SISTEM AUTOMAT DE MONITORIZARE A BAZINULUI HIDROGRAFIC SOMESUL MIC

SISTEM AUTOMAT DE MONITORIZARE A BAZINULUI HIDROGRAFIC SOMESUL MIC

DOMENIU DE UTILIZARE

A fost realizat un sistem automat pentru monitorizarea unui bazin hidrografic, in vederea urmaririi calitatii apelor, prevenirea inundatiilor si protectia mediului inconjurator. Urmarirea calitatii apelor atat de suprafata cat si a apelor din straturile agvifere, reprezinta in aceasta perioada un obiectiv de prima prioritate

Urmarirea resurselor de apa, intr-un areal geografic, este realizata in prezent prin intermediul sistemelor automate moderne de achizitie de date din punctele de interes amplasate in arealul bazinului hidrografic, de la statii hidrometrice si din puturi de foraj in panza freatica, utilizandu-se modele matematice si statistice specifice, echipamente tehnologice moderne - radare meteorologice- prelucrarea informatiilor achizitionate si stocarea rezultatelor in baze de date create si implementate la sediul dispeceratului bazinului hidrografic.

Elaborarea prognozelor hidrologice corecte, prin urmarirea in timp real a evolutiei parametrilor bazinelor hidrologice, mareste timpul avut la dispozitie pentru a se interveni eficient pentru inlaturarea, daca nu completa, cel putin pentru reducerea efectelor dezastruoase in situatii limita cum ar fi : inundatii, caderi masive si in timp scurt de precipitatii lichide sau ninsori abundente, formarea undelor de viituri precum si in situatii de contaminare a apelor de suprafata sau din straturile freatice cu substante nocive, deversate in rauri si pe terenuri agricole si forestiere.

ARHITECTURA SISTEMULUI AUTOMAT DE MONITORIZARE

Sistemul automat de monitorizare al unui bazin hidrografic (in particular bazinul Somesul Mic), este un sistem distribuit pe mai multe nivele, dupa cum se vede si in schema-bloc de principiu prezentata in fig.1.

Din punct de vedere structural, au fost stabilite urmatoarele nivele ierarhice:

nivelul central - amplasat la dispecerul zonal din bazinul hidrografic

nivelul statiilor hidrometrice, a posturilor pluviometrice si a puturilor de foraj -pentru urmarirea parametrilor bazinului (nivele, temperatura, precipitatii si calitatea apelor)

nivelul local - compus din totalitatea senzorilor si traductoarelor amplasate in punctele de masura

nivelul comunicatie - realizat din elementele care participa la transferul datelor, intre statiile locale si dispecerul central (modemuri, statii radio, GSM), precum si din statii mobile de colectare si inmagazinare a datelor (dataloggere) din punctele de achizitie manuala.

NIVELUL DISPECER

La nivelul dispecerului de zona, sistemul consta dintr-un pachet de programe implementat pe un calculator compatibil IBM PC, cu posibilitatea de a functiona in retea denumit "HIDROSIS".

Ansamblul de programe "HIDROSIS" este realizat sub mediul de dezvoltare LabWindows/CVI 5.5 al firmei National Instruments, mediu specializat in domeniul achizitiei de date, impreuna cu modulul LabWindows/CVI SQL Toolkit 2.0, care asigura gestiunea bazelor de date relationale, compatibile SQL.

Este realizat sub forma unei aplicatii Windows (HIDROSIS.EXE) si este destinat rularii pe un calculator compatibil IBM PC, sub sistemul de operare Microsoft Windows NT/2000 Server, cu posibilitatea de a functiona in retea.

Aplicatia "HIDROSIS" realizeaza urmatoarele functii :

transferul datelor de la nivelul local la dispecerat, stocarea acestora la nivelul dispecerului

vizualizarea datelor achizitionate

introducerea manuala a marimilor ce nu pot fi achizitionate automat

generarea bazei de date aferenta marimilor hidrologice achizitionate

prelucari asupra bazei de date hidrologice, generarea, vizualizarea si listarea rapoartelor cu informatiile rezultate in urma prelucrarilor.

Aplicatia HIDROSIS este    realizata in urmatoarea structura :

o colectie de interfete grafice (specifice mediului de dezvoltare programe LabWindows/CVI), de tip ecran

un set de module program scrise in varianta de limbaj implementata in mediul de dezvoltare LabWindows/CVI (care realizeaza functiile aferente controalelor din interfetele grafice) precum si in varianta de limbaj implementata in modulul LabWindows/CVI SQL Toolkit 2.0 (care realizeaza functiile aferente gestiunii bazei de date)

baza de date relationala creata cu aplicatia Microsoft SQL Server 2000, stocata pe un server de date SQL.

FUNCTIILE APLICATIEI "HIDROSIS"

generare harta cu toate bazinele hidrografice ale tarii si dispeceratele bazinale aferente

selectarea unui bazin de analizat

generare harta cu bazinul hidrografic selectat si dispeceratele judetene aferente

selectarea unui dispecerat judetean

amplasarea pe harta a punctelor de achizitie date

configurarea unui punct de achizitie: numele localitatii, punctele de masura (statiile hidrometrice, punctele pluviometrice si puturile de foraje)

configurarea unui punct de masura: coordonate geografice (bazinul hidrografic, raul pe care este amplasat, cota terenului, etc), date tehnice, felul achizitiei (automat/manual), tipul statiei de achizitie a datelor, modul de transmitere a datelor (comunicatie/datalogger portabil), parametrii achizitionati

selectarea unui punct de masura si vizualizarea informatiilor referitoare la acel punct : configurare, date achizitionate, etc.

selectarea unui punct de masura si introducerea datelor achizitionate manual

generarea bazei de date a marimilor hidrologice pe baza datelor achizitionate

asigurarea comunicatiei intre dispecer si punctele de masura

stabilirea si modificarea programului de achizitie a punctelor de masurare prin generarea fisierului de configurare a achizitiei si transmiterea acestuia catre punctele de masura

transferul periodic al datelor de la nivelul local la dispecer

preluarea datelor de la datalogger-ul portabil si stocarea acestora in baza de date

afisarea "on line" a datelelor citite (corecte sau insotite de mesaje de eroare, daca este cazul), dand astfel posibilitatea operatorului sa urmareasca desfasurarea achizitiei

vizualizarea tabelara si grafica a variatiei in timp a parametrilor hidrologici urmariti, la cererea operatorului;

vizualizarea, la cererea operatorului, a informatiilor stocate in baza de date, selectate dupa diferite criterii de selectie ( punct de lucru, interval de timp, tip marime, etc.)

generarea , vizualizarea si tiparirea rapoartelor.

NIVELUL STATIILOR DE ACHIZITIE

Statiile de achizitie date din componenta sistemului sunt reprezentate din totalitatea echipamentelor cu care sunt dotate punctele de masura a parametrilor hidrologici ai bazinului. Dupa complexitatea si numarul de parametrii achizitionati din fiecare punct de masura, in cadrul sistemului avem urmatoarele tipuri de statii:

statii de achizitie hidrometrice (achizitioneaza nivelul in apele de suprafata, temperatura atmosferica, cantitatea de precipitatii si calitatea apelor de suprafata sua din panza freatica), notate S1

statii pluviometrice (achizitioneaza in functie de configuratia statiei parametrii : nivel, temperatura si precipitatiile), notate S2

statii de achizitie din puturile de foraj (achizitioneaza date referitoare la variatia nivelului panzei freatice in forajele de urmarire si de exploatare si calitatea apelor), notate S3

statii portabile pentru achizitia datelor de la puturile de foraj si transferul acestora in baza de date la dispecerul zonal, notate S4

Pachetul de programe care se implementeaza in memoria automatelor din statiile de achizitie S1 si S2 (echipate cu automate de tip Siemens) denumit "HIDROSIS_S1_S2" este realizat in limbaj de asamblare sub mediul de dezvoltare Step7 MicroWIN .

Functiile pachetului de programe :

configurarea locala a statiei

etalonarea traductoarelor

salvarea in memoria nevolatila a parametrilor de configurare si etalonare

preluarea parametrilor de configurare transmisi de la calculatorul dispecer

gestionarea ceasului de timp real

citirea periodica a canalelor de intrare

conversia marimilior citite si filtrarea acestora

afisarea locala a marimilor

stocarea principalelor evenimente din proces si semnalizarea alarmelor sau avariilor

transferul datelor masurarte la cererea calculatorului dispecer

verificarea incadrarii in limite a masurilor efectuate si avertizare la depasirea acestora

alarmare la nivel local in cazul depasirii limitelor de alarmare

restrictionarea accesului la configurarea statiei prin sistem de protectie cu parola

autotestarea bunei functionari a elementelor din componenta statiei.

Programul implementat in statiile de achizitie S3 (din puturile de foraj), denumit "HIDROSIS_S3 este realizat in limbajul de asamblare specific microcontrolerelor PIC cu care este realizata statia.

Functiile pachetului de programe :

verificarea conexiunii cu sistemul de descarcare (datalogger portabil)

recunoasterea regimurilor de lucru : descarcare date, configurare/etalonare

preluarea datelor de configurare

gestionarea ceasului de timp real

citirea canalelor de intrare analogica si efectuarea conversiilor

stocarea datelor citite in memoria EEPROM

memorarea numarului datelor stocate

descarcarea datelor la receptia semnalului de descarcare transmis de datalogger-ul portabil

transmiterea identificatorului statiei pentru recunoastere la calculatorul de la dispecer

reinitializarea zonelor de date dupa descarcarea datelor

revinerea in starea "SLEEP" dupa efectuare masuratoare sau intreruperea comunicatiei

masurarea valorii bateriei si alarmare in caz de sesizare prag de alarma baterie.

Programul implementat in memoria automatelor din statiile de achizitie S4 (dataloggerele portabile) denumit "HIDROSIS_S4" este realizat in limbajul "C"indeplinind urmatoarele:

Functiile pachetului de programe :

generarea prin tastare a identificatorului statiei apelate

stabilirea sesiunii de lucru :

preluare date de catre dispecer

descarcarea automatelor locale

preluarea parametrilor de configurare de la dispecer

configurarea si etalonarea automatelor locale

memorarea identificatorilor statiilor de la care s-au descarcat datele

citirea pe blocuri a bufferelor de achizitie

citirea pe blocuri a bufferelor de rapoarte de evenimente

reinitializarea memoriei datalogger-ului dupa descarcarea datelor la calcultorul de la dispecer.

Realizatori: SC IPA SA Sucursala CIFATT Cluj - Coordonator proiect

Administratia Apelor Romane - Directia Somes Tisa