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宜興水利監(jiān)控系統(tǒng)方案
水資源與人類(lèi)的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，我國(guó)既是一個(gè)水資源豐富的大國(guó)，也是一個(gè)中度缺水以及水患多發(fā)的國(guó)家，水資源的管理關(guān)系國(guó)計(jì)民生。近年來(lái)，隨著我國(guó)水資源供需矛盾的日益突出，對(duì)水資源的環(huán)境監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理也成為管理工作重心，對(duì)水資源的監(jiān)控除了安全的因素，還需要體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)約的監(jiān)管力度。
本文介紹的基于融合監(jiān)控系統(tǒng)的系列解決方案旨在輔助水利部門(mén)建設(shè)跨地區(qū)、跨部門(mén)、跨流域的水資源融合監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)可能或正在發(fā)生的汛情、險(xiǎn)情、災(zāi)情及水資源污染進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，可采取相應(yīng)的預(yù)防和補(bǔ)救措施確保水利工程安全運(yùn)行。對(duì)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)做出科學(xué)決策，減少洪水災(zāi)害，緩解防洪壓力，合理調(diào)度水資源，防止污染與非法用水，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、生活生產(chǎn)供水具有重要作用。
水資源監(jiān)控全方位分析
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效監(jiān)管，在建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)不應(yīng)孤立、分散地去解決局部、個(gè)體的問(wèn)題，而是進(jìn)行全方位綜合監(jiān)控。在思考監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，將會(huì)從三個(gè)方面分析：監(jiān)控的應(yīng)用場(chǎng)合或用途;工作人員對(duì)監(jiān)控的要求;水利應(yīng)用環(huán)境對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求，包括管理體系、工程建設(shè)、業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面的環(huán)境。
監(jiān)控的應(yīng)用場(chǎng)合或用途
在水利部門(mén)的日常管理工作中，監(jiān)控系統(tǒng)常應(yīng)用于以下場(chǎng)合：
· 水利工程監(jiān)控，作為治水興利的重要基礎(chǔ)設(shè)施，需要在安全防范、日常管理、維護(hù)巡檢、汛期防災(zāi)、應(yīng)急指揮等多方面加強(qiáng)監(jiān)控;
· 防災(zāi)監(jiān)測(cè)與信息分發(fā)，對(duì)于山洪、泥石流、滑坡等水土災(zāi)害活動(dòng)的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，及時(shí)通知主管部門(mén)與居民，減少生命財(cái)產(chǎn)損失;
· 水資源監(jiān)管、水污染事件處理，對(duì)于水庫(kù)、河流取水點(diǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，防止安全事件與污染事件，利于環(huán)保執(zhí)法取證;
· 引水調(diào)度，對(duì)水資源的使用調(diào)配進(jìn)行監(jiān)管，防止水資源流失與盜水事件。 工作人員對(duì)監(jiān)控的要求
簡(jiǎn)單的說(shuō)，過(guò)去在水利監(jiān)控、水文監(jiān)測(cè)工作中常提到“四遙”要素——遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)在水利行業(yè)的推廣應(yīng)用，監(jiān)控要素也增加了第五遙——遙視，通過(guò)視頻監(jiān)控與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)手段的相輔相成，提高水利部門(mén)的監(jiān)管水平、增強(qiáng)監(jiān)管效果。 視頻監(jiān)控在水利行業(yè)的應(yīng)用需要考慮工作人員在特定環(huán)境中的一些要求，比如在水利安防應(yīng)用中，不論是防盜、防破壞的安防需求，還是防洪防災(zāi)的安防需求，夜間監(jiān)控是必須考慮的，因?yàn)樗O(jiān)控環(huán)境大都在野外，夜間基本沒(méi)有環(huán)境光，夜間監(jiān)控使用的低照度攝像機(jī)靈敏度要高，或者有補(bǔ)光措施;還有對(duì)部分水體監(jiān)控要求攝像機(jī)支持大變倍，以便能遠(yuǎn)視距
觀察;有的監(jiān)控點(diǎn)位要求清晰度很高，能分辨水面的漂浮物，或遠(yuǎn)處的船只標(biāo)識(shí)等等。 水利應(yīng)用環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的特殊要求
首先，考慮到水資源環(huán)境的特殊性，水利部門(mén)在管理上采用既有垂直式行政管理，又有上下游關(guān)聯(lián)式流域管理的交叉體系，因此在流域、省、市、縣(區(qū))級(jí)水利主管部門(mén)和防汛抗旱指揮中心都會(huì)設(shè)置各級(jí)監(jiān)控中心，在水利工程管理單位和水文監(jiān)測(cè)單位設(shè)置監(jiān)控站。監(jiān)控中心和監(jiān)控站通過(guò)自建專(zhuān)網(wǎng)或租用公網(wǎng)專(zhuān)線連接，構(gòu)成多層多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
其次，水利監(jiān)控設(shè)施多在戶外甚至野外，條件惡劣，攝像機(jī)等設(shè)備必須具備防水、防雷、防銹蝕、防高低溫、防大風(fēng)等特性，在很多實(shí)際工程應(yīng)用中，大多數(shù)攝像機(jī)損壞是因?yàn)槔讚�，還有的設(shè)備因高溫工作而死機(jī)。在某些入�？谔幩x用的設(shè)備還應(yīng)考慮防鹽霧、防腐蝕、防銹蝕、防變形等問(wèn)題。此外，大部分的水利工程處于野外，容易成為偷盜的目標(biāo)，因而在施工時(shí)應(yīng)充分考慮到防盜、防暴等要求，防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP65。其他還有傳輸、供電方面的環(huán)境特殊性，如有的場(chǎng)所無(wú)法敷設(shè)線纜，只能采用無(wú)線傳輸、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電等等。
第三，水利部門(mén)在水利信息化建設(shè)方面還有防洪預(yù)警、水文監(jiān)測(cè)、工程管理、視頻會(huì)商等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需要將視頻監(jiān)控與這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接、關(guān)聯(lián)，以最大化發(fā)揮視頻信息在業(yè)務(wù)應(yīng)用中的作用。因此各級(jí)監(jiān)控中心的監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)具備可擴(kuò)展的業(yè)務(wù)接口，方便實(shí)現(xiàn)與水利其它業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的對(duì)接，并應(yīng)具有資產(chǎn)管理、設(shè)備自動(dòng)巡檢及智能事后檢索等符合水利實(shí)際應(yīng)用需求，便于水利部門(mén)方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理的擴(kuò)展應(yīng)用功能。
基于融合監(jiān)控系統(tǒng)的水利監(jiān)控解決方案
前文闡述了筆者對(duì)水利監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題分析，下面談?wù)劸唧w的解決方案。 本案在業(yè)界率先提出“融合監(jiān)控”的概念，致力于豐富視頻物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用的解決方案。本文介紹的方案正是融合監(jiān)控理念在水利行業(yè)的具體應(yīng)用展現(xiàn)，分別從監(jiān)控點(diǎn)前端采集、中間傳輸、后端管理應(yīng)用幾個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)合的差異性進(jìn)行介紹(如圖1所示)。
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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
水利融合監(jiān)控系統(tǒng)由各級(jí)監(jiān)控中心和監(jiān)控站組成。在省、市、縣(區(qū))各級(jí)水利主管部門(mén)和流域管理單位、防汛指揮中心分別設(shè)置監(jiān)控中心，在水利工程管理和水文監(jiān)測(cè)等單位設(shè)置監(jiān)控站。監(jiān)控中心和監(jiān)控站通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成多層多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
監(jiān)控站與一個(gè)或多個(gè)前端監(jiān)控點(diǎn)直接相連，采集前端監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像和其它相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行管理和存儲(chǔ)。一般監(jiān)控站均為大中型水利工程的直接管理部門(mén)和水文部門(mén)。監(jiān)控中心則控制、監(jiān)視、管理、調(diào)閱本轄區(qū)內(nèi)監(jiān)控站的所有圖像信息，并向公眾發(fā)布實(shí)時(shí)狀況圖像信息。
市、縣(區(qū))級(jí)監(jiān)控中心配置視頻流媒體服務(wù)器，可向同級(jí)政府有關(guān)部門(mén)及上級(jí)監(jiān)控中心提供圖像信息。省級(jí)監(jiān)控中心則通過(guò)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際需要控制、監(jiān)視、管理、調(diào)閱省內(nèi)監(jiān)控站的圖像。
這種架構(gòu)適合流域監(jiān)控的要求，體現(xiàn)了流域監(jiān)控的特點(diǎn)，同時(shí)在防汛時(shí)刻確保各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和決策人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)視頻信息。
監(jiān)控前端
水利部門(mén)所管轄的水體資源和水利工程類(lèi)型多樣，包括水庫(kù)、河流、堤圍、漁港、水利樞紐、供水設(shè)施等，監(jiān)控場(chǎng)所涉及水閘、大堤、壩體、港灣、采水點(diǎn)、自來(lái)水廠、水文站、防汛亭、水電設(shè)施、溢洪道等，這些場(chǎng)所可能在城區(qū)，也可能在野外、偏遠(yuǎn)山區(qū)，有的配備
有專(zhuān)用機(jī)房，有的只有簡(jiǎn)單的立桿和防水設(shè)備箱，有的可以通過(guò)光纖專(zhuān)線，有的則需要無(wú)線傳輸，因此需要針對(duì)不同的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)選擇適合的監(jiān)控前端產(chǎn)品，滿足各自特殊的需求。
1、水庫(kù)
由于場(chǎng)景開(kāi)闊、水域面積大，有專(zhuān)用機(jī)房，且一般需要錄像，可采用日夜兩用的高變倍模擬球機(jī)，配合數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)DVR，通過(guò)接入光纖專(zhuān)線或通過(guò)3G無(wú)線公網(wǎng)，將現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面?zhèn)鬟f到監(jiān)控中心。
在高清應(yīng)用方案上，對(duì)于已建模數(shù)混合監(jiān)控的水庫(kù)，建議配備HD-SDI數(shù)字高清攝像機(jī)，結(jié)合帶智能分析功能的高清DVR，可利用原有線路資源平滑升級(jí)到高清系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)的水體質(zhì)量和表面漂浮物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染或溺水事件，還可配合水質(zhì)探測(cè)裝置進(jìn)一步準(zhǔn)確掌握水資源狀況。
2、堤圍、漁港、防汛亭、水文站、采水點(diǎn)
這些場(chǎng)所一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)配套的機(jī)房，也沒(méi)有錄像的需求，在傳輸和供電方面需要更加靈活、方便的部署，我們?yōu)檫@些場(chǎng)所配備了輕便、易安裝、低功耗的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可以通過(guò)敷設(shè)光纜或租用電信運(yùn)營(yíng)商的線路資源，將圖像傳送到監(jiān)控中心，對(duì)于部分難以鋪設(shè)線纜的地區(qū)，還可以直接用3G公網(wǎng)進(jìn)行無(wú)線傳輸，能大大減少工程量，提高布點(diǎn)效率。
在高清應(yīng)用方案上，建議配備網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，尤其適合堤圍、漁港這樣視場(chǎng)開(kāi)闊的場(chǎng)景，另外結(jié)合水位水質(zhì)傳感器，可對(duì)于水文站、采水點(diǎn)這些場(chǎng)所進(jìn)行視頻、數(shù)據(jù)綜合監(jiān)控。
3、水利樞紐工程
水利樞紐工程由于規(guī)模較大，需要多方位、多角度的監(jiān)控部署，包括工程周邊的邊界防范，工程內(nèi)部各場(chǎng)所的監(jiān)控，如水閘、機(jī)組、上游壩坡、水位標(biāo)尺等，水利樞紐工程有專(zhuān)門(mén)的機(jī)房環(huán)境和長(zhǎng)途線路資源，可將各種音視頻監(jiān)控、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控信息統(tǒng)一接入到監(jiān)控主機(jī)，然后通過(guò)專(zhuān)線傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
4、自來(lái)水廠
自來(lái)水廠監(jiān)控主要包括水源井、加壓泵房、管網(wǎng)的監(jiān)控。水源井、加壓泵房的點(diǎn)較少，且相對(duì)集中，是重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，可采用有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，增加視頻監(jiān)控。每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)安裝監(jiān)控主機(jī)，接入傳感器、智能設(shè)備、視頻設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)水源井、加壓泵房的監(jiān)控。管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較多，且分散，可采用無(wú)線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，方便部署。每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)安裝小型監(jiān)控采集裝置，接入傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的監(jiān)控。
5、機(jī)動(dòng)監(jiān)控點(diǎn)、應(yīng)急車(chē)、單兵系統(tǒng)
雖然水利部門(mén)花費(fèi)巨額投資建設(shè)了大量監(jiān)控點(diǎn)，但相對(duì)我國(guó)廣闊的水域資源而言，仍顯得匱乏，尤其在汛期突發(fā)情況很多，因此需要準(zhǔn)備一定的機(jī)動(dòng)、應(yīng)急響應(yīng)能力�？赏ㄟ^(guò)架設(shè)無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)、攜帶單兵系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)監(jiān)控，或者裝備應(yīng)急監(jiān)測(cè)/指揮車(chē)到各處進(jìn)行機(jī)動(dòng)的采集、觀測(cè)與調(diào)度指揮。
在監(jiān)控前端設(shè)計(jì)方面，我們充分考慮環(huán)境因素，比如供電問(wèn)題，位于偏僻地區(qū)的監(jiān)控設(shè)備取電困難，我們一方面采取借助其他能源發(fā)電，比如風(fēng)光發(fā)電、油機(jī)發(fā)電，目前不少無(wú)人值守水文站、觀測(cè)站也是采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電來(lái)滿足日常監(jiān)測(cè)與無(wú)線傳輸?shù)男枨�。另一方面采用低功耗設(shè)備，或采取定時(shí)休眠/喚醒來(lái)節(jié)能。有些地區(qū)我們還可以采用高壓直流、遠(yuǎn)端供電方式，從監(jiān)控站機(jī)房向監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行輸電。
另一個(gè)是防雷問(wèn)題，水利工程往往建設(shè)在野外空曠之處，易受到雷電侵襲，監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的電源一般在現(xiàn)場(chǎng)就近取用，也易受雷電影響產(chǎn)生高壓和浪涌電流，為了設(shè)備能可靠、長(zhǎng)久地運(yùn)行，攝像機(jī)桿和前端機(jī)箱必須接地;對(duì)攝像機(jī)的視頻信號(hào)均應(yīng)配置防雷設(shè)備，以防止雷電對(duì)攝像機(jī)等設(shè)備的損壞;對(duì)各監(jiān)控站點(diǎn)均應(yīng)配置電源浪涌保護(hù)器，防止雷電的侵襲。 第三個(gè)是夜間監(jiān)控問(wèn)題，現(xiàn)有水利工程中，不少未安裝照明系統(tǒng)，而夜間又往往是抗洪的關(guān)鍵時(shí)刻，因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮夜間監(jiān)控的要求，可采用射燈照明或紅外方式。建設(shè)優(yōu)先選用射燈照明模式。夜間監(jiān)控中，輔助照明設(shè)備開(kāi)啟時(shí)投射到被監(jiān)控區(qū)域的有效照度應(yīng)不低于40W白熾燈照度。紅外攝像機(jī)的有效監(jiān)視距離應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況確定，室外一般不應(yīng)低于30米。
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傳輸線路
業(yè)內(nèi)一般將水利監(jiān)控的傳輸線路分為兩類(lèi)，一類(lèi)是接入線路，一類(lèi)是骨干線路。接入線路解決將位于水庫(kù)、樞紐、河道等各地監(jiān)控點(diǎn)圖像、數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控站或匯聚點(diǎn)，骨干線路則將圖像、數(shù)據(jù)等信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)缴霞?jí)監(jiān)控中心。
對(duì)于骨干線路，通常采用水利政務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，各省在防汛抗旱指揮系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)時(shí)已做了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造，除視頻監(jiān)控外，還承載了視頻會(huì)商與水情監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)。鑒于大流域管理的需求，有的還建設(shè)了跨省線路，便于下游地區(qū)對(duì)上游水情的及時(shí)了解。
由于水利環(huán)境的復(fù)雜性，接入線路就存在較多不確定因素，通常我們會(huì)結(jié)合監(jiān)控的要求和環(huán)境兩方面來(lái)選擇傳輸方式，對(duì)于監(jiān)控畫(huà)面要求清晰、實(shí)時(shí)的點(diǎn)位(比如水庫(kù)、堤圍、漁港、樞紐等)，一般采用有線傳輸，借助水利部門(mén)自建專(zhuān)網(wǎng)或租用運(yùn)營(yíng)商的專(zhuān)線資源。一些無(wú)人值守泵站、河道監(jiān)測(cè)站、水文站，位于崇山峻嶺深處或荒無(wú)人煙之地，或者即便在城區(qū)，但有線網(wǎng)絡(luò)難以到達(dá)或者投資較大的地區(qū)，則考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(以3G網(wǎng)絡(luò)為主)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸通道(如微波無(wú)線擴(kuò)頻、OFDM)。
這里特別提到一點(diǎn)，山洪災(zāi)害是我國(guó)現(xiàn)階段造成生命財(cái)產(chǎn)損失較大的水患類(lèi)型，有突發(fā)性、隱蔽性、破壞性強(qiáng)的特點(diǎn)，因?yàn)榄h(huán)境偏僻惡劣，難以利用常規(guī)手段加以監(jiān)測(cè)。我們?cè)谏胶轭A(yù)警方面融合了物聯(lián)網(wǎng)WSN技術(shù)，將水情傳感器灑落分布在山洪多發(fā)地區(qū)，利用ZigBee傳輸手段，將采集的信息傳到觀測(cè)區(qū)域的監(jiān)控主機(jī)，再通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)匯聚到監(jiān)控中心進(jìn)行分析處理，從而加強(qiáng)了對(duì)山洪災(zāi)害的預(yù)報(bào)能力。
監(jiān)控中心管理平臺(tái)
水利部門(mén)垂直管理特征明顯，為了既保障統(tǒng)一的指揮，又能實(shí)現(xiàn)分散自主管理，從跨省的流域管理委員會(huì)，到各省、市、水利工程的多級(jí)管理單位，都會(huì)建設(shè)規(guī)模、復(fù)雜度不一的監(jiān)控中心，通過(guò)各級(jí)監(jiān)控中心的管理平臺(tái)，既可以訪問(wèn)管轄范圍內(nèi)的水利監(jiān)控點(diǎn)，也可以向上級(jí)監(jiān)控中心提供級(jí)聯(lián)服務(wù)的能力，或者向有關(guān)部門(mén)共享部分視頻資源。
監(jiān)控管理平臺(tái)針對(duì)水利行業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)行了大量?jī)?yōu)化，大致包括以下幾大特點(diǎn)：
· 大容量接入與并發(fā)訪問(wèn)。在水資源較豐富的省份，由于河道水網(wǎng)密布、大小水利工程星羅棋布，水文監(jiān)測(cè)和水利設(shè)施監(jiān)控所需的監(jiān)控點(diǎn)往往數(shù)以千計(jì)，這就需要平臺(tái)具有大容量接入的管理能力，及對(duì)各地圖像并發(fā)訪問(wèn)的處理能力。特別在易發(fā)生水文、氣象災(zāi)害的汛期、臺(tái)風(fēng)等特定時(shí)間，往往需要同時(shí)關(guān)注很多具有險(xiǎn)情的水利設(shè)施、河道等監(jiān)控點(diǎn)，平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)都將面對(duì)較大的負(fù)荷考驗(yàn);
· 多廠家設(shè)備兼容。各地水文監(jiān)測(cè)、水利監(jiān)控的信息化建設(shè)先后不一，設(shè)備選型各異，造成在后期建設(shè)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理時(shí)面臨多廠家的設(shè)備分布，為保護(hù)已有投資，避免重復(fù)建設(shè)的浪費(fèi)，就要求平臺(tái)能兼容很多廠家，至少是主流廠家的設(shè)備;
· 多業(yè)務(wù)融合。管理平臺(tái)能綜合前端采集的視頻信息與數(shù)據(jù)信息(如水情、風(fēng)情、雨情、地質(zhì)情況等)，通過(guò)電子地圖進(jìn)行分析、觀察，并產(chǎn)生預(yù)警提示，在監(jiān)控終端上可以在圖像疊加所在點(diǎn)的水文信息，在水利電子地圖上可以選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圖像調(diào)看。另外可以通過(guò)與水雨情及工情數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接，獲得現(xiàn)有閘門(mén)和水庫(kù)的水雨情及工情信息，實(shí)現(xiàn)有效聯(lián)動(dòng)，例如在水位超過(guò)某個(gè)警戒值時(shí)聯(lián)動(dòng)視頻實(shí)現(xiàn)報(bào)警，便于領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員及時(shí)做出決策。也可以為水文信息發(fā)布系統(tǒng)提供各時(shí)期的現(xiàn)場(chǎng)圖片，便于直觀地展示水雨情、工情;
· 多級(jí)管理與互聯(lián)。由于水利行業(yè)是垂直管理、跨區(qū)域協(xié)同特征很明顯的一個(gè)行業(yè)，一個(gè)流域、一條河從上游到下游，縱向上從省廳到流域到地市到區(qū)縣，需分級(jí)調(diào)度指揮，橫向上沿途的地市相互間有溝通、共享的需求，如上游爆發(fā)山洪，在下游的城市如果能看到上游城市水域的圖像，就可以早做防災(zāi)準(zhǔn)備。因此我們充分考慮了平臺(tái)間的級(jí)聯(lián)與互聯(lián)特性，一方面通過(guò)二維權(quán)限體系和資源管理，實(shí)現(xiàn)水利部門(mén)上下級(jí)監(jiān)管的有序性，另一方面通過(guò)級(jí)聯(lián)互聯(lián)保障了用戶對(duì)數(shù)據(jù)、圖像獲取的有效性。
結(jié)語(yǔ)
結(jié)合水利行業(yè)不同場(chǎng)景及特點(diǎn)，水利行業(yè)在工程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、防災(zāi)預(yù)警、水資源監(jiān)測(cè)與管理等領(lǐng)域有著迫切的監(jiān)管需求，集合高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)、綜合智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、融合監(jiān)控平臺(tái)的創(chuàng)新型融合監(jiān)控系統(tǒng)，采用多級(jí)大聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，結(jié)合云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，系統(tǒng)兼容性好、易擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)、智能化程度高，是水利行業(yè)信息化管理的重要支撐手段，在水利監(jiān)控領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
宜興水利監(jiān)控系統(tǒng)方案 [篇2]
智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將先進(jìn)的GSM短信、GPRS、GIS、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于水利遠(yuǎn)程監(jiān)控而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的信息管理系統(tǒng)。流量監(jiān)測(cè)選用 “測(cè)（測(cè)量）、采（采集）、傳（GPRS無(wú)線傳輸）、電（自帶電池）”四位一體化功能的一體化無(wú)線智能磁致伸縮水位流量計(jì)或超聲波流量計(jì)系統(tǒng)。設(shè)備不僅可以精確計(jì)量量水堰的實(shí)時(shí)水位及流量，還能保持很低功耗的運(yùn)行，同時(shí)又能實(shí)時(shí)通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)方式傳輸?shù)焦鄥^(qū)信息中心，設(shè)備的工作方式為自記式采集：按設(shè)定時(shí)間周期自動(dòng)采集水位數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量數(shù)據(jù)并保存在存儲(chǔ)器中，并可通過(guò)SMS完成自動(dòng)上報(bào)。
一、設(shè)計(jì)原則
智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案時(shí)必須遵循以下原則：
1．可靠性
該系統(tǒng)必須有穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮后備以及災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)仍然能夠提供客戶服務(wù)，并能很快的排除故障正常運(yùn)行。
2．?dāng)U展性、開(kāi)放性
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按最經(jīng)濟(jì)的原則，設(shè)計(jì)—個(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)且在擴(kuò)容升級(jí)時(shí)浪費(fèi)最少的系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循開(kāi)放性原則，能夠支持多種硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)，軟、硬件支持二次開(kāi)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和通信樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，具有與其他信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享的能力，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)適應(yīng)將來(lái)的廣域擴(kuò)展。
3．安全性、可維護(hù)性
系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性必須予以高度重視，要采取防范措施防止黑客人侵。另外，對(duì)內(nèi)部員工以及調(diào)度客戶也要加強(qiáng)權(quán)限控制，避免用戶能夠操作到超越權(quán)限的數(shù)據(jù)。提供自動(dòng)故 地址：北京市海淀區(qū)上地南口科貿(mào)大廈412室 電話：010-82899821 82899827
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障報(bào)警檢測(cè)以及
一定程度的自動(dòng)恢復(fù)。
4．實(shí)時(shí)性、并行性
考慮到水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，系統(tǒng)應(yīng)采用傳輸速度快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，保證環(huán)保信息數(shù)據(jù)的及時(shí)有效；同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)避免采用輪巡的方式進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)操作，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)并行數(shù)據(jù)上傳和對(duì)多個(gè)遠(yuǎn)
程監(jiān)控點(diǎn)并行控制的功能。
5.水利遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，無(wú)人值守。
可嵌入各種渠道類(lèi)型的流量計(jì)算參數(shù)。
具有高可靠性，密封，強(qiáng)度高，三防處理，抗腐蝕，內(nèi)部安裝牢固，適合野外無(wú)人環(huán)境應(yīng)用。
穩(wěn)定高效的傳輸方式。采用GPRS方式與短信方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)及傳輸。
短信預(yù)警。如果水位異�；螂娏康停瑢�(huì)自動(dòng)報(bào)警給相關(guān)人員和控制中心的管理員手機(jī)，使其有時(shí)間采取相應(yīng)措施。
特低功耗，采樣時(shí)間短，非采樣時(shí)功耗極低，自帶鋰電池可滿足長(zhǎng)時(shí)間工作需求。 內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以準(zhǔn)確記錄采樣時(shí)刻的時(shí)間。
儀表內(nèi)配有大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（暫為2G，最高到16G），對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)久保存。將所有設(shè)置的參數(shù)保存在設(shè)備內(nèi)部的芯片內(nèi)，即使掉電數(shù)據(jù)也能安全保留。
儀表內(nèi)置科學(xué)的數(shù)字濾波方式及校驗(yàn)功能，能夠有效地解決波浪對(duì)水位測(cè)量的影響，使測(cè)量值穩(wěn)定、真實(shí)、可靠。
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程不定時(shí)查詢渠道配水情況，具備定時(shí)上報(bào)、應(yīng)答上報(bào)和疑似故障水位自動(dòng)上報(bào)。
二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
智通水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)旨在建立一個(gè)基于移動(dòng)GPRS／GSM網(wǎng)、GIS平臺(tái)的智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，加快水利管理信息化建設(shè)進(jìn)程。整個(gè)項(xiàng)目充分體現(xiàn)系統(tǒng)集成的思想，網(wǎng)絡(luò)符合總體規(guī)劃及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一個(gè)較高的起點(diǎn)上充分保證系統(tǒng)的可伸縮性和可擴(kuò)展性，具備相當(dāng)?shù)耐ㄐ�、�?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息容量及處理能力，并有一定的超前性，軟硬件預(yù)留接口，便于維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)展，以適應(yīng)將來(lái)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展的要求。
三、系統(tǒng)組成
智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息中心、通信網(wǎng)絡(luò)、水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)3部分組成。
1．信息中心
信息中心由相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器與通信服務(wù)器組成，通信服務(wù)器用于與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的通信，應(yīng)用服務(wù)器用于記錄各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的相關(guān)信息。
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2．通信網(wǎng)絡(luò)
通信網(wǎng)絡(luò)作為信息中心與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行信息交換的樞紐，是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分，其工作特點(diǎn)是通信次數(shù)十分頻繁，但每次的通信傳輸量很小。考慮到智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)采用專(zhuān)線方式接人到移動(dòng)公司的GPRS／GSM網(wǎng)絡(luò)中。各終端的信息數(shù)據(jù)從終端到達(dá)GPRS?GSM網(wǎng)絡(luò)后通過(guò)專(zhuān)線和智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)連接，智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和GPRS／GSM網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)防火墻進(jìn)行保護(hù)。
3．水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)
水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)采用GPRS主用、短信備用的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所有的信息數(shù)據(jù)通過(guò)GSM、GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。
四、組網(wǎng)方案
考慮到水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)容量大、監(jiān)控點(diǎn)多而分散、對(duì)信息數(shù)據(jù)的智能處理分析要求高的特點(diǎn)，采用專(zhuān)線接人和專(zhuān)用APN方案。使用專(zhuān)用的APN有：進(jìn)行訪問(wèn)權(quán)限的控制，比因特網(wǎng)的安全性能提高、可控性提高，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)得到保證等好處。
1．網(wǎng)絡(luò)連接
智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)GGSN設(shè)備、短信網(wǎng)關(guān)使用 2M專(zhuān)線相聯(lián)。各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)用GPRS終端通過(guò)GPRS／GSM網(wǎng)絡(luò)連接到信息中心的通信服務(wù)器。
2．APN
在公網(wǎng)中為智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分配專(zhuān)用的APN，水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)激活PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文之后可與業(yè)務(wù)中心互相傳送數(shù)據(jù)。對(duì)于沒(méi)有GPRS覆蓋的地區(qū)提供短信接入。
3．中心與水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)之間的連接保持
考慮到GPRS網(wǎng)絡(luò)的狀況，水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端在被GPRS網(wǎng)絡(luò)激活后，立即發(fā)起PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文激活請(qǐng)求。通過(guò)上位機(jī)的軟件采用心跳和定時(shí)檢查GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的方法來(lái)保持連接。
4．1P地址分配與鑒權(quán)方案
在智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置 Radius服務(wù)器上為水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)分配內(nèi)部IP地址。水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端發(fā)起PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文激活請(qǐng)求后，由智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的 Radius服務(wù)器鑒權(quán)水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端的MSISDN或IMSI號(hào)碼后，為其分配IP地址，若Radius服務(wù)器支持為每一MSISDN或IMSI終端分配固定的IP地址，則可保證各監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端的IP地址固定不變。
五、通信流程
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1．呼叫發(fā)起
GPRS終端攜帶信息中心分配的用戶名、密碼呼叫分配給水利部門(mén)的APN。GPRS終端建立呼叫時(shí)，GGSN收到終端手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼。
2．認(rèn)證鑒權(quán)
GGSN將呼叫請(qǐng)求以及手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼送到信息中心Radius服務(wù)器。信息中心的Radius服務(wù)器收到移動(dòng)GGSN送來(lái)的呼叫請(qǐng)求和手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼后，進(jìn)行環(huán)保局自有IP地址的分配。信息中心Radius服務(wù)器將IP地址，通過(guò)GGSN和GPRS其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備送回GPRS終端。
3．防火墻過(guò)濾
監(jiān)測(cè)點(diǎn)GPRS終端收到信息中心Radius服務(wù)器分配的IP地址，攜帶地址，通過(guò)GGSN，并通過(guò)信息中心防火墻的白名單過(guò)濾。
4．通信建立
各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與中心相關(guān)通信服務(wù)器相聯(lián)，建立TCP/IP通路，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)測(cè)監(jiān)控業(yè)務(wù)處理。
六、系統(tǒng)特點(diǎn)
1．建設(shè)使用成本低
智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)依賴(lài)成熟的公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無(wú)需單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)(基站和其他設(shè)備)建設(shè)；可提供包月方式，使用成本低。
2．監(jiān)控范圍廣
由于使用的通信手段是公眾網(wǎng)絡(luò)，因此系統(tǒng)的有效范圍限制實(shí)際為該公眾網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。也就是說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)都能夠得到有效的監(jiān)控，而且網(wǎng)絡(luò)的拓展意味著實(shí)際監(jiān)控范圍的拓展。
3．積木化結(jié)構(gòu)
由于直接采用TCP／IP協(xié)議和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路，因此系統(tǒng)能夠支持多級(jí)多中心大小不同的積木化結(jié)構(gòu)，適用于不同權(quán)限的各級(jí)信息中心。
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4．開(kāi)放性、可移植性好
采用基于TCP/IP的應(yīng)用層協(xié)議，具有良好的開(kāi)放性和可移植性。
5.技術(shù)先進(jìn)
采用先進(jìn)的GPRS技術(shù)，支持基于J2ME的移動(dòng)監(jiān)控端，為信息中心提供了一個(gè)國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際領(lǐng)先的遠(yuǎn)程水利監(jiān)控解決方案。
6．?dāng)?shù)據(jù)并行收取
由于使用了先進(jìn)的IP技術(shù)，系統(tǒng)能夠同時(shí)收取、處理多個(gè)水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無(wú)需輪巡就可以同步水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)鐘。
通過(guò)使用智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能極大的方便水利監(jiān)測(cè)部門(mén)工作開(kāi)展，保證水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確有效的傳送，從而達(dá)到準(zhǔn)確決策的目的。
利用移動(dòng)GPRS／GSM網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)乃檫h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將實(shí)現(xiàn)水文數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、長(zhǎng)期自記以及存儲(chǔ)信息的數(shù)字化，必將推動(dòng)各級(jí)水利部門(mén)的水利信息化，從而以信息化帶動(dòng)和促進(jìn)水利現(xiàn)代化的建設(shè)。
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