愛陸通水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng),5G遙測終端機(jī),5G水利RTU
系統(tǒng)背景
我國是個(gè)山川、河流眾多的國家，特別是南方地區(qū)，河流湖泊密布，特別是中小河流，縱橫交錯(cuò)，如此眾多的河流，極易造成洪水災(zāi)害。近年來，因臺風(fēng)、暴雨造成堤壩決堤，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，對國民人身安全也造成了巨大的威脅，因此國家水利部非常重視全國各地的水庫大壩運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，做到安全隱患提前預(yù)警，防范突發(fā)安全事件的發(fā)生。
系統(tǒng)功能
水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中的傳感采集設(shè)備對大壩的水位、雨量、滲壓滲流、大壩偏移等信息進(jìn)行采集分析，終端設(shè)備與低功耗RTU設(shè)備相連接。通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到水利數(shù)據(jù)平臺，并且在信號差的時(shí)候也能通過北斗通訊傳輸通訊數(shù)據(jù)，水利數(shù)據(jù)平臺對各子站數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理和分析并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。
同時(shí)水庫大壩監(jiān)控系統(tǒng)還有實(shí)時(shí)警報(bào)抓拍、定時(shí)抓拍功能，如有人靠近攝像頭電子圍欄范圍，RTU內(nèi)置揚(yáng)聲器會發(fā)出語音警報(bào)警告附近人員遠(yuǎn)離設(shè)施，并抓拍圖像發(fā)送告警信息實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)平臺。
在水位、雨量、滲壓、滲流或者其他采集值超過設(shè)定的預(yù)警值時(shí)，也能同時(shí)聯(lián)動(dòng)攝像頭抓拍現(xiàn)場堤壩圖像，使報(bào)警揚(yáng)聲器播放預(yù)警。
系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)原理
水庫大壩監(jiān)控系統(tǒng)方案通過太陽能供電、4G、5G、LORA、北斗短報(bào)文等無線方案極大地免于現(xiàn)場繁瑣的布線，并進(jìn)一步減小維護(hù)成本。實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)前堤壩水位高低、降雨量大小、滲壓滲流情況的同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)在采集值超過預(yù)警或者有人入侵?jǐn)z像頭電子圍欄范圍的同時(shí)攝像頭抓拍圖。
內(nèi)置揚(yáng)聲器播放報(bào)警語音并將報(bào)警數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺的功能，可以很好地滿足水庫的距離遠(yuǎn)、無人監(jiān)測等實(shí)際需求，并及時(shí)預(yù)警便于迅速做出反應(yīng)措施。LED屏也能夠讓巡視人員遠(yuǎn)距離確認(rèn)水壩當(dāng)前狀況。
同時(shí)水庫大壩監(jiān)控系統(tǒng)率先采用全星座GNSS監(jiān)測技術(shù)、傳感器技術(shù)、北斗通訊技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了在野外惡劣的自然環(huán)境下24小時(shí)不間斷的采集和傳輸數(shù)據(jù)，以立體多方位的監(jiān)控方式實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)坡邊或者壩體的變化情況，為分析壩體或邊坡的變形趨勢提供了有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。
系統(tǒng)組成描述
RTU/水利遙測終端機(jī)
RTU具備多種類型的接口，前端各類傳感器統(tǒng)一接入RTU，RTU通過內(nèi)部預(yù)設(shè)好的業(yè)務(wù)邏輯規(guī)則對傳感器進(jìn)行采集和控制，而后對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算，通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)到水利部監(jiān)測平臺。
1、4路RS232/485串口、6路AI模擬量、8路DI數(shù)字量、2路DO和4路繼電器；
2、可接串口、網(wǎng)口攝像頭圖片抓拍；
3、5路可控電源，可靈活控制傳感器運(yùn)行狀態(tài)。
4、內(nèi)置5G、4G、北斗短報(bào)文、網(wǎng)口通信功能。
5、兼容水利部水利水資源規(guī)約，以及湖南、四川、河北、黑龍江等大部分地區(qū)水文規(guī)約。
前端傳感器/設(shè)備
雨量計(jì)：翻斗式雨量計(jì)通過每次翻斗產(chǎn)生脈沖信號到RTU雨量口，計(jì)算生成當(dāng)前雨量值。
水位計(jì)：水位計(jì)采集到的水位值通過從串口下發(fā)Modbus RTU采集指令獲取到水位計(jì)中對應(yīng)寄存器的值，再經(jīng)由RTU轉(zhuǎn)換、計(jì)算生成當(dāng)前水位值。
滲壓滲流MCU：。振弦式滲壓計(jì)和磁致式量水堰計(jì)返回振弦值給MCU，MCU換算過后等待RTU下發(fā)Modbus RTU采集指令后返回給RTU通過滲壓滲流得到的水位值、流量以及溫度。
GNSS監(jiān)測：使用北斗 GNSS 接收機(jī)建立基準(zhǔn)站和監(jiān)測站，由前端解算引擎完成高精度位移解算，解算結(jié)果通過LoRa技術(shù)推送到RTU。實(shí)現(xiàn)大壩變形和庫岸邊坡位移監(jiān)測。
攝像頭：攝像頭通過串口或者網(wǎng)口連接RTU。通過設(shè)置定時(shí)抓拍：到達(dá)定時(shí)時(shí)間或者定時(shí)抓拍間隔后實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場照片；入侵抓拍：有人入侵現(xiàn)場電子圍欄范圍或者現(xiàn)場有物件移動(dòng)時(shí)抓拍照片；聯(lián)動(dòng)報(bào)警抓拍：采集值超出設(shè)定報(bào)警范圍時(shí)抓拍現(xiàn)場照片。抓拍到照片的同時(shí)通過FTP、水利規(guī)約上傳照片到指定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
LED屏：RTU通過視頻控制卡的協(xié)議將數(shù)據(jù)寫入到屏上實(shí)時(shí)顯示水位以及雨量值，其中庫容積值是在上傳到RTU的庫容表中通過水位值對應(yīng)出庫容積。
報(bào)警揚(yáng)聲器：RTU可通過聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能控制揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號。如：水位、雨量值超過閾值，控制揚(yáng)聲器發(fā)出對應(yīng)報(bào)警音頻。
太陽能供電：RTU可通過太陽能電池進(jìn)行供電，并且支持可控電源輸出，可以輸出和輸入電壓同大小電壓來驅(qū)動(dòng)傳感器。
數(shù)據(jù)平臺
水庫大壩的相關(guān)數(shù)據(jù)是直接發(fā)到各地市水利部監(jiān)測平臺上，部分系統(tǒng)外的項(xiàng)目數(shù)據(jù)可以發(fā)到自建的數(shù)據(jù)平臺，愛陸通可提供配套的數(shù)據(jù)平臺軟件。
系統(tǒng)優(yōu)勢
1、早期大壩滲壓、滲流、大壩變形和庫岸邊坡位移數(shù)據(jù)和水雨情數(shù)據(jù)是獨(dú)立分開上報(bào)，此系統(tǒng)把幾類數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入管理和上報(bào)。
2、系統(tǒng)兼容大多數(shù)不同地市的水文規(guī)約，實(shí)現(xiàn)無定制化系統(tǒng)接入。
3、系統(tǒng)具備創(chuàng)新性功能，支持5G、內(nèi)置北斗短報(bào)文芯片、串口+網(wǎng)口攝像頭圖片抓拍、掉電報(bào)警等差異化實(shí)用功能。
4、開放式傳感器配置功能，參數(shù)自定義，無需做驅(qū)動(dòng)協(xié)議開發(fā)工作。
5G工業(yè)DTU
