一、行業背景

隨著國民經濟的迅猛發展，水利工程在國民經濟中所起的作用越來越大，防汛更是直接影響國民經濟發展的一個重要方面。近年來，國家提出了建設“數字水利”的目標，全面實施水利信息化建設，一方面加快水利工程的信息化進程，提高其建設的效率，另一方面可以將防汛抗旱的工作逐步從被動轉為主動，通過完善的預警機制和應急指揮系統，達到最大程度降低災害影響，在汛期的時候，一些異常狀況的圖像清晰準確地在第一時間即時傳送到監控中心，工作人員可實時地對可能或正在發生的汛情、險情、災情進行動態監視，隨時了解現場情況，以便采取相應的預防和補救措施。

基于上述背景的考慮，我公司的水位自動監測預警系統。本系統能將各個地下管道的積水情況及時、自動、準確地上傳至監控中心。該系統以單片機為控制核心,集成了先進的系統軟件與硬件，利用太陽能供電，采用無線通訊方式。利用該系統,可以實現對各管道段有效自動監測。當監測點的水深超過預設值時，監控中心會發出報警信號，提示中心監控人員采取相應措施。

二、需求分析

現階段各大部分地下管網已實現的監測系統，采集的數據通過DTU或遙測終端RTU以2G/3G/4G無線網絡上傳到數據中心，能將采集與無線傳輸結合起來，實現對管網數據的采集、安全分析，這樣能對地下管網的運行情況有直觀又方便的檢查，有助于采取預防與補救措施。

以此監測需求為例：

?監測流量和水位，一但流量或者水位到了警戒線，馬上聯動報警；

?監控現場是否有人進入危險區域、可疑情況；

?通過3G/4G網絡傳輸，可部署在偏遠區域；

三、系統概述

緊握市場需求，我公司開發出基于2G/3G/4G無線網絡的遙測系統，主要用于監視水庫、涵閘、河流、礦井、地下管網運行情況，通過2G/3G/4G網絡上傳到監控中心平臺，各種監測信息和現場圖像可直觀顯示在大屏幕上，監控人員能及時監視現場情況，準確判斷狀態。

無線遙測系統是我司自主研發、具有知識產權的整體解決方案，遙測終端系統廣泛應用于各種水利信息化建設領域。

本系統由監測中心、通信網絡、前端監測設備、測量設備四部分組成。

?監測中心：由服務器、公網專線（或移動專線）、監測系統軟件組成

?通信網絡：GPRS（2G/3G/4G/5G）。

?前端監測設備：監測終端。

?測量設備:雷達流量計或其它儀表變送器。

四、系統架構

1.前端采集部分

前端采集部分由、RTU、超聲波水位計、太陽能供電系統組成。傳感器采集的數據經RTU進行編碼處理，編碼后的數據通過有線/無線網絡傳輸到遠程監控中心。

2.傳輸網絡 

    可以采用GPRS/2G/3G/4G、WIFI、有線三種傳輸方式，三者自動智能切換，保證網絡不中斷。

3.監控中心

在監控中心安裝相應的服務器系統和平臺軟件，分發數據流和視頻流進行監控，統一管理現場設備，并對上傳的數據進行處理、統計、分析，供管理決策使用

4.系統互聯

為方便本平臺和其他系統進行互聯，平臺軟件預留接口，可實現與其它系統的信息共享和聯動。

五、系統主要功能

1、數據采集、統計、分析

?每15分鐘定時采集并上報水位數據。

?平臺對上傳的各種數據進行分析處理，并圖表形式展示出來。

2、聯動控制

可與第三方系統互聯，制定聯動預案，實現智能化控制。

3、遠程管理維護

系統提供遠程管理維護功能，管理員不必到達設備現場，就可修改設備各項參數，實現校時、重新啟動、參數配置、軟件升級等功能，提高的設備維護效率。

六、系統主要設備（產品特點、性能、技術參數）

1、傳感器

1.1功能

雷達水位計是一種采用微波技術的物位探測儀，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。雷達水位計作為一種探測終端，可有效的輔助監控水位變化狀態，提供有效的水位信息。

1.2技術參數

2、太陽能

監測站終端設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象，應配置相應的充電控制器進行鉗位控制。

太陽能板的功率、蓄電池的容量以及充電控制器，根據以下因素選配：

1）設備功耗，包括守候功耗、工作功耗以及通信設備發送數據的功耗；

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

3）在連續陰雨天氣后，能在10～20天時間內，將蓄電池充足；

4）當地的日照指數；

5）充電控制器的鉗位電壓閾值應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算方法

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

蓄電池配置計算方法

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

3、通訊平臺及系統運行分析

3.1通訊平臺

公網專線系統通信網絡采用中國移動公司GPRS網絡和Internet公網。要求排水管理處監控中心具備寬帶（類型：光纖、ADSL等），并具有一個Internet網絡上的固定IP。泵站監測點終端中GPRS無線數據傳輸器內配置一張開通GPRS功能的SIM卡。

終端通過其內部的GPRS無線數據傳輸器與監測中心服務器組成一個通信網絡，實現系統的遠程數據傳輸。

公網專線組網適用于監測點數量多，數據傳輸頻率高、實時性要求強的系統。

3.2系統運行分析

3.2.1 終端GPRS流量統計

3.2.2 系統運行費用

月運行費用 = （監測中心寬帶月租 + 固定IP月租） + 單個測點數據卡月租×測點數量

七、RTU介紹

遙測終端是集GPRS/4G/WIFI無線傳輸、傳統RTU功能于一體，實現水文/水資源等數據采集、存儲、顯示、控制、報警、無線傳輸、遠程監控等功能。

產品采用高性能的工業級32 位通信處理器和工業級無線模塊，本地超大容量數據安全存儲，提供翻RS232、RS485、模擬量輸入、開關量輸入和開關量輸出接口，可滿足各種不同水文/水資源及其它應用需求。

1、符合規約

?遵循《水資源監測數據傳輸規約》和《水文監測數據通信規約》；

2、產品功能

?具有多種接口，可外接水位計、雨量筒、流量計、流速儀等傳感器；

?定時采集并上報、加報雨量、水位、流量、水質等涉水數據；

?本地存儲雨量、水位、流量、水質和其它數據； 

?支持電池電壓上報功能；

?遠程查詢本地歷史數據；

?內置RTC，支持定時重啟、定時開關機功能；

?異常掉電和低電壓電源保護功能，保證突然掉電數據不易被破壞；

?硬盤可拆卸，也可以通過USB線直接掛載硬盤，在電腦上實現硬盤上的數據的快速導出及預覽；

?支持多種升級方式：本地U盤升級、本地web升級、遠程升級；

?支持多種設備參數配置方式：本地UI配置、本地網絡配置、平臺遠程配置等；

?豐富的指示燈，可快速掌握機器運行狀態；

?支持GPRS/4G網絡、WIFI和有線LAN三鏈路網絡智能切換功能，可實現按預設值優先級進行切換；

3.SIM卡安裝

⑴、用一個十字螺絲刀或其他合適工具按壓SIM卡座黃色開關，卡座抽屜會彈出一點

(2)、取出SIM卡抽屜

(3)、將SIM卡裝進抽屜，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、系統優勢

針對嚴苛的水利室外應用環境設計

?寬溫設計：-35～75℃

?寬壓設計：9V～36V

?具備欠壓、過壓、過流、反接、短路、浪涌等電路保護功能

?SIM卡/TF卡防盜設計