1.主要技術(shù)要求

1.1.  遙測(cè)站主要功能

水雨情監(jiān)測(cè)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)我縣小一型水庫(kù)的水位、雨量、視頻及圖像進(jìn)行及時(shí)采集，并上報(bào)到省級(jí)數(shù)據(jù)接收中心，具體功能要求如下：

（1）自動(dòng)采集：遙測(cè)站根據(jù)水庫(kù)水雨情采集規(guī)范，每隔5分鐘自動(dòng)采集傳感器數(shù)據(jù)，按小時(shí)報(bào)方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收中心；同時(shí)將所測(cè)數(shù)據(jù)主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)。

（2）自動(dòng)加報(bào)：在汛期或其它特殊情況下，遙測(cè)站自動(dòng)判斷或者數(shù)據(jù)接收中心下發(fā)指令，可以進(jìn)行每隔5分鐘的加報(bào)；同時(shí)將所測(cè)數(shù)據(jù)主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：遙測(cè)站通過(guò)NB-IOT、4G等無(wú)線信道將采集數(shù)據(jù)發(fā)送出去，通信方式使用一主一備工作模式，NB-IOT為主通道，當(dāng)NB-IOT無(wú)法響應(yīng)啟動(dòng)4G通信；

（4）遠(yuǎn)程召測(cè)：由APP、WEB管理平臺(tái)、省水利云數(shù)據(jù)接收中心等發(fā)出命令，遠(yuǎn)程遙測(cè)設(shè)備接收命令，完成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，完成規(guī)定的測(cè)量，測(cè)量完畢將數(shù)據(jù)暫存，并根據(jù)命令將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)接收中心；

（5）能自動(dòng)采集水庫(kù)圖片，能遠(yuǎn)程調(diào)用水庫(kù)實(shí)時(shí)視頻；

（6）遠(yuǎn)程設(shè)置：可遠(yuǎn)程設(shè)置RTU的監(jiān)測(cè)參數(shù)起報(bào)標(biāo)準(zhǔn)；

（7）低功耗要求：當(dāng)長(zhǎng)期陰雨天氣，太陽(yáng)能供應(yīng)不足，當(dāng)電量不足20%時(shí)，各采集裝置能依靠剩余的電量，降低采集頻率，繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)化巡測(cè)，確保遙測(cè)站能工作30天以上；等待電量恢復(fù)，即可恢復(fù)正常采集頻率。

（8）系統(tǒng)具有遙測(cè)站自檢功能，平臺(tái)和APP可以及時(shí)了解遙測(cè)站設(shè)備的工作的情況及狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障與隱患。

（9）設(shè)備能在惡劣的天氣環(huán)境下和無(wú)人職守情況下正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集端可靠性MTBF大于50000小時(shí)；保障5年的養(yǎng)護(hù)與通信。

1.2.  水雨情數(shù)據(jù)采集

遙測(cè)站采用小時(shí)報(bào)和查詢-應(yīng)答兼容模式工作，水雨情數(shù)據(jù)按照有雨即報(bào)，5分鐘間隔自動(dòng)累計(jì)，按一小時(shí)時(shí)段統(tǒng)計(jì)累計(jì)降水，整點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行報(bào)送，雨量數(shù)據(jù)可同時(shí)統(tǒng)計(jì)累計(jì)雨量、當(dāng)前雨量以及時(shí)段雨量，沒(méi)有降水不產(chǎn)生數(shù)據(jù)，但是每2個(gè)小時(shí)也需報(bào)送相應(yīng)數(shù)據(jù)；當(dāng)雨量數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，可進(jìn)行智能加報(bào)；

水庫(kù)水情（水位）變幅≦5cm，每5分鐘間隔自動(dòng)累計(jì)，按1小時(shí)為間隔整點(diǎn)報(bào)送一次；當(dāng)水位變幅≧5cm，立即上報(bào)，并根據(jù)雨情及水位變化速率進(jìn)行智能加報(bào)；

1.3.  視頻監(jiān)控要求

圖像數(shù)據(jù)按照1小時(shí)間隔整點(diǎn)自動(dòng)上報(bào)，可根據(jù)需要對(duì)圖像數(shù)據(jù)的上報(bào)間隔進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)雨情及水位變化速率進(jìn)行智能加報(bào)；最小應(yīng)支持5分鐘間隔的圖像自動(dòng)上報(bào)。

視頻攝像頭的安裝位置須視野開闊，攝像頭前無(wú)遮擋，光線充足，離地面應(yīng)高于3米，應(yīng)做好防水、防塵、防盜等措施；拍攝內(nèi)容：按照《水利視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(SL 515-2013)位置選擇要求，有閘門的也應(yīng)拍攝閘門，沒(méi)有閘門的宜拍攝溢洪道。

視頻攝像頭可以由遠(yuǎn)程進(jìn)行控制調(diào)度視頻畫面，進(jìn)行手動(dòng)方向遙控及控制，具有智能化節(jié)能模式，在不需要觀看的時(shí)候，攝像頭能自動(dòng)關(guān)閉，節(jié)省電源電量開支。

水雨情以及圖像數(shù)據(jù)在汛期必須隨時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程召測(cè)。

1.4.  數(shù)據(jù)通訊

水雨情遙測(cè)站支持NB-IOT/4G無(wú)線通訊雙通道能力，通過(guò)擴(kuò)展可以至少支持LORA、WIFI、衛(wèi)星等多種通訊能力；確保在沒(méi)有NB-IOT地區(qū)使用不同無(wú)線通訊模式。

一般情況下，遙測(cè)站使用一主一備雙通道模式，主信道采用NB-IOT通訊方式，支持智能切換DRX/PSM功能；當(dāng)電池電量充足時(shí)，使用DRX通信模式，實(shí)時(shí)響應(yīng)遠(yuǎn)程召測(cè)和應(yīng)急狀態(tài)的查詢能力，當(dāng)電池電量不足20%時(shí)，切換至PSM模式，滿足低功耗要求，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上報(bào)；在NB-IOT網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或信號(hào)較差時(shí)開啟4G網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)水庫(kù)周圍沒(méi)有NB-IOT信號(hào)時(shí)，因?yàn)镹B-IOT信號(hào)覆蓋距離遠(yuǎn)，我們要求當(dāng)?shù)仉娦胚\(yùn)營(yíng)商開通，如果完全無(wú)法覆蓋，我們會(huì)使用LORA、WIFI等無(wú)線中繼的方案開通無(wú)線通訊能力。

視頻遙測(cè)終端只能支持4G與WIFI傳輸，如果水庫(kù)沒(méi)有4G信號(hào)覆蓋，可通過(guò)WIFI中繼實(shí)現(xiàn)，視頻遙測(cè)終端在電量充足的情況下始終保持在線，等待視頻召測(cè)工作，當(dāng)電量不足時(shí)則只進(jìn)行圖片監(jiān)測(cè)上報(bào)功能。

1.5.  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

遙測(cè)站水雨情、圖像數(shù)據(jù)都具有本地儲(chǔ)存功能，內(nèi)置存儲(chǔ)可以存儲(chǔ)5年以上水雨情數(shù)據(jù)，存滿后自動(dòng)覆蓋以前數(shù)據(jù)；  

當(dāng)數(shù)據(jù)終端無(wú)法通訊時(shí)，數(shù)據(jù)可以保留在本機(jī)，當(dāng)通訊恢復(fù)時(shí)，數(shù)據(jù)可以再次發(fā)送到數(shù)據(jù)接收中心，也可以有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收中心進(jìn)行查詢。

1.6.  自檢功能

遙測(cè)站能夠上傳電池接口電壓與電流、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度、環(huán)境溫濕度等多種設(shè)備工況轉(zhuǎn)態(tài)；能采集太陽(yáng)能控制器及電池電壓、電流、電量等信息，能遠(yuǎn)程診斷RTU、太陽(yáng)能電池、雨量計(jì)、水位計(jì)、攝像頭等設(shè)備健康狀態(tài)；

能使遠(yuǎn)程設(shè)置及升級(jí)遙測(cè)站程序。

1.7.  可靠性

（1）數(shù)據(jù)終端內(nèi)置看門狗，防止終端程序死機(jī)，保障終端長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；

（2）自帶診斷檢測(cè)，能判斷傳感器是否發(fā)生故障和斷線，并向數(shù)據(jù)接收中心發(fā)生預(yù)警通知管理者設(shè)備故障；

（3）通訊及電源接口自帶防雷、過(guò)壓、超載保護(hù)機(jī)制，能有效保障設(shè)備運(yùn)行；

（4）數(shù)據(jù)終端的電路板，經(jīng)過(guò)防潮、防霉、防腐蝕處理，能在水庫(kù)邊比較潮濕的環(huán)境下長(zhǎng)期故障。

（5）終端設(shè)備的平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)不小于50000小時(shí)。

（6）電池利用太陽(yáng)能MPPT技術(shù)進(jìn)行充電，太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換率至少80%以上，能有效快速的對(duì)電池電量進(jìn)行補(bǔ)充。

1.8.  兼容性

（1）遙測(cè)站數(shù)據(jù)終端可接入各類監(jiān)測(cè)儀器(傳感器)，包括脈沖式雨量?jī)x，雷達(dá)水位計(jì)、氣泡水位計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向儀、溫濕度傳感器等；

（2）遙測(cè)站數(shù)據(jù)終端須符合《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備 遙測(cè)終端機(jī)》(SL180-2015)，《水資源監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)條件》(SZY203-2016)的中的規(guī)范要求；

（3）遙測(cè)站數(shù)據(jù)傳輸符合《水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》(SZY206-2016)、《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》（SL651-2014）；并且能滿足省數(shù)據(jù)接收中心的傳輸要求。

2.    站點(diǎn)布設(shè)

2.1.  布設(shè)分布

2.2.  布設(shè)原則

根據(jù)省廳文件要求，結(jié)合我縣實(shí)際情況，嚴(yán)格按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)與原則，建設(shè)可靠性高和經(jīng)濟(jì)性比優(yōu)的水雨情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)對(duì)各類水庫(kù)的調(diào)研，最佳獲得水庫(kù)水雨情的監(jiān)測(cè)，水庫(kù)水雨情的布設(shè)原則如下：

（1）建議所有設(shè)備安裝在一個(gè)豎桿之上；安裝桿的材質(zhì)應(yīng)選擇鍍鋅管，需要支撐所有設(shè)備，具有防潮、防水、安全、防雷、防盜、便于維護(hù)的特點(diǎn)。

（2）當(dāng)安裝條件不準(zhǔn)許，攝像頭（主要監(jiān)測(cè)溢洪道及大壩情況）與水位計(jì)安裝在一起，無(wú)法采集到所需要的信息時(shí)，應(yīng)當(dāng)將攝像頭與水位計(jì)及雨量?jī)x分開安裝，并配備數(shù)據(jù)采集的遙測(cè)終端及電池。

對(duì)于有在水庫(kù)建立水工房的水庫(kù)，只需在房頂上安裝好雨量計(jì)、太陽(yáng)能板，側(cè)面安裝水位計(jì)，將其他的設(shè)備安裝在站房之中，這種方式無(wú)需安裝豎桿，更利于水庫(kù)水位的采集。

由于大部分水庫(kù)均沒(méi)有建設(shè)完善的水工站房，以此單桿安裝作為典型水庫(kù)案例進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)。

安裝示意如圖：

 

                   圖1典型水庫(kù)監(jiān)測(cè)終端安裝示意圖

首先在靠近大壩的岸上，選擇好一個(gè)合適的安裝位置，建好豎桿底座，豎立安裝桿，安裝水位計(jì)，雨量計(jì)，再安裝好智能遙測(cè)主機(jī)，將攝像頭、水位計(jì)、雨量計(jì)與遙測(cè)主機(jī)連接，連接后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。

2.3.  傳感器安裝選址

2.3.1.  水位計(jì)選址

水位計(jì)主要為了測(cè)量汛期水庫(kù)水位的變化，協(xié)助防汛期水庫(kù)蓄水的管理，保障大壩安全，具體要求如下：

（1）水位計(jì)監(jiān)測(cè)范圍是：可測(cè)量的最低水位應(yīng)低于正常蓄水最高水位，可測(cè)量的最高水位應(yīng)高于防洪最高水位；

（2）安裝位置靠近水體，雷達(dá)水位計(jì)垂直于水面，垂直角度誤差不大于2度，兼顧攝像頭的拍攝安裝位置；

（3）兼有水庫(kù)中有水工房的水庫(kù)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先安裝在水工房上。

（4）單獨(dú)安裝的水位計(jì)，優(yōu)先安裝在水庫(kù)水尺旁。

2.3.2.  雨量計(jì)選址

雨量計(jì)必須要和水位計(jì)，連接在同一個(gè)遙測(cè)終端，并且安裝位置需要具有以下條件才能安裝：

（1）空曠無(wú)遮擋，避免雨水受到其他因素干擾而導(dǎo)致雨量測(cè)量與實(shí)際雨量有偏差。

（2）高度夠高，減少樹葉、小昆蟲之類雜物飛進(jìn)雨量筒，另一方面也可以減少人為破壞。

（3）靠近大壩，以此點(diǎn)的降雨量數(shù)據(jù)作為水庫(kù)的降雨量數(shù)據(jù)。

2.3.3.  攝像頭選址

攝像頭為變焦可旋轉(zhuǎn)球機(jī)攝像頭，主要用于溢洪道的圖片拍攝，水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)，大壩安全監(jiān)測(cè)等，所以選址主要考慮以下因素：

（1）能夠拍攝道溢洪道口或者閘門，夜間能清晰觀察汛期溢水滿流情況，；

（2）能夠拍攝到大壩迎水面，可以直觀看出水庫(kù)水位情況，能看到水庫(kù)水尺為最佳；

（3）盡量和水位安裝同一個(gè)地方，使用同一根立桿；如果攝像頭不能和水位計(jì)安裝在同一個(gè)立柱上時(shí)，則將攝像頭尋找合適位置單獨(dú)立桿安裝。

（4）能夠拍攝到水庫(kù)全景，但不作為硬性要求。

遙測(cè)站配置清單表

序號(hào)	設(shè)備名稱	規(guī)格說(shuō)明	數(shù)量	單位
1	遙測(cè)終端機(jī)(RTU)	1、使用NB-IOT通信技術(shù)，支持DRX/PSM工作方式，支持最新Release14標(biāo)準(zhǔn)；支持4G/5G通信傳輸接口；支持雙通道模式；	1	套
		2、具有RS485、RS232、模擬量接口，不少于兩路；支持工業(yè)相機(jī)，支持圖像傳輸控制；
		3、具有OLED顯示屏，可顯示采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)；
		4、內(nèi)置看門狗，防死機(jī)設(shè)置，保障終端長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；能存儲(chǔ)5年以上的水雨情數(shù)據(jù)，固態(tài)存儲(chǔ)器容量應(yīng)不小于32MB；
		5、支持電壓、電流、充電功率、溫度等多種工況參數(shù)采集上報(bào)，動(dòng)態(tài)功耗控制，在無(wú)日照情況下，能正常工作  30天以上；
		6、WiFi/藍(lán)牙配置接口，支持20米內(nèi)設(shè)備無(wú)線調(diào)試與下載數(shù)據(jù)；
		7、直流12V供電，適用電壓范圍：9V~30V；具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)充、反極性自動(dòng)保護(hù)；
		8、防水，防雷、防潮；工作溫度：-20~+70℃;工作濕度：≦95%（40℃）；
		9、含機(jī)柜。
3	雨量計(jì)	1、可測(cè)降水強(qiáng)度0~4mm/min；	1	臺(tái)
		2、分辨率0.2mm；
		3、采用微功耗設(shè)計(jì)，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作；
		4、待機(jī)電流：<16uA；
		5、工作溫度：-25℃～55℃；
		6、防護(hù)等級(jí)：IP65；
		7、供電電壓：DC6-12V；
4	水位計(jì)	1、量程：0~70m；	1	臺(tái)
		2、分辨率：1mm；
		3、精度：1~5cm；
		4、工作溫度：-20℃～70℃；
		5、防護(hù)等級(jí)：IP67；
		6、供電電壓：DC 6 V～DC 24 V；
5	視頻攝像頭	1、≧200萬(wàn)像素；1920×1080高清視頻；CMOS高靈敏度圖像傳感器，滿足星光監(jiān)控需求；	1	套
		2、≧30倍光學(xué)變倍，16倍數(shù)碼變焦，自動(dòng)聚焦；
		3、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)；水平范圍：360°；垂直范圍：-15°~90°;
		4、支持H.265，H.264、MPG等視頻格式，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控；
		5、支持預(yù)置位拍攝功能，圖像不低于分辨率1920×1080像素；支持預(yù)置位巡航抓拍功能；
		6、內(nèi)置RJ45網(wǎng)口，支持10M/100M網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；
		7、支持最大128G的Micro SD/SDHC/SDXC卡存儲(chǔ)；
		8、支持SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181協(xié)議接入；
		9、防雷、防浪涌、防突波，IP67防護(hù)等級(jí)；
		10、供電電壓：DC12 V～DC 24 V；
6	無(wú)線視頻采集傳輸模塊	1、工業(yè)級(jí)全網(wǎng)通4G無(wú)線通信設(shè)備；帶5年通信費(fèi)；	1	臺(tái)
		2、配置2個(gè)100Mpbs網(wǎng)口，外接網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；
		3、支持VPN視頻傳輸；
		4、支持遠(yuǎn)程控制；
		5、支持?jǐn)z像機(jī)電源管理，電池、電量、電流及監(jiān)控采集及上報(bào)；
		6、工作溫度-20℃～+70℃，內(nèi)置看門狗，工業(yè)級(jí)高可靠性。
		7、供電電壓：DC12V；
7	手持巡檢終端	1、4G全網(wǎng)通，支持VOLTE語(yǔ)音，支持主副卡；	1	臺(tái)
		2、配置：CPU4核心，內(nèi)存3GB，存儲(chǔ)64GB，屏幕5寸，電池容量3000mAh。
8	避雷設(shè)施	1、避雷針、接地須滿足放電要求；	1	套
		2、外接線路應(yīng)當(dāng)做好防雷措施及線路保護(hù)。
9	太陽(yáng)能供電系統(tǒng)	1、使用效率較高的單晶硅太陽(yáng)能板；	1	套
		2、設(shè)計(jì)功率不得低于200W；
		3、峰值功率電壓：17.9V；
		4、電流：≧5A；
		5、11.1V過(guò)放保護(hù)；
		6、開路電壓：不低于21V；
10	蓄電池	1、電池容量：不小于12V100AH；滿足整個(gè)設(shè)備30天工作需求；	1	套
		2、浮充電壓：13.5 V ~13.8V；
		3、安全性能：正常使用下無(wú)電解液漏出，無(wú)電池膨脹及破裂；
		4、放電性能：放電電壓平穩(wěn)，放電平臺(tái)平緩；
		5、耐大電流性：完全充電狀態(tài)的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5  秒鐘，無(wú)導(dǎo)電部分熔斷，無(wú)外觀變形。
11	充電控制器	1、使用智能充電器，充電轉(zhuǎn)換效率不得低于80%；	1	套
		2、充電電壓不得低于20V；
		3、充電電流不得低于8A；
		4、額定系統(tǒng)電壓：12V；
		5、放電電流不得小于10A；
		6、浮充電壓：13.8V；
		7、應(yīng)具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)充、反極性等自動(dòng)保護(hù)功能；
		8、自帶顯示裝置，便于查看電壓、電流及工作狀態(tài)。
12	監(jiān)控桿	1、6m攝像頭監(jiān)控桿，直徑85mm~150mm，壁厚≧3mm，帶地籠；	1	套
		2、帶太陽(yáng)能支架、攝像頭橫桿、機(jī)柜支架、雨量?jī)x支架；
		3、2m-5m水位計(jì)橫桿，垂直探測(cè)水位。