宏电水库动态监测解决方案.docx

宏电水库动态监测解决方案一、 应用背景在上世纪5070年代，中国完成了水利工程建设的大跃进，成为世界上水库数量最多的国家，现有的8.7万座水库，大部分建于该时期。但限于当时的技术水平和经济条件，许多水库的质量和建设水平都不是太高，大部分是小型坝，基本上都已是超期服役。且在此后几十年的运行中，由于缺少必需的维护经费，水库病险的数量过半，达4万多座。从1954年有溃坝记录以来，全国共发生溃坝水库3515座，其中小型水库占98.8%。但由于这些小水库数量多、地方偏远，单靠人员定时巡检，一方面需要大量的人力和资金的投入、另一方面时效性低，很难有效的掌握到水库的安全状况。因此，需要一种远程的自动监测系统来协助此项工作。二、 宏电方案介绍宏电立足于移动通信行业，通过多年来对水利行业客户的支持与了解，持续参与国内水文测报、山洪减灾、水库监测集成项目的投标、施工，积累了大量的经验，自主研发了一套水库动态监测系统。该系统主要针对降雨量、水位这两个监测量进行采集与处理，同时支持现场图片拍照，通过图片的形式了解现场的状况更真实。它包含前端的遥测数据终端（下简称RTU）、数码摄像头、水库监测平台软件、短信接收模块，其中平台软件又可以分为前置通讯机、水库监测数据库系统和GIS地图服务三部分，前置机与水库监测数据库系统即可以成为一个完整的平台软件，又可以分开独立运行，与其他第三方系统进行对接。三、 系统拓扑四、 主要特点a) 完整的解决方案宏电水库动态监测系统包含了前端的RTU、数码摄像头、通讯前置软件、水库监测数据库、GIS地图服务软件，用户只需要在前端采购水位计、雨量计，后端的计算机，就可以搭建一套完整的水库动态监测系统，不再需要安装第三方系统。b) 高集成度、低成本的终端设备该款RTU产品将采集功能、移动通讯功能和拍照功能做到一起，比RTU+传输设备（DTU或无线modem）+DVS+摄像头的方式集成度更高，节省了传输设备和DVS设备。这种方式有利于降低产品成本、提高产品稳定性、降低功耗都有好处。c) 灵活的平台功能设计宏电水库动态监测平台软件采用灵活的模块化设计，通讯前置机和水库监测数据库系统可以分开独立运行。当用户有第三方的数据处理软件时，可以只安装通讯前置机，实现与第三方平台的数据对接。d) 完善的远程管理功能通讯前置机软件具备完善的RTU远程管理功能，如：在线管理、自动校时、自动参数校对、程序升级、日志查询、历史数据查询、招测、蓄电池电压告警。五、 主要功能a) 雨水情数据采集与上报本系统的RTU可以与水位计和雨量计连接，自动采集数据，并按整点或超限上报两种方式上报给平台软件，平台软件将数据汇入到水库监测数据库。b) 图片拍照与上报RTU可以定时对监视的场景进行拍照，然后将照片通过无线传输功能上报给平台软件，使平台软件可以将图片、雨水情监测量一起关联查看，及时了解现场真实情况。c) 多种方式的数据显示与处理平台软件收到RTU上报的数据时，可以提供多种方式的显示与处理：GIS地图综合数据显示、测站综合数据管理、测站详细监测量的数据管理。可以方便用户快速查看测站信息，及对某测站进行深入的研究。d) 移动数据通讯及短信备份功能RTU与平台软件之间可以通过移动通信网络进行数据传输，如GPRS/CDMA。当分组数据通信失败时，RTU可以采用短信进行备份传输，并通过优化的短信传输策略，将费用降到最低。e) RTU远程管理平台软件可以通过移动通信对RTU进行远程管理，包括在线管理、自动校时、自动参数校对、程序升级、日志查询、历史数据查询、招测、蓄电池电压告警。六、 组网方案本案采取移动数据传输的组网方式。采用这种方式，移动网络作为核心通讯手段，RTU需要移动通讯设备，中心站只需接入internet。此种方式受地形的干扰小，传输距离远，速度快，带宽高，通讯设备投入小，运营费用低，非常适合水库监测应用。移动网络有多种可选，如GPRS/CDMA/3G网络，任何一种都能满足传输的要求，且无需自己架设网络，都已经建设好，GPRS网络的覆盖率最高。对于终端移动通讯设备，本案的RTU产品已经内置了GPRS通讯模块。如果需要其他的移动通讯功能，就需要另行添置。对于中心站，接入internet的方法很多也很简单，如ADSL、电信或移动光纤入户等。七、 终端介绍宏电H5110遥测终端机（以下简称H5110）以高性能低功耗微控制器为核心，具有多个传感器接口和多个通信接口，是集数据采集、显示、存储、通信和远程管理等功能于一体的智能遥控数字终端设备。H5110严格遵守中华人民共和国行业标准：水文自动测报系统设备遥测终端机行业规范（SL/T 180-1996），符合水利部相关技术要求规范，以及延伸的企标水文自动测报系统设备遥测终端机企业标准。产品从研发到生产通过了严格设计评审和试产试验，同时其良好的性能在客户应用实践也中也得到了很好的验证。a) 产品外观RTU外观带密封箱整机b) 主要功能i. 整点采集水位数据ii. 触发采集雨量、水位数据iii. 整点上报雨量、水位数据iv. 预警触发加报雨量、水位数据v. 定时拍照功能vi. 本地存储采集数据vii. 远程招测当前雨量、水位数据viii. 远程查询本地历史数据ix. 电池电压上报功能x. GPRS数据通讯、短信备份（短信功能只针对采集数据，图片需要用GPRS）xi. 可设置自动上报式与应答式工作模式xii. 两种方式实现本地配置，一种是PC通过串口连接实现快速配置，一种是通过液晶与键盘手动操作xiii. 支持远程管理功能，可以实现远程参数配置、程序升级xiv. 前置机软件自动收集遥测终端机数据，自动向上级上报数据c) 产品特点i. 采集模块与通讯模块一体化设计，更低成本、更稳定可靠。ii. 可接入数码摄像头，实现低成本图片拍照方案。iii. 高性能嵌入式操作系统，模块化的功能设计，更容易进行外延扩展。iv. 高于国家标准的工作环境能力设计，支持更宽的工作温度。v. 多样化的配置方式，支持键盘、串口、远程三种方式。vi. 优化的短信备份机制，及时有效，且更省钱。vii. 人性化的前置机通讯软件设计，自动化实现参数配置、历史数据查询、远程升级功能，方便后方管理。d) 技术参数传感器接口雨量计接口² 2路开关量，断通式计数，支持翻斗式雨量计；² 精度：0.1/0.2/0.5/1毫米² 接口类型DB9，密封箱配DB9转航空头转换线水位计接口² 13路格雷码开关量；² 接口类型DB15，密封箱配DB15转航空头转换线数码摄像机接口² 1个数码摄像机接口供 电供电电源² 12V/1.5A DC,电压波动范围-15%+20%功 耗（含GPRS通讯模块）：² 工作电流：<100mA² 应答模式空闲电流：² 值守电流：<2mA软硬件平台CPU² 工业级、低功耗32位CPU操作系统² 历经5年多研发优化的多任务嵌入式系统，功能强大、稳定性高、可扩展性强数据存储空间² 专用于采集数据的固态存储容量1MB，可以存储超过2年的采集数据；² 最大可扩展到4MB，可以存储超过8年的数据。实时时钟² 内置实时时钟无 线 参 数无线模块² 采用工业级模块频段² GSM 900/1800MHz双频标准² 支持GSM phase 2/2+² 支持GPRS class 10理论带宽² 85.6Kbps接收灵敏度² <-107dBm接 口PC配置串口² 1个RS232接口，波特率bps、8位数据位、1位停止位、无校验、无流控指示灯² 1个电源指示灯本机显示² 1个LCD显示屏，平时关闭节能，按键盘显示本机输入² 16键多功能键盘天线² 标准SMA阴头天线，阻抗50SIM卡接口² 抽屉式接口，支持1.8V/3V SIM卡电源接口² 拔插式接线端子开关² 1个电源总开关工作环境防雷、抗电磁干扰² 符合GB/T 17626标准工作温度² -20+70存储温度² -40+85湿度² 95%(+40时)物理特性RTU外形尺寸² 158x158x45 (mm)密封箱尺寸² 380x300x117(mm)RTU重量² 约1.1Kg密封箱重量² 约10Kg八、 平台介绍宏电水库监测平台软件包含前置通讯机、水库监测数据库系统、GIS地图服务三部分组成。前置通讯机是软件系统，它专门负责接收RTU上报的数据，将数据存入到水库监测数据库，同时提供对RTU的远程管理功能。水库监测数据库系统负责从数据库中读取出来，通过多种方式展现出来，同时可以对数据进行管理，如删减、向上级上报等。GIS地图服务属于水库监测数据库系统的增强功能，通过地图的形式展示各个测站的最新数据，直观形象。宏电水文测报平台软件采用JAVA语言进行开发，具备跨平台安装使用能力，采用SQL关系型数据库，可以存储大量的数据，采用WEB的操作界面，可以实现分布式管理。系统的设计符合水利行业标准：实时雨水情数据库表结构与标识符标准_SL323-2005，可以与其他系统实现数据库级对接，形成多级的大系统。a) 主要功能i. 测站信息管理包括添加、删除、修改测站信息ii. 测站通讯功能SOCKET通讯（移动通讯）、串口通讯（短信备份）iii. 测站远程管理包括参数配置、程序升级、招测、历史数据读取、日志读取、自动校时、RTU电压检测iv. GIS地图数据显示包含对地图进行缩放、拖拉等操作，最新测站信息显示、水库缩小提示图、超限提示、测站筛选等功能。v. 综合数据显示可以对单个测站的多种检测量进行图形化的显示，支持连续时间段的统计显示，如多时、多日、多月，支持时间段内的图片按时间单位向前显示，支持原始大尺寸的图片显示。vi. 水库专项显示可以对所有水库站类的测站的数据进行详细的查询，分最新水库水情、逐日水库水情、过程水库水情，以及对水库水情数据的维护。维护可以包括人工置数、修改、删除的功能。vii. 数据上传可以配置上级数据库的接入参数，将雨水情数据上报给上级。该上级雨水情数据库必须符合水利行业标准：实时雨水情数据库表结构与标识符标准_SL323-2005。b) 产品特点i. 跨平台设计前置机与水库监测数据库系统采用JAVA语言进行软件开发，可以在不同操作系统的计算机上运行。GIS地图服务则只能在WINDOWS上运行。ii. 模块化设计前置机、水库监测数据库系统和GIS地图服务功能分模块实现，除了GIS地图服务每个模块可以单独运行。当用户有第三方的数据处理软件时，可以只安装通讯前置机，实现与第三方平台的数据对接。当用户有第三方的通讯前置机软件时，水库监测数据库系统可以与其实现数据库级的对接，完成系统搭建。iii. 支持各种主流的WEB浏览器由于是跨平台的设计，因此在各类主流的WEB浏览器上都可以运行，兼容性好。iv. 丰富的远程管理功能通讯前置机具有完善的RTU远程管理功能，通过电池告警、日志分析、参数配置、程序升级的应用，可以有效管理远端设备，提供系统可靠性和维护难度。v. 高性能、大容量采用高效的SOCKET通讯模式，有效支撑万台RTU同时在线、上千台RTU同时数据收发，每秒向数据库可以写入500多条数据记录，稳定高效。c) 运行环境类别标准配置最低配置计算机硬件CPU: 2GHz以上主频 内存要求：4GB 硬盘空间：80 GBCPU: 1GHz以上主频 内存要求：2GB 硬盘空间：40 GB 软件操作系统：Microsoft Windows 2003或Linux服务器版系统软件：JDK 1.6 或以上版本。MySql 5.5以上数据库GlassFish3.1及以上版本操作系统：Microsoft Windows 2003 Server或Linux服务器版系统软件：JDK 1.6 或以上版本。MySql 5.5以上数据库GlassFish3.1及以上版本