fig. 34:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
30
Fig. 34 Setări ale graficelor
4. În cazul în care a fost vizualizată starea de alarmă pentru un anumit grafic și se dorește ieșirea din
starea de alarmă, se dă click pe grafic și în meniul ce se deschide se selectează "Am înțeles
pericolul" - Fig. 35:
Fig. 35 Ieșirea din starea de alarmă
7 DOMENIU DE UTILIZARE
Aparatul pentru măsurarea şi monitorizarea hidrodinamicii sedimentelor, denumit în continuare
SEDCONTROL 347.0X (X putand lua valorile 1 sau 2) este un instrument puternic pentru a măsura
adâncimea apei în lacuri de acumulare cu precizie mare, de ± 1 cm. Instrumentul se plasează într-
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
31
unul sau mai multe puncte fixe, eliminându-se astfel erorile de coordonate x-y. Adâncimea apei,
împreună cu alţi parametri (presiune, temperatură) sunt digitalizaţi şi transmişi periodic la un punct
de control situat în apropiere de baraj, unde aceste date sunt prelucrate şi prezentate într-o formă
inteligibilă. Autonomia proiectată a sistemului este de un an, cu una sau două măsurători în timp
real pe zi. În caz de evenimente speciale, cum ar fi inundaţiile sau alunecările de pământ, este
posibil să se modifice software-ul instalat pe computerul din punctul de supraveghere, astfel că rata
de eşantionare (de achiziţie) să fie mărită în conformitate cu cerinţele.
8. TESTARE IN SITU - PITEȘTI, ARGEȘ
Prima testare in situ a sistemului SEDCONTROL a fost facuta pe râul Argeș - fig. 36, înainte și
dupa deversarea parțială a lacului de lângă Pitești - fig. 37:
Fig. 36 Tractarea balizei pentru realizarea unui
profil transversal
Fig. 37 Deversarea parțială a lacului
Cele două profile transversale, înainte și după deversare, sunt prezentate în fig. 38, respectiv 39:
POSSCCE - Axa prioritară 2 - 2009 -2, Operațiunea 2.1.2
Ctr. 131 / 04.06.2010 - Proiect: SEDCONTROL
32
Fig. 38 Profil transversal înainte de deversare Fig. 39 Profil transversal după deversare
Prin suprapunerea celor două grafice se evidențiază efectul deversării - fig. 40:
Fig. 40 Efectul deversării asupra adâncimii lacului