積水智能監(jiān)測系統(tǒng)方案

1、城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)概要設計書1前言隨著我國經(jīng)濟的不斷繁榮，大中城市的建設也在突飛猛進地高速發(fā)展，城市圈也在 已經(jīng)不斷擴大。為了緩解交通壓力和保證出行的暢通，許多城市建設了不少的立交橋和 下穿隧道。近年來，由強降雨引起的城市下穿隧道及立交橋下低洼處存在大量積水的現(xiàn)象時有 發(fā)生，且有愈演愈烈的趨勢。在我國南方多雨的城市，積水有的竟然高達一米以上，且 長時間不能及時排走，給人們的出行帶來了很大的不便，嚴重時竟引發(fā)行人的死亡和失 蹤事件。此現(xiàn)象已經(jīng)引起市政、應急、防汛、路政等政府有關部門的高度關注。一方面 要積極修建并管理好排水設施；另一方面建設城市道路積水監(jiān)測系統(tǒng)，也極為必要，它 既可以為決策機構

2、的領導提供道路積水的實時信息， 也為市政排水調(diào)度管理機構提供支 持，還可以通過系統(tǒng)中的LED顯示屏以及廣播、電視等媒體為廣大老白姓提供出行指南。為了貫徹執(zhí)政為民、服務大眾的政府理念，市政工程管理處、城市應急中心以及常 州工學院將在201W雨季來臨前聯(lián)合建設我市的城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)，以保證廣大市民順利、安全的度過汛期。2系統(tǒng)結構城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)主要為城市道路、地面、隧道、立交橋等容易積水的場合提 供預警服務。系統(tǒng)采用高度集成的一體化設備，包含多傳感器接入，本地化預警，遠程 無線發(fā)射，蓄電池充放電管理等單元，具有易于架設，使用簡單，待機功耗低，通信距 離遠，可靠性高的優(yōu)點。城市積水智能監(jiān)測系

3、統(tǒng)主要由市數(shù)據(jù)中心以及分布在我市各處的監(jiān)測站兩大組成。 其中：監(jiān)測站包括積水監(jiān)測儀、電子水位計、溫濕度傳感器、雨量傳感器、視頻攝像機等 設備監(jiān)測各個積水點的水文、氣象數(shù)據(jù)，可以完成積水深度、溫度、濕度、雨量等數(shù)據(jù) 采集以及視頻圖像、圖片信息的采集，并通過無線方式上傳至市數(shù)據(jù)中心。市數(shù)據(jù)中心通過相關的軟件，接收并處理由監(jiān)測站發(fā)來的數(shù)據(jù)，將處理的數(shù)據(jù)信息 在第一時間分發(fā)給相關部門決策者，并根據(jù)具體情況及時發(fā)布預警信息。系統(tǒng)結構如圖所示：0. 56mi城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)市級數(shù)據(jù)中心I I:工作站 打印機數(shù)據(jù)服務器堪曲及宙息發(fā)布服務器視頗攜像1#監(jiān)測站N#監(jiān)刪站II城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)結構圖在城市積

4、水監(jiān)測系統(tǒng)中，需要對眾多的易積水點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需 要實時發(fā)送到市級數(shù)據(jù)中心的后端服務器進行處理，并通過 WEB服務器發(fā)布。由丁監(jiān) 監(jiān)測站分散，分布范圍廣，因此采用 LTE/3G/GPRS無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。與有線通 信方式相比，LTE/3G/GPRS網(wǎng)絡具有速度快、使用費用低、施工簡單、維護方便等特點。3硬件設備硬件設備包括安裝在前端監(jiān)測站的積水監(jiān)測儀、電子水位計、溫濕度傳感器、雨量 傳感器、視頻攝像機、LED顯示屏等，以及安裝在市級數(shù)據(jù)中心的計算機、網(wǎng)絡交換機、 路由器、UPS等設備。3.1積水監(jiān)測儀積水監(jiān)測儀是針對城市積水監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的集水文、氣象數(shù)據(jù)采集， Ethern

5、et/LTE/3G/GPRS/RS485!信丁一體的專用設備，與電子水位計、溫濕度傳感器、 雨量傳感器、視頻攝像機、模擬傳感器、蓄電池、太陽能電源板、天線等設備組成一套 完整的監(jiān)測站，它能自動完成水位、雨量、電壓、電流、溫度、濕度、圖像、圖片等 水文、氣象相關數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示，通過Ethernet、LTE、3G、GPRS等網(wǎng)絡與市級數(shù)據(jù)中心進行遠程通信。積水監(jiān)測儀同時接收來自市級數(shù)據(jù)中心以及相關部門的數(shù)據(jù)信息，并將其顯示在 LED顯示屏上，譬如：政策法規(guī)、公益公告、交通信息等。積水監(jiān)測儀如圖所示：積水監(jiān)測儀采用高可靠性、低功耗、一體化的設計原則，特別適合在野外進行水文、 氣象數(shù)據(jù)的實時采

6、集、處理和傳輸。可廣泛應用丁城市、河道、水庫、湖泊、泵站、閘 門、防洪排澇等工程設施。其主要特點為： 集成LTE/3G/GPRS/CDMA和Ethernet技術，支持多數(shù)據(jù)中心通信，支持 APN 數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務脈沖量輸入通道可接入雨量計等開關量信號輸出的設備模擬量通道可接入多路4-20Ma （或0-5V）信號，可由RTU控制傳感器的電源通 斷，可接入水壓、滲漏等壓力傳感器及超聲波水位計等模擬量信號輸出的設備申口通信（RS23迎RS485）可接入申行通信類傳感器（如 LED顯示屏、測溫 儀等），或接衛(wèi)星通信設備等，可動態(tài)控制申行設備的電源通斷。支持接入高活數(shù)字或模擬攝像機，多級分辨率可選，支持夜間

7、拍攝，最高可達 1280*960,可動態(tài)控制攝像機電源通斷J多種測報方式：自報式、應答式、平安報等，并發(fā)送到市級中心站J本地預警信息輸出：自動將當前水位及預警信息發(fā)送到LED顯示屏上J提供帶背光液晶顯示屏及功能按鍵，設備的功能檢查、參數(shù)設置、人工置數(shù)， 都通過設備面板上的按鍵完成，顯示采用全中文界面J支持大容量歷史數(shù)據(jù)存儲，并有歷史數(shù)據(jù)找回功能，保證采集數(shù)據(jù)的連接性和準確性低功耗設計，采用低功耗方案設計，離線值守電流M2mA, GPRS在線值守電流M 12mA。提供太陽能供電及蓄電池接口，自動進行充放電管理，自動監(jiān)測及上報太陽能 電池及蓄電池狀態(tài)J內(nèi)置實時時鐘芯片，自帶內(nèi)置電池，支持本地校時及

8、遠程校時金屆外殼防水設計，內(nèi)置看門狗，性能穩(wěn)定，保證野外惡劣環(huán)境下長期可靠工作J支持申口升級固件程序和參數(shù)修改，也支持在線遠程升級固件及參數(shù)修改J寬溫設計，可工作在-30 C-+700C環(huán)境中主要參數(shù)：J電源供電及功耗供電電壓：11V-14V DC/5A值守電流：M 2mA （關閉GPRS通信）在線空閑狀態(tài)工作電流：M 12mA （開啟GPRS通信）J模擬量輸入3路420mA （或05V）信號輸入，12位A/D。精度 0.2%FS+1LSD分辨率：M 0.1%FSJ可控電源輸出4路獨立電源輸出控制攝像機輸入2路數(shù)字攝像機或模擬像機人機界面128 >64點陣液晶顯示，含背光,提供6個功能鍵

9、J申行數(shù)據(jù)接口1 路 RS232, 2路 RS485,速率：300-115200bp§ 數(shù)據(jù)位：7/8;奇偶校驗：N/E/O; 停止位：1/2。遠傳數(shù)據(jù)接口1 路 Ethernet 1 路 LTE/3G/GPRSJ工作環(huán)境溫度-30 C 75C濕度0- 95%,非冷凝3.2電子水位計目前最常用的水位傳感器，按測量方式大致可分為機械浮子式、光電浮子式、超聲 波式、電容式、壓力式、氣泡式、雷達以及電子水位傳感器等多種形式，它們各有優(yōu)缺 點。其中，最適合在城市環(huán)境中使用的是電子水位計，它具有測量精度高，不受環(huán)境如 溫度、濕度、泥沙、波浪、降雨等因素的影響，安裝時不需要建測井，既可以垂直安裝

10、，也可以傾斜貼壁安裝，還可以自下而上階梯安裝。尤其適用丁測量精度要求高，水位變 幅不大的場合。電子水位計如圖所示：電子水位計其主要特點為：】采用先進微處理器芯片為控制器，具備高可靠性及抗干擾性能，可應用丁江河、 湖泊、水庫、河道、灌區(qū)渠道輸水等水利水文工程中的水位監(jiān)測，特別適用丁自來水、 城市河道、城市內(nèi)澇（道路積水）等市政工程中的水位監(jiān)測】 采用先進的生產(chǎn)工藝技術，采用棒體結構，法蘭連接，并有不銹鋼防護外殼， 內(nèi)部用高性能的密封材料進行特殊處理，產(chǎn)品具有防腐、防凍、耐熱、耐老化的特點， 可在泥槳、污液和腐蝕性液體、冰凍等各種惡劣的環(huán)境中使用J具有采樣精度與傳感器的測量體長度無關的特點，對不同

11、變幅的應用環(huán)境，測 量精度保持不變，精度1cm。（等精度測量，對不同的水位變幅，都保持測量精度不變）J既可以單支使用，也可以多段級聯(lián)使用，可以根據(jù)現(xiàn)場實際安裝位置及量程需 求將傳感器縱向級聯(lián)以擴展測量量程，或橫向階梯級聯(lián)形成多點測量網(wǎng)絡。每支傳感器 的變送器都有各自的ID編號，該ID編號可以在線重新設定，便丁級聯(lián)后二次儀表測量 時識別J 多種信號輸出方式：ModBus-RS485、CAN、420mA可選主要參數(shù)：J 單元規(guī)格：80cm/120cm/160cm/240cmJ變幅范圍：可以有以上基本單元自由組合J精度：1cm （全量程等精度測量）J供電電壓：DC12也15%J 靜態(tài)電流： 30mA

12、 （DC12V）J 能耗： 360mW （DC12V）J 溫度：-20 C 60CJ誤差：ddcm3.3 LED顯示屏LED顯示屏是安裝在監(jiān)測站前后方（上下行）道路兩側的超高亮度顯示設備，可以 顯示各種信息。譬如：實時顯示監(jiān)測站的積水深度、降雨量、溫度、濕度；可與交巡警 支隊實現(xiàn)信息共享，實時顯示交通控制信息；可與市政工程處、應急指揮中心等相關部 門實現(xiàn)信息共享，實時發(fā)布政策法規(guī)以及公眾信息；還可以發(fā)布公益廣告及商業(yè)廣告等。LED顯示屏如圖所示：11積水較淺，綠燈顯示尚可通行3.4其他設備積水較深，紅燈顯示禁止通行顯示積水深度，警告禁止通行發(fā)布政策法規(guī)、公益公告除了上述的主要設備，城市積水智能

13、監(jiān)測系統(tǒng)還可在前端配置其他的設備單元，如溫濕度傳感器、降雨量傳感器、攝像頭等。如圖所示:溫濕度傳感器雨量傳感器視頻攝像機4數(shù)據(jù)中心市級數(shù)據(jù)中心分為硬件和軟件兩個部分。硬件包括數(shù)據(jù)服務器、WEB服務器、管理工作站、網(wǎng)絡交換機、UPS等設備。軟件為城市積水智能監(jiān)測系統(tǒng)管理平臺，是用丁整個被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)全部城市道路積 水監(jiān)測儀參數(shù)采集，包括：積水是否發(fā)生、積水分布、積水水位、持續(xù)時間、對應時間 日期、電池電量、現(xiàn)場照片，歷史數(shù)據(jù)等。顯示監(jiān)測站位置，監(jiān)測站信息，道路積水現(xiàn)場圖片，支持電子地圖列表方式顯示最新一次更新的數(shù)據(jù)。按監(jiān)測站、時間段、字段查詢歷史數(shù)據(jù)，具備打印，導出 excel表功能J按監(jiān)測站、時

14、間段、繪制水位曲線，曲線可以縮放打印、顯示各點數(shù)據(jù)可實現(xiàn)任意監(jiān)測站、任意字段、任意數(shù)量曲線在同一時間段的對比添加、刪除、修改站點信息、方便用戶自己變更設備支持短信通知，自動發(fā)送報警短信到值班人員手機J支持各種信息的發(fā)布，包括在各監(jiān)測站 LED顯示屏上的發(fā)布，以及中心 WEB 網(wǎng)站上的發(fā)布。A北fin小學加在謳大H秘律總耳得園物萬喉花園凈Si擇璘城市灑唐血華納摘JC鮮有山潸在園二維電子地圖衛(wèi)星電子地圖非格時間：20m3-1B08 00 同結采時初 2013-03-1610:31 國攜醐點:1日門山路-長江同狀ilda悅1精口園奴球公園】11睡酬即寸面Mi域洋溷J :嘿：折巾略U業(yè)良行段面4 .枷

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