水库水雨情监测设施水位雨量筒监测参考方案.docx

1、水库水雨情监测设施水位雨量筒监测参考方案XX水库水雨情及安全监测系统建设方案1水雨情自动测报系统云谷水库工程是以景观供水为主、兼顾防洪的小（1）型水库工程，建立一套快速反应的水情自动测报系统，及时、准确地收集水文数据，进行水情预报以增加有效预见期、提前采取措施是十分必要的。实现对库区降雨量、水位、图像（视频）自动采集。系统建成后将进一步实现对水库流域雨量水位实时监控，及时准确地获取水情、雨情信息，提高洪水预测报水平，增强防灾抗灾和配水调度能力。1.1系统功能（1）可以随时接收已建的遥测站点发送的水位、雨量、图像（视频）数据，能对数据进行分析检错和预处理，并存储入库。（2）可实时动态显示水雨量信

2、息，对水雨情信息进行管理维护。（3）可以随意增减测站的数量以及修改测站特征参数，按照角色定义由有关管理人员进行操作，实现系统数据管理功能。1.2站点布设根据现场实际情况，为了更好地了解水库的情况，在布置的水位雨量站点中兼图像（视频）采集，可直观地通过图像查看水库的状况。因此，拟在云谷水库坝头各新建 1 个无人值守的水位雨量兼图像站和在云谷水库管理处建1 个中心站（数据接收）。监测站点除了能自动监测水位、雨量，还同时具有自动图像（视频）监测功能。监测站点的通信方式为：水位、雨量信号采用超短波和4G通信双信道方式，图像（视频）信号采用4G通信方式。监测的数据应汇集到水库管理处（中心站）。中心站电脑

3、新建数据库及数据集成和管理平台，以便于查询和管理，同时开发计算机平台应用软件和手机APP软件，可通过计算机、手机查询相关监测数据。中心站还可同时接收大坝渗压监测系统的上报的渗压数据，进行数据查询和应用管理。站点布设见表1.2.1表1.2.1 站点布设表序号站名站点类型数量监测内容通信方式备注1云谷水库坝头遥测站1水位、雨量、图像（视频）超短波、4G信道新建3云谷水库管理处中心站1数据接收超短波、4G信道新建1.3水雨情自动测报系统建设内容（1）新建云谷水位、雨量兼带图像（视频）监测站点；（2）新建云谷水库数据接收中心站；（3）新建云谷中心站数据库及数据集成管理平台；（4）开发计算机平台应用软件

4、和手机APP软件；备注：监测站点安装在水库坝头，中心站安装在水库管理处。1.4水雨及图像监测站点原理框图水雨情图像监测站点的工作原理图见图1.4.1。图1.4.1 站点工作原理图 上图中遥测终端采集水位、雨量、图像（视频）数据后，通过超短波和4G模块发送出去。其中水位、雨量数据由水库管理中心站前置机接收。图像数据由4G模块完成数据发送，直接由中心站软件接收。1.5数据传输方式（1）超短波发送数据方式超短波采用自报式发送方式，雨量每变化1mm或水位每变化1cm，发送一次数据，当雨量没有变化时，间隔4小时发送一次数据。由中心站前置机接收。（2）4G发送方式4G发送采用自报式发送方式，雨量每变化1m

5、m或水位每变化1cm，发送一次数据，当雨量没有变化时，间隔4小时发送一次数据。发送的数据通过无线公网直接由中心站前置机接收。（3）图像信号发送方式图像信号每间隔5分钟-99分钟（默认采用10分钟）采集一次图像数据（可设置），通过无线4G网络传送，由中心站接收。同时，可根据需要远程开启视频拍摄上传功能。1.6主要部件安装说明（1）供电配置站点采用40W太阳能板配套免维护铅酸蓄电池完成设备供电。太阳能板朝南安装。视频模式下建议补充市电供应。（2）遥测终端机遥测终端设备固定在离地1.5米高墙面上，接头绑扎好胶带防水。线缆捆扎整齐简洁。（3）天线架及天馈线系统为方便检修，天线架采用1.5米高镀锌管立杆

6、，立杆顶焊接0.5米长避雷针，底座焊接30*30*8mm钢板，通过膨胀螺钉固定在水泥板上。天线架除锈喷漆。天馈线系统采用八木定向天线，缆线接线处做好防水处理。可在安装雨量筒、太阳能板、天线架位置下浇筑一块水泥。（4）红外球机摄像头站点配套高清红外球机摄像头，通过网线与终端设备对接。摄像头控制对准水库方向拍照。设备安装可参照图1.6.1 。图1.6.1 站点安装示意图（4）水位计安装水位井采用DN300的PVC管，布置在进水塔壁上，沿塔壁垂直布设，做好固定，并在管上安装不锈钢箱，用于放置水位传感器。水位计选用浮子式水位计。水位井安装可参照1.6.2所示。图1.6.2水位井安装示意图1.7站点设备

7、配置站点设备配置见表1.7.1所示。表1.7.1 单个水库站点设备配置表序号设备设施单位数量备注一、测站1翻斗式雨量计个12浮子式水位计个13遥测终端（带图像视频）台14超短波电台套154G通信模块个16摄像头及缆线套17100AH蓄电池个1840W太阳能板及支架块29定向天线付110充电控制器个111不锈钢箱子个1宽厚高603090cm12天线立杆及安装套113300PVC管及布设套1含小不锈钢箱子14水尺及安装套115接地套1二、中心站1前置接收机台1水雨兼渗压数据接收2超短波电台个134G通信模块个14100AH蓄电池个15交流充电器（输出12V直流）个16吸盘天线个1水雨情系统工作量明

8、细表表见表1.7.2。 表1.7.2 水雨情系统工作量明细表序号站点传感器类型信道类型设备配置土建设施数量11个站点：（1）水位雨量站浮子式超短波/4G安装如下设备：（1）翻斗式雨量计（2）浮子式水位计（3）遥测终端机（带图像）（4）超短波电台（5）485通信避雷器（6）4G模块（7）摄像头及线缆（8）100AH电池（9）40W太阳能板（10）定向天线及线缆（11）充电控制器（12）交流充电器（12）不锈钢箱子（13）天线立杆及安装安装如下设备（1）300PVC管及安装（2）安装夜光型水位尺221个站点：（1）中心站超短波/4G（1）前置接收机（2）超短波电台（3）4G模块（4）100AH电池

9、（5）交流充电器（输出12V直流）（6）吸盘天线（或全向天线）21.8设备技术参数（1）遥测终端（带图像视频）参数：1）该设备应具备图像视频拍照等功能，并能兼容所在地区数据通讯协议。2）支持VHF、CDMA/GPRS/4G通道，支持超短波、GPRS/CDMA/4G主备通讯方式。支持主备信道自动切换传输。3）具有实时时钟功能。可由中心站前置机直接进行终端时间同步。可通过CDMA/GPRS/4G通道进行远程参数修改、召测。GPRS/CDMA/4G信道支持一站多发功能4）超短波采用自报式工作模式，通讯协议支持现有系统测站自报式格式。5）当雨量增加1mm，水位变化1cm时或达到设定的时间间隔时，即采集

10、、存贮和发送数据。定时报送终端真实电压数据。6）支持各种类型的水位传感器（浮子、压力、雷达、超声波等）、流量计。7）站号范围可设置为0-9999。8）可配套VHF电台参数：专用频段(223235MHz),16个半双工频道, 发射功率125W可调，数传速率300-19200 bps，9）可配套CDMA/GPRS/4G模块，具体参数：支持低功耗模式，包括休眠模式、定时上下线模式和定时开关机模式。10）终端自带中文液晶显示屏，方便人工直接录入系统参数。11）支持2G字节以上大容量SD卡存储。长久保存本地每日监测数据。12）具备9-20v宽工作电压。13）具备图像视频拍照功能，可外接摄像头。能按照设定

11、时长（默认10分钟）进行定期拍照，并能按照设定雨量、水位预警等级（3级），进行不同等级图像加密拍照，自动完成图像信息实时报送等功能。14）市电条件下，可支持通过手机APP或中心站软件远程控制请求拍照上传视频数据，控制球机摄像头旋转等功能。（2） 摄像头1）户外防水防爆晒，2）传感器有效像素25601440，3）最低照度彩色0.01Lux；黑白0.05Lux，4）最大红外距离100米，5）镜头焦距4.7-94mm，6）安装方式壁装。（3） 4G通信模块1）具有4G通信功能。2）接口：RS232、USB口或RS-485。3）支持至少双分中心发射功能。4）工作温度：-2560。5）电压范围 535V

12、。6）支持低功耗模式，包括休眠模式、定时上下线模式和定时开关机模式。（4） 超短波电台1）专用频段(223235MHz)。2）16个半双工频道, 3）发射功率125W可调。 4）数传速率300-19200 bps，5）发射电流 1.0A(13.8V、5W时) 1.6A(13.8V、10W时)。（5）定向天线1）配L16-K接头2）频率范围：230MHZ3）增益：8.5dBi4）阻抗：505）驻波比系数：1.4 （6）吸盘天线1）配L16-K接头2）频率范围：230MHZ3）增益：3.5dBi4）阻抗：505）驻波比系数：1.4 （7）翻斗式雨量计1）承雨口口径200+0.6mm；2）分辨率：

13、1mm；3）雨强测量范围04mm/min（允许通过最大雨强8mm/min）；4）测量精度：根据不同分辨率雨量传感器的自身排水量确定，总体不超过4%；5）工作环境：温度-10+50；6）平均无故障工作时间16000h。7）雨量计外桶通体及内部翻斗、连接件均为不锈钢材质；（8）浮子式水位计（1）测量范围：0-40m，带机械数字显示；（2）分辨率：1cm；（3）测量精度：2cm；（4）输出码：格雷码；（5）环境温度：-1050；（6）相对湿度：95%（40）；（9）40W太阳能板1）额定功率40W，2）工作温度：-40到85；3）工作电压大于17V，工作电流大于1A。（10） 100AH蓄电池1）阀

14、控密封式铅酸蓄电池,2）额定电压（Vdc）12V, 3）浮充充电电压（Vdc）13.513.8, 均充充电电压（Vdc）14.514.9, 4）容量保存率（/月）96, 5）浮充设计寿命（年）6,6）容量100AH 。（11）充电控制器1）最大自消耗电流：4mA2）最终充电电压（浮冲）：13.9V3）快速充电电压：14.4V4）充电电压保护范围可调5）运行环境温度：-15-+50（12）交流充电器1）AC100-240V2）12V2A以上输出，输出可调（13）485通信避雷器1）接口类型：接线端子2）工作电压（V）：12、24可选3）传输速率（Mbps）：104）响应时间（ns）：1（14）不

15、锈钢箱子1）采用304不锈钢2）适合于野外使用3）尺寸：宽厚高603090cm（15）前置机1）能兼容现有系统数据通讯协议。2）自动接收现有系统水雨情超短波和GPRS/4G数据，支持多信道传输，支持智能控制、远程控制升级等。3）5-30v宽工作电压，不低于8G非易失性存储容量，具备RS232、RS485、USB2.0口、网口等，支持串口、USB口、网口数据请求。4）配套接收软件接收入库现有数据库表，软件具有智能数据插值纠错等功能，可实现通过网络实现市、县前置机自动互联，互相同步数据，实现地区数据同步功能。同时，可自动接收站点上报图像信息。5）支持各类历史数据存储，任意时段重新调取、同步等，永久

16、存储设备接收到的各类水雨情信息。配套中心站接收软件通过前置机通讯接口主动或定时从任意历史时间开始提取数据补充到数据库内。6）设备参数可通过液晶屏和软件直接设置，具备液晶屏中文显示、触控，支持时钟同步、语音报警。 7）具有内外网安全隔离通讯通道，配套内外网接收同步入库软件，软件需具备智能数据插值纠错等功能，实现站点信息存储到现有内外网指定数据库，安全可靠有效实现内、外网平台数据同步。8）具备自动校时遥测站时钟，自动召测测站信息。9）VHF电台：专用频段(223235MHz),16个半双工频道, 发射功率125W可调，数传速率300-19200 bps。1.9 大坝渗压自动监测水库大坝在运行过程中

17、，受降雨、水压力和温度等变化的影响，包括枢纽工程大坝本身存在老化和损坏等，均可能产生安全问题，存在安全隐患。为了验证设计和施工质量，保证大坝运行的安全，及时发现问题，需要对大坝进行全面的安全监测。基于现有技术水平，对水库坝体布设渗压计，自动实时监测上报大坝渗压情况。1.9.1建设内容按照要求，在云谷大坝4坝段的坝基内布置4个渗流监测断面，每个断面布设3个探头，安装共 12个渗压计及测压管；在云谷大坝桩号坝 0+025.00、坝0+050.00 和坝 0+075.00 处布置 3 个渗流监测断面，每个断面布设3个探头，安装共 9 个渗压计及测压管。 渗压观测采用自动观测方式，分别对云谷水库设置1

18、2个渗压计，实时采集数据，并由渗压遥测终端机发送数据，由中心站的前置接收机接收并入库，前置接收机与水雨接收的前置接收机共用，渗压数据的传输通信信道采用超短波、4G通信（及有线等）双信道通信方式。 渗压自动采集传输系统框图见图2.9.1所示。图1.9.1 渗压自动采集传输系统原理框图渗压数据自动采集系统所需设备见表1.9.1所示。表1.9.1渗压自动采集系统所需设备序号设备设施单位数量备注1渗压遥测终端机台1完成数据采集、存储及传输2超短波电台及天馈线台13100AH蓄电池个14交流充电器（输出12V直流）个15渗压计个126485避雷装置个27PVC管及缆线套1用于放置渗压计8安装调试个81.

19、9.2设备主要技术参数（1）渗压遥测终端机1）具有采集多路渗压数据采集功能，能区分显示多路数据信息。2）具有8G以上的SD卡存储。长久保存本地每日监测数据。3）支持4G通道，支持超短波、4G主备通讯方式。支持主备信道自动切换传输。支持有线网络传输。4）具有实时时钟功能。可由中心站前置机直接进行终端时间同步。可通过4G通道进行远程参数修改、召测。4G信道支持一站多发功能。5）支持各种类型的渗压传感器。6）站号范围可设置。7）终端自带中文液晶显示屏，方便人工直接录入系统参数。8）具备网口通信功能，支持图像视频拍照功能。9）支持网口参数配置，网口通信。可选择超短波、4G、网口进行数据通信上报。10）

20、具备9-20v宽工作电压。（2）100AH蓄电池1）阀控密封式铅酸蓄电池,2）额定电压（Vdc）12V, 3）浮充充电电压（Vdc）13.513.8, 均充充电电压（Vdc）14.514.9, 4）容量保存率（/月）96, 5）浮充设计寿命（年）6,6）容量100AH 。（3）交流充电器1）AC100-240V2）12V2A以上输出，输出可调（4） 超短波电台1）专用频段(223235MHz)。2）16个半双工频道, 3）发射功率125W可调。 4）数传速率300-19200 bps，5）发射电流 1.0A(13.8V、5W时) 1.6A(13.8V、10W时)。（5）吸盘天线1）频率范围：2

21、30MHZ2）增益：3dBi3）阻抗：50，配L16-K接头（6）渗压计 1）具备压力和温度功能；2）测量范围：0.2-2.5MPa可选；3）分辨率：（%FS）0.08；4）测量温度范围：-25 + 60；5）配套探头采集装置具备多路采集功能，支持液晶屏中文显示采集内容，按键参数设置，大容量数据存储，RS485通信方式。与控制终端为同一厂家。（7）485避雷装置（1）工作电压：12V；（2）响应时间(ns)：1（3）插入损耗(dB)：0.2（4）环境温度：-40-+851.10库区视频监控系统视频监控系统操作及维护容易，能实现了大坝无人值守，少人值守工作模式。可实时监控存储库区运行管理情况并能

22、进行远程高清晰度实时监控。1.101系统的层次结构视频监控系统由前端系统、传输网络、管理平台这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。前端系统前端设备层包括所有部署在监控点现场的的设备，如高清摄像机等。它是整个系统的信号源，由它产生视频、音频、开关量等信号，在现场直接转换成为MPEG4、H.264、G.721等其他数字信号通过网络进行传输。传输网络传输网络层主要是一个网络平台，通过网络，将前端设备发送的视频音频等各种信号传输到分控子系统和监控中心。管理平台监控管理层管理所有的用户、数据和控制信息，负责数据的切换、显示、存储和相关处理，发出用户的控制命令，同时也负责用户的认证和授权。提供后端服务中各种

23、综合业务的人机交流界面的接口和开放的平台。1.10.2系统的组成视频监视系统主要包含视频前端、硬盘录像机、网络传输、客户端等几个主要部分。视频前端主要包括室外球机、补光设备、防雷器等，硬盘录像机是信号编码压缩、传输的主要设备；网络上的远程客户端通过网络获得视频数据流，从而在远方观看视频。视频前端视频前端部分分为球机和枪机两种类型。硬盘录像机硬盘录像机是视频监控系统数据流的核心。其主要功能是视频信号转换、压缩编码、发布、存储。视频工作站及视频服务器端两个水库中心管理处分别设置视频监视工作站，负责辖区内视频管理。客户端应用软件及功能在需要浏览图像的工作站上安装客户端应用软件，实现远程视频调看。客户

24、端应用软件配置如下功能。1.管理DVR设备功能（1）添加、修改和删除DVR设备；（2）修改DVR设备的名称、IP地址、子网掩码、网关、连接端口、访问用户名和密码；（3）对DVR设备每个监控通道的通道描述、传输画质和传输速率等进行设置；（4）选择在显示画面上是否叠加时钟和字符，并可以任意调整所叠加字符在图像窗口中的位置和颜色；（5）设置DVR设备的云台控制协议。 2图像管理（1）多种画面分割模式显示DVR传送来的图像；（2）设置所要连接的图像源；（3）设置视频源的码率、压缩质量、分辨率、颜色、帧率等参数；（4）设置本地录像计划和录像模式，录像回放；（5）调看远端DVR存储录像；（6）远程控制可控

25、摄像机；（7）提供图像自动切换与轮巡功能；（8）设置管理用户和普通用户的操作权限。 3系统管理功能（1）显示前端设备的工作状态；（2）系统日志记录；（3）远程重新启动DVR设备；（4）远程对DVR设备进行系统升级；（5）提供Telnet服务配置DVR设备。监控系统设备配置情况见表1.10.2.1。表1.10.2.1 库区视频监控设备配置表序号设备设施单位数量备注1网络高清摄像头枪机台42网络高清摄像头球机台23显示器个14硬盘录像机台15500G硬盘个36电源稳压器个1724口交换机台18配件及线缆等辅材套19监控软件套11.102.1主要设备参数（1）球机摄像头1）户外防水防爆晒，2）传感器

26、有效像素25601440，3）最低照度彩色0.01Lux；黑白0.05Lux，4）最大红外距离100米，5）镜头焦距4.7-94mm，6）安装方式壁装。（2）枪机摄像头1）户外防水防爆晒，星光级，2）传感器有效像素400万以上，3）安装方式壁装。（3）数字硬盘录像机网络视频输入：8路网络视频接入协议：HIKVISION、ACTi、ARECONT、AXIS、BOSCH、BRICKCOM、CANON、HUNT、ONVIF(版本支持2.4)、PANASONIC、PELCO、PSIA、RTSP、SAMSUNG、SANYO、SONY、VIVOTEK、ZAVIOHDMI输出：1路，分辨率：1024x768

27、/60Hz，1280x720/60Hz，1280x1024/60Hz，16001200/60Hz，1920x1080/60Hz，2K(2560x1440)/60Hz， 4K(3840x2160)/30HzVGA输出：1路，分辨率：1024x768/60Hz，1280x720/60Hz，1280x1024/60Hz，16001200/60Hz，1920x1080/60Hz，2K(2560x1440)/60Hz音频输出：1个，RCA接口(线性电平，阻抗：1k)预览分割：1/4/6/8/9画面硬盘驱动器：类型：4个SATA接口，选配eSATA接口容量：每个接口均支持500GB/1TB/2TB/3TB

28、/4TB/5TB/6TB 等容量硬盘外部接口：语音对讲输入：1个，RCA接口(电平：2.0Vp-p，阻抗：1k)网络接口：1个， RJ45 10M/100M/1000M 自适应以太网口自带8个， RJ45 10M/100M 自适应以太网口，支持 PoE 功能电源：AC220V，50Hz功耗(不含硬盘)：20W工作温度：-10-+55工作湿度：10%-90%机箱：19英寸标准1.5U机箱（4）24口交换机24口10/100/1000Mbit/s传输速率RJ-45接口交换容量48Gbps1.11中心站软硬件系统云谷水库管理处配备计算机、打印机、UPS、交换机、路由器等用于架构中心站硬件系统。中心站采用分层分布式星形以太网结构，以网络交换机为核心，主要通信线路采用光纤或超五类线，构成一个千兆以太网，搭建高速、高可靠性的实时信息通讯共享平台。中心站需满足接地电阻低于5欧。1.111硬件配置系统主要硬件由以下设置组成：1. 工控机两台一台用于数据存储接收，一台用于日常业务工作。2交换机一台在计算机房配置一台千兆以太网交换机，完成所有信息的接入和汇总。3.对时时钟装置一台对时时钟用于自动化系统的对时。4. 防火墙一台用于互联网数据隔离管理。24设备要求安装于一面19寸标准机柜中。5.UPS一台用于提供计算机设备的