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一、前 言
水利行业在中国有着悠久的历史。随着国民经济的迅猛发展,水利工程在国民经济中所起的作用越来越大,防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。我国有水库8万座左右,其中土石坝多数,病险水库占水库也很多。众所周知,水库在防洪、兴利上具有重要的调节作用,如何保证水库安全,及合理有效的利用水资源,是水利建设者需要探讨的主要内容。
目前,国家提出了建设 “数字水利”的目标。全面实施大型水库远程视频实时监控系统建设。防汛抗洪工作逐步从被动抗洪向主动防汛转变。为进一步提高防汛抗洪决策的有效性和可靠性,实施防汛远程视频实时监控系统建设,可及时对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视,随时了解现场情况,以便采取相应的预防和补救措施确保水库安全运行。对领导决策和减少洪水灾害,缓解城市的防洪压力,保障人民生命财产的安全具有重要作用。
科学技术的发展为水利的信息化建设带来了崭新的发展阶段,尤其是视频监控技术的成熟稳定,厦门辰迈智慧科技有限公司,辰迈智慧科技,为环境监控提供了可靠的手段。实施水库的视频监控系统是远程防汛和远程指挥调度上直观、直接、有效的辅助信息,随着科技的进步,各种性价比高的通信网络的应用,水库防汛视频监控系统的建设已势在必行。
二、需求分析
以往防汛信息化水平不高,人工观测数据误差大,水库维护保养,系统维护难,易误大事。一旦遇上反常气象,水库维护保养,各大水库、水闸的防汛安全令人担忧,同时也给城市防洪造成巨大压力。水利信息化建设的目的,水库维护保养,主要体现在:降低人工劳动强度,提高监控实时性,减少劳动过程损耗。水库的视频监控系统建设,更是降低了工作过程中的物质损耗,并提高了监视的实时性和可靠性。在通常情况下,由于水库大坝等水利监控点分布在较广阔的范围内,并且与监控中心的距离较远,利用传统的有线连接方式,线路铺设成本高昂,而且施工周期长,同时因为物理因素如河流、山脉等障碍而难以架设线缆,根据需求分析选择无线视频监控技术,实现了视频完全数字化、网络化,使监控中心可以随时随地都能通过网络进行远程监控和集中管理,彻底解决了地域界限的限制,特别适合于分布式监控、集中管理的工作模式。
水雨情视频监控系统主要是针对各水库、河道的水情、雨情、视频信息进行采集和处理,充分实现资源和信息共享,实现对水利工程的安全分析评价、对洪水进行预报,并可根据水利工程安全现状、洪水预报结果和水量变化动态,提出最优化调度方案,为河道、大坝、水库的精细化管理提供了强有力的保障。
三、方案设计
基于视频采集终端的视频监控系统是我司自主研发、具有知识产权的整体解决方案,其融合先进的3G/4G/5G/WIFI通信技术、支持4路IPC接入、实时录像本地存储/远程查看、GPS定位、摄像输入输出,移动帧测、报警录像及报警录像保护和报警事件上报平台,支持录像的视频本地/远程回放和导出功能。
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主要技术参数
浮子水位计
测量范围 :0-40m
最大水位变率:60cm/min
分辨力:1cm
测量准确度:≤±2cm(10m量程);≤±(2cm± 0.2%F•S) (量程超过10m时)
显示器:十进制机械计数器
水位轮工作周长:32cm
测量缆:Φ1mm不锈钢缆
浮子直径:15cm、10cm可选
通信接口:10-12位格雷码、RS485、4-20ma
使用环境:-25℃~85℃ 相对湿度<95%(40℃)
尺寸:132×132×115
电源电压:12~24VDC
遥测终端机
供电电压:DC5~36V
通讯接口:RS232
波特率:9600-115200
平均工作功耗:≤35ma@12VDC
设备平均无故障工作时间:MTBF>20000小时
工作温度:-35℃~75℃
相对湿度:0~95%无凝结
固态存储器:≥16M
接口:1路脉冲、2路RS485、1路RS232、4路模拟、2路DI、1路DO
通讯方式:串口、2G/3G/4G、北斗卫星等(可选)
配套设备(选购)
一体化机箱:按需选配不同材质(不锈钢、冷轧板)、尺寸机箱
太阳能供电系统:40W/60W太阳能供电系统
立杆:3.5m/4.5m立杆(长度可定制)
通讯费用:按需选购
避雷设备:电源、信号防雷
安全监测系统利用各种传感器如位移传感器(表面及深部)、风速、风向、空气温湿度、土壤含水率、雨量计、视频网络监测等专业设备,基于遥感技术RS、地理信息系统GIS及安全监测技术,以一定范围(区域)的滑坡、泥石流及崩塌等地质灾变体为监测对象,对其变形破坏信息和灾变诱发因素信息实施连续、实事、动态的监测,及时获取全面准确的数据。
通过对变形因素、相关因素及诱因因素信息的相关分析处理,对灾变体的稳定状态和变化趋势做出判断,同时揭示滑坡、泥石流、崩塌的空间分布规律,对未来可能发生灾害的地段(点)做出预测,从而协助相关管理部门的地质灾害调度工作,减少生命财产的损失。
安全监测系统由数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统、安全监测平台、辅助子系统等系统组成。
1)数据采集系统
数据采集系统由机箱、数据采集终端、太阳能板、蓄电池、各类传感器(雨量、水位、流量、应力、土壤含水率、拉绳位移、测斜仪、风速、风向、空气温湿度、水温、渗压等)、摄像机、防雷器等组成,采用太阳能供电,根据不同应用场合选择相应的传感器,实时采集降雨量、表面位移、深部位移、视频、地下水位、应力应变、土壤含水率、风速风向、空气温湿度、渗压、水温、视频等要素,并按规定格式上传。
2)数据传输系统
数据传输系统可采用GPRS/3G/4G/5G、NB-IOT、无线电台、无线网桥、北斗卫星、ZIGBEE/LORA等方式,具体根据当地网络情况及应用选择合适的传输方式。
3)数据处理系统
数据处理系统可连续实时接收监测站上传的数据,设备远程管理、数据召测等功能,可与第三方数据库进行对接。
4)监测预警系统
监测预警系统监测系统和预警系统组成,监测系统展示现场监测传感器采集回来的数据,而预警系统则发布预警信息。
五、系统特点
1)开放式结构
具有良好的扩展性,方面后续系统可不断地升级完善。
2)时段化处理
系统可预置多个时段,将实时数据转化为时段数据。
3)GIS模块
以GIS技术为支撑,建立数据空间和属性特征的拓扑关系,实现地图查询管理,界面友好,操作简单灵活,功能组织条块合理。
4)可拓展性
系统总体结构设计上采用新的设计理念,增强了系统的灵活性、可升级性和均衡性。系统以模块式结构为核心,软件在基于数据库的原则下纳入分屏技术,适合未来发展的需求。
5)灵活的硬件配置:
用户可以任意升级、更换被控硬件设备,而不需要更换软件。
6)抗干扰性:
抗电磁干扰的能力强,保证系统在野外强电磁干扰的恶劣环境下能可靠运行。
7)故障自动检测:
系统具备故障自动检测功能,提高系统的健壮性。