方案背景

    近年隨著物聯(lián)網(wǎng)與傳感器行業(yè)的結(jié)合與發(fā)展，各行各業(yè)都在進(jìn)行著智慧化改造，像智慧城市、智慧灌溉、智慧管網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧水利等等概念層出不窮，近些年無線技術(shù)在智慧領(lǐng)域的應(yīng)用也早已成熟，在各個智慧領(lǐng)域落到實(shí)處，深深扎根。其中排水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是城市建設(shè)中“智慧城市”改造的一部分，是海綿城市、城市生命線建設(shè)以及城市內(nèi)澇項(xiàng)目中的主重點(diǎn)。運(yùn)用傳感器技術(shù)與無線技術(shù)和電池能源相結(jié)合，通過對城市地下排水管網(wǎng)水位、流量等參數(shù)的采集上報，政府相關(guān)管理部門能夠第一時間掌握道路積水情況、排水情況、管道堵塞情況，從而能夠及時對窨井管道內(nèi)的不良情況進(jìn)行預(yù)判處理，防止嚴(yán)重內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生等。對城市排水管網(wǎng)的管理，災(zāi)害的預(yù)防、預(yù)警、預(yù)演起到了積極的作，同時在一定程度上會減少險情的發(fā)生，維護(hù)了人民生命財產(chǎn)安全。
 

窨井環(huán)境的特殊性

由于窨井的特殊環(huán)境，要求傳感采集設(shè)備必須具備如下條件
1、設(shè)備防護(hù)等級IP68
管網(wǎng)內(nèi)流量較大時，窨井污水隨時可能會滿管或溢出，而由于種種條件限制，測量采集設(shè)備一般都需要安裝在窨井內(nèi)部。一旦污水滿管溢出意味著安裝在窨井下的全部監(jiān)測設(shè)備會完全浸泡在水里。尤其是南部、東南部地區(qū)，雨水充沛，且多數(shù)城市人口密度大，時不時還會受到臺風(fēng)影響降雨量暴增。一般比較嚴(yán)重的內(nèi)澇情況下，窨井滿管或溢流可能持續(xù)3-5天不等。
2、信號傳輸要穩(wěn)定
窨井下的無線信號由于半密封條件會比較弱，而且很多情況窨井帶有安全防護(hù)網(wǎng)（防止行人掉進(jìn)井內(nèi)），為了不影響防護(hù)網(wǎng)檢修，采集上報的設(shè)備必須安裝位于防護(hù)網(wǎng)以下，這樣信號就更弱了。
 
 
3、安裝環(huán)境要求設(shè)備基本是無鋪線施工的電池供電模式
從施工方面考慮，城市油柏路面很難進(jìn)行大量點(diǎn)位的掏洞、挖掘、鋪線等工程，故一般窨井監(jiān)測需要設(shè)備使用一體式的電池供電，而電池的使用時長和壽命與上報頻率有很大的關(guān)系。在同等容量下為了盡量延長電池的使用時間，要求在汛期期間盡量增加上報頻率，在非汛期期間酌情降低上報頻率。上報設(shè)備必須具備根據(jù)現(xiàn)場水位、流量等測量數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)上報頻率的功能，可以設(shè)置至少三級預(yù)警上報頻率，每個級別的預(yù)警上報頻率可根據(jù)現(xiàn)場需求自定義。在施工前還要充分考慮后期維護(hù)困難的問題，盡量在施工期間一次性調(diào)試，因?yàn)榻?jīng)常在城市道路上進(jìn)行維護(hù)，容易在擁擠路段造成交通擁堵，也有一定的安全隱患。
 

系統(tǒng)設(shè)計原則

1、精度
在線監(jiān)測系統(tǒng)的主設(shè)備，國內(nèi)廠商需要有國內(nèi)權(quán)威部門出具的檢測報告和生產(chǎn)許可證，確保所購設(shè)備測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2、實(shí)時性、穩(wěn)定性
定時采集病存儲窨井內(nèi)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)值的不同可以進(jìn)行加報傳輸；支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、存儲信息打包發(fā)送，預(yù)防無信號或信號極弱時數(shù)據(jù)的大量丟失。
3、施工/操作簡便、維護(hù)成本要低
盡可能不破壞或少破壞現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，安裝監(jiān)測系統(tǒng)。同時還應(yīng)考慮施工成本以及系統(tǒng)調(diào)試完畢之后的維護(hù)成本。簡而言之，項(xiàng)目要易實(shí)施、監(jiān)測系統(tǒng)易操作且維護(hù)方便。
4、性價比
監(jiān)測系統(tǒng)在滿足前三項(xiàng)在基礎(chǔ)上，項(xiàng)目整體方案選型，應(yīng)考慮設(shè)備的性價比。
 
系統(tǒng)組成

監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)、無線終端、傳感器設(shè)備四部分組成。若只需要水位數(shù)據(jù)，則位于現(xiàn)場的無線終端與傳感器設(shè)備及其供電電池組為一體式設(shè)計，也可采用靈活的分體安裝；若需要流速流量數(shù)據(jù)，則必須采用分體式安裝。
1、監(jiān)控中心
由服務(wù)器、顯示端、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端口等組成，多數(shù)地區(qū)政府項(xiàng)目由水利廳布置，廠家需將終端無線設(shè)備與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)對接協(xié)議?，F(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)控終端及其通訊端口，通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)，進(jìn)入到服務(wù)器里，把現(xiàn)場監(jiān)測的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集進(jìn)入中心服務(wù)器，各職能工作人員通過客戶計算機(jī)訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)，實(shí)時了解各監(jiān)測站點(diǎn)的設(shè)備運(yùn)行情況、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控中心發(fā)送的命令也由此路徑執(zhí)行到受控設(shè)備。
2、無線終端
無線終端是可內(nèi)置4G物聯(lián)網(wǎng)卡的RTU終端，一體式設(shè)計RTU與傳感器設(shè)備在內(nèi)部相連，分體式則采用端口式有線連接，RTU負(fù)責(zé)定時采集傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的通訊端口上傳，同時執(zhí)行各級中心下達(dá)的命令，是使數(shù)據(jù)能夠上傳下達(dá)的載體。
3、傳感器設(shè)備
測量現(xiàn)場水位、流速、流量等數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性直接影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性和監(jiān)測成效。目前我公司自主研發(fā)生產(chǎn)的80G/60G雷達(dá)水位計、雷達(dá)流速儀/流量計、ADCP多普勒流量計，都可以集成到此系統(tǒng)中。80G雷達(dá)水位計的特點(diǎn)是信號強(qiáng)度大，抗干擾能力強(qiáng)，適用于環(huán)境復(fù)雜的窨井下環(huán)境；60G雷達(dá)水位計則尺寸小巧，性價比高，適用于水質(zhì)情況相對良好的井下環(huán)境。水位或流速流量傳感器將采集到的數(shù)據(jù)通過Modbus通訊傳輸?shù)絉TU。