一、行業(yè)背景

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水利工程在國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來越大，防汛更是直接影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要方面。近年來，國家提出了建設(shè)“數(shù)字水利”的目標(biāo)，全面實(shí)施水利信息化建設(shè)，一方面加快水利工程的信息化進(jìn)程，提高其建設(shè)的效率，另一方面可以將防汛抗旱的工作逐步從被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，通過完善的預(yù)警機(jī)制和應(yīng)急指揮系統(tǒng)，達(dá)到最大程度降低災(zāi)害影響，在汛期的時(shí)候，一些異常狀況的圖像清晰準(zhǔn)確地在第一時(shí)間即時(shí)傳送到監(jiān)控中心，工作人員可實(shí)時(shí)地對可能或正在發(fā)生的汛情、險(xiǎn)情、災(zāi)情進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，隨時(shí)了解現(xiàn)場情況，以便采取相應(yīng)的預(yù)防和補(bǔ)救措施。

基于上述背景的考慮，我公司的水位自動(dòng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)能將各個(gè)地下管道的積水情況及時(shí)、自動(dòng)、準(zhǔn)確地上傳至監(jiān)控中心。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心,集成了先進(jìn)的系統(tǒng)軟件與硬件，利用太陽能供電，采用無線通訊方式。利用該系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對各管道段有效自動(dòng)監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的水深超過預(yù)設(shè)值時(shí)，監(jiān)控中心會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示中心監(jiān)控人員采取相應(yīng)措施。

二、需求分析

現(xiàn)階段各大部分地下管網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)通過DTU或遙測終端RTU以2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心，能將采集與無線傳輸結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集、安全分析，這樣能對地下管網(wǎng)的運(yùn)行情況有直觀又方便的檢查，有助于采取預(yù)防與補(bǔ)救措施。

以此監(jiān)測需求為例：

?監(jiān)測流量和水位，一但流量或者水位到了警戒線，馬上聯(lián)動(dòng)報(bào)警；

?監(jiān)控現(xiàn)場是否有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域、可疑情況；

?通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸，可部署在偏遠(yuǎn)區(qū)域；

三、系統(tǒng)概述

緊握市場需求，我公司開發(fā)出基于2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)的遙測系統(tǒng)，主要用于監(jiān)視水庫、涵閘、河流、礦井、地下管網(wǎng)運(yùn)行情況，通過2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心平臺(tái)，各種監(jiān)測信息和現(xiàn)場圖像可直觀顯示在大屏幕上，監(jiān)控人員能及時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場情況，準(zhǔn)確判斷狀態(tài)。

無線遙測系統(tǒng)是我司自主研發(fā)、具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的整體解決方案，遙測終端系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種水利信息化建設(shè)領(lǐng)域。

本系統(tǒng)由監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、前端監(jiān)測設(shè)備、測量設(shè)備四部分組成。

?監(jiān)測中心：由服務(wù)器、公網(wǎng)專線（或移動(dòng)專線）、監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成

?通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS（2G/3G/4G/5G）。

?前端監(jiān)測設(shè)備：監(jiān)測終端。

?測量設(shè)備:雷達(dá)流量計(jì)或其它儀表變送器。

四、系統(tǒng)架構(gòu)

1.前端采集部分

前端采集部分由、RTU、超聲波水位計(jì)、太陽能供電系統(tǒng)組成。傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)RTU進(jìn)行編碼處理，編碼后的數(shù)據(jù)通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心。

2.傳輸網(wǎng)絡(luò) 

    可以采用GPRS/2G/3G/4G、WIFI、有線三種傳輸方式，三者自動(dòng)智能切換，保證網(wǎng)絡(luò)不中斷。

3.監(jiān)控中心

在監(jiān)控中心安裝相應(yīng)的服務(wù)器系統(tǒng)和平臺(tái)軟件，分發(fā)數(shù)據(jù)流和視頻流進(jìn)行監(jiān)控，統(tǒng)一管理現(xiàn)場設(shè)備，并對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析，供管理決策使用

4.系統(tǒng)互聯(lián)

為方便本平臺(tái)和其他系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，平臺(tái)軟件預(yù)留接口，可實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)的信息共享和聯(lián)動(dòng)。

五、系統(tǒng)主要功能

1、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析

?每15分鐘定時(shí)采集并上報(bào)水位數(shù)據(jù)。

?平臺(tái)對上傳的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并圖表形式展示出來。

2、聯(lián)動(dòng)控制

可與第三方系統(tǒng)互聯(lián)，制定聯(lián)動(dòng)預(yù)案，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

3、遠(yuǎn)程管理維護(hù)

系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程管理維護(hù)功能，管理員不必到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場，就可修改設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)校時(shí)、重新啟動(dòng)、參數(shù)配置、軟件升級(jí)等功能，提高的設(shè)備維護(hù)效率。

六、系統(tǒng)主要設(shè)備（產(chǎn)品特點(diǎn)、性能、技術(shù)參數(shù)）

1、傳感器

1.1功能

雷達(dá)水位計(jì)是一種采用微波技術(shù)的物位探測儀，主要適用于探測江河湖泊等自然水域的水位，也適用于各種水庫、蓄水池、污水渠等露天水渠的水位探測。雷達(dá)水位計(jì)作為一種探測終端，可有效的輔助監(jiān)控水位變化狀態(tài)，提供有效的水位信息。

1.2技術(shù)參數(shù)

2、太陽能

監(jiān)測站終端設(shè)備采用太陽能板浮充蓄電池直流供電方式。為防止蓄電池電壓過電或欠壓現(xiàn)象，應(yīng)配置相應(yīng)的充電控制器進(jìn)行鉗位控制。

太陽能板的功率、蓄電池的容量以及充電控制器，根據(jù)以下因素選配：

1）設(shè)備功耗，包括守候功耗、工作功耗以及通信設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的功耗；

2）保證在10~20天連續(xù)陰雨天氣情況下，能維持蓄電池正常工作1個(gè)月；可連續(xù)工作不低于2年。

3）在連續(xù)陰雨天氣后，能在10～20天時(shí)間內(nèi)，將蓄電池充足；

4）當(dāng)?shù)氐娜照罩笖?shù)；

5）充電控制器的鉗位電壓閾值應(yīng)保證電池充足且不因過充而損壞。

6）蓄電池采用鉛酸免維護(hù)可充電蓄電池。

7）太陽能板采用單晶硅太陽能電池組件，最大工作電壓：17V，開路電壓：21V；

 太陽能電池板配制計(jì)算方法

電池板配置功率（W）=設(shè)備功耗（W）×每天工作時(shí)間（小時(shí)）×1.2(安全系數(shù))÷[5小時(shí)(每天有效工作時(shí)間) ×0.6(充電效率)]

蓄電池配置計(jì)算方法

蓄電池配置容量（Ah）=設(shè)備功耗（W）×每天工作時(shí)間（小時(shí)）×陰雨天(天數(shù))÷[設(shè)備供電電壓(V) ×0.6(供電效率)] 

3、通訊平臺(tái)及系統(tǒng)運(yùn)行分析

3.1通訊平臺(tái)

公網(wǎng)專線系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)采用中國移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet公網(wǎng)。要求排水管理處監(jiān)控中心具備寬帶（類型：光纖、ADSL等），并具有一個(gè)Internet網(wǎng)絡(luò)上的固定IP。泵站監(jiān)測點(diǎn)終端中GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸器內(nèi)配置一張開通GPRS功能的SIM卡。

終端通過其內(nèi)部的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸器與監(jiān)測中心服務(wù)器組成一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

公網(wǎng)專線組網(wǎng)適用于監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量多，數(shù)據(jù)傳輸頻率高、實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的系統(tǒng)。

3.2系統(tǒng)運(yùn)行分析

3.2.1 終端GPRS流量統(tǒng)計(jì)

3.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

月運(yùn)行費(fèi)用 = （監(jiān)測中心寬帶月租 + 固定IP月租） + 單個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)卡月租×測點(diǎn)數(shù)量

七、RTU介紹

遙測終端是集GPRS/4G/WIFI無線傳輸、傳統(tǒng)RTU功能于一體，實(shí)現(xiàn)水文/水資源等數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、控制、報(bào)警、無線傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

產(chǎn)品采用高性能的工業(yè)級(jí)32 位通信處理器和工業(yè)級(jí)無線模塊，本地超大容量數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)，提供翻RS232、RS485、模擬量輸入、開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出接口，可滿足各種不同水文/水資源及其它應(yīng)用需求。

1、符合規(guī)約

?遵循《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》和《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》；

2、產(chǎn)品功能

?具有多種接口，可外接水位計(jì)、雨量筒、流量計(jì)、流速儀等傳感器；

?定時(shí)采集并上報(bào)、加報(bào)雨量、水位、流量、水質(zhì)等涉水?dāng)?shù)據(jù)；

?本地存儲(chǔ)雨量、水位、流量、水質(zhì)和其它數(shù)據(jù)； 

?支持電池電壓上報(bào)功能；

?遠(yuǎn)程查詢本地歷史數(shù)據(jù)；

?內(nèi)置RTC，支持定時(shí)重啟、定時(shí)開關(guān)機(jī)功能；

?異常掉電和低電壓電源保護(hù)功能，保證突然掉電數(shù)據(jù)不易被破壞；

?硬盤可拆卸，也可以通過USB線直接掛載硬盤，在電腦上實(shí)現(xiàn)硬盤上的數(shù)據(jù)的快速導(dǎo)出及預(yù)覽；

?支持多種升級(jí)方式：本地U盤升級(jí)、本地web升級(jí)、遠(yuǎn)程升級(jí)；

?支持多種設(shè)備參數(shù)配置方式：本地UI配置、本地網(wǎng)絡(luò)配置、平臺(tái)遠(yuǎn)程配置等；

?豐富的指示燈，可快速掌握機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)；

?支持GPRS/4G網(wǎng)絡(luò)、WIFI和有線LAN三鏈路網(wǎng)絡(luò)智能切換功能，可實(shí)現(xiàn)按預(yù)設(shè)值優(yōu)先級(jí)進(jìn)行切換；

3.SIM卡安裝

⑴、用一個(gè)十字螺絲刀或其他合適工具按壓SIM卡座黃色開關(guān)，卡座抽屜會(huì)彈出一點(diǎn)

(2)、取出SIM卡抽屜

(3)、將SIM卡裝進(jìn)抽屜，注意SIM卡帶芯片的面對著自己，SIM卡缺口對著抽屜缺口

(4)、將SIM卡抽屜推入卡座

八、系統(tǒng)優(yōu)勢

針對嚴(yán)苛的水利室外應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)

?寬溫設(shè)計(jì)：-35～75℃

?寬壓設(shè)計(jì)：9V～36V

?具備欠壓、過壓、過流、反接、短路、浪涌等電路保護(hù)功能

?SIM卡/TF卡防盜設(shè)計(jì)

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