1概况

由于监测站的没有现场管理单位，没有监测井和放水闸站等硬件设施，水雨情自动采集站建设就要另外配置一套基础设施设备。根据这个情况，我公司实施一个解决解决方案，从实际出发，深入分析信息化建设需求，遵循“因地制宜、以需定建，突出重点、逐步扩展，高效可靠、确保效果”的原则，坚持先进性与经济性相兼顾、典型性与普适性相兼顾。尽可能 采用先进、成熟的现代信息技术，使其具有较好的先进性和较长的生命周期，保证系统的开放性和 兼容性，为系统技术更新和功能升级留有余地。该方案主要建设内容为：

1）水雨情遥测站的水位计、雨量计、摄像头、数据采集终端的安装与调试。

2）组建无线通讯系统：水位雨量遥测站自动采集水雨情（含图像）信息，采用无线公网通讯，将水雨情（含图像）信息上传到水情分中心，水情分中心将采集信息经水利专网同步到省中心站，实现水雨情自动测报。

3）软件：包括数据采集、传输（含图像）软件及多线程数据接件。

系统的专业技术要求符合国家规范和标准，以及省市对水雨情自动测报系统建设的相关要求： 水雨情测报站点编码必须符合《水文测站代码编制导则》的有关规定，具有唯一性，并纳入我省水文测站编码系统统一编码，即：每个测站均提供统一的测站编码。 遥测站通信规约严格执行《水文监测数据通信规约》； 严格按照《水雨情数据库表结构与标识符》建立标准水雨情数据库。 水位测量标准：最高控制水位在大坝坝顶高程以上 0.5 米，最低水位以历史最低水位或死水位中较低者为目标。

报讯标准：确保测站的水情信息在 15 分钟内到达市分中心或省中心站，系统采集最小时段 5分钟。

2遥测站介绍

利用日益成熟的自动监测技术，建设集采集、传输、处理、存储和信息服务为一体的水雨情自 动监测系统。具体内容：布设遥测站点，各站点安装水位雨量传感器，自动采集测量数 据，并安装 2 个视频图像监控点，通过公网无线通信网络将数据及图片自动发送到市分中心，市分中心设置数据接收处理系统，将收到的各遥测站的数据进行处理后存入数据库，提供基本的信息查 询和告警服务。

2.1逻辑结构

水位雨量数据由RTU采集通过4G/GPRS/CDMA/GSM传送至水情分中心。 水雨情监测系统由现场设备和水情分中心设备组成，现场设备包括遥测终端机 RTU、水位雨量传感器、图像监控设备、供电单元和 4G/GPRS/CDMA/GSM 通信单元，水情分中心设备包括数据接收服务器、数据库服务器、WEB 服务器和通信监控软件。同时分中心需具有10MGPRS网络专线。

2.2功能及性能

遥测站监测项目：水位、雨量和图像。

（1）主要功能 遥测站实现如下功能：

1）具备定时自动采集雨量、水位、图像、气温和巡查记录等数据的功能，数据采集间隔时间可任意设定；

2）具备实时召测水位、图像、气温等数据的功能；

3） 具有雨量、水位、图片加报功能，加报门槛可任意设置；

4）具备定时自检发送、死机自动复位、站址设定、掉电数据保护、实时时钟校准、设备测试等 功能；

5）具备根据用户设置的相应预警值（时段雨量、水位等）实现本地预警提醒功能；

6）具备每次向接站点中心发送的数据包带有设备本身的工作（电池电压、信号强度）的功能；

7）具备数据补报功能，根据设定设备提供数据存储和滞留数据（当网络连接不好时的未发送数 据）的自动补报功能，保证了数据的连续性和准确性；

8）具备储存 5 年以上的测站数据（最小时段 5 分钟），储存容量不小于 64M；

9）具备可接受中心站管理，与中心站实现双向通信；

10） 支持远程唤醒、远程诊断、远程设置、远程维护等功能；

11） 内嵌防雷模块，最大持续工作电流 2A、标称工作电压 12V、标称放电电流 40KA、最大放 电电流 100KA，瞬间最大过电压 10KV，响应时间：≤ 1 ns；

12） 设备平均无故障工作时间：MTBF>40000h；

13）具备双卡备份功能。

（2）主要性能

1）系统应能迅速、准确、实时地进行数据收集、处理和转发的要求；

2）通信方式数据传输信道误码率满足设计要求（参见《水文自动测报系统技术规范》），不能满足时应重选通信方式；

3）系统采集参数的精度，取决于传感器的分辨力和测量准确度，由数据传输、处理带来的误差应不影响数据精度：水位计：分辨力 1.0cm；雨量计：分辨率：0.5mm；

4）可靠性包括系统可靠性和设备可靠性两个指标。指标的确定符合下列要求： 系统数据收集的月平均畅通率达到平均有 95%以上的遥测站能把数据准确送到省中心站或市分中心；数据处理作业的完成率大于 95%；设备的MTBF不小于40000h。

5）在环境温度为-20℃~75℃时设备能正常工作；

6）电池供电能保证设备连续工作45天；

7）防雷接地：保证系统可靠运行，防止从天馈线、电源线、遥测设备与传感器间的信号线引入雷电损坏设备。

采用气泡式监测方式避雷接地系统的接地电阻小于10Ω，采用浮子式监测方式接地电阻不大于4Ω；采用太阳能电池浮充供电，避免交流电源引雷；室外电缆采取良好的防雷措施，防止信号线引雷；避雷针防雷接地和设备接地需各自单独引线接入地网；根据相关防雷设计及施工规范，必要时设置安全警示牌。

2.3工作体制 

遥测站点采用自报/应答兼容式工作体制，并能够自动或根据中心站指令，在暴雨，水位陡涨或达到警戒水位情况下，主动增加传送数据频度。

2.4通信 

遥测站采用双卡双信道（4G/GPRS/CDMA）通信方式，一主一备。根据现场通信情况，确定主备，互为备用，确保遥测站信息能够及时发送至水情分中心。

2.5安装 

一体机安装地点尽量靠近水边，附近应该远离较高大的树木，以免影响太阳能板蓄能及雨量计的采集功能。摄像头选址主要考虑以下因素： 能够拍摄到水尺，可以直观看出水位情况。

2.5.1气泡式遥测站 

可以根据现场情况，设备采用屋顶式或者立杆式安装。

1）立杆式安装的基坑深度不低于 1m；

2）沿岸坡敷设的水位测管，采用砼包管固定，断面尺寸不低于 0.25m*0.15m，水位测管敷设至死水位或死水位以下。

3）气管预埋：施工要求气管预埋沟道保证10公分深，气管用PVC管材保护，水下部分用2至3米钢管保护并垂直伸至水面1.5到2米，能够达到死水位的尽量达到死水位。钢管上开2孔与气容用螺栓固定，水上部分用混凝土夯实保证气容不会因为水流或者打气来回摆动。

2.5.2浮子式水位遥测站

1）采用浮子式水位监测方式的遥测站，水位测井须设置在有输水管竖井或排架等建筑物且可以监测到死水位；

2）水位测井不得建于输水管进水口或者输水管启闭机室内等动水干扰较大处；

3）监测的水位不低于死水位；

4）测站的建设应充分考虑系统的可维护性及安全性，从岸上到水位测井之间须有检修工作桥抵达。

2.5.3遥测站基础

杆体地下部分坑体施工要求为60*60*80公分的长方形，杆体用混凝土固定，地上留出法兰盘位置，水泥基座施工要求为80*80*10公分的正方形，表面平滑，美观。

2.6供电 

太阳能板的功率、蓄电池的容量以及充电控制器，根据以下因素选配：设备功耗，包括守候功耗、工作功耗以及通信设备发送数据的功耗等；蓄电池应能保证在45天连续阴雨天气情况下，维持设备正常工作；在连续45天阴雨天气后，能在10天时间内，将蓄电池充足；当地的日照指数；充电控制器的钳位电压阈值应保证电池充足且不会过充损坏蓄电池。

2.7防雷接地

根据相关防雷技术规范要求，所做防雷接地系统要有防接触电压和跨步电压措施，必要时设置 安全警示牌。

2.8遥测站定期保养 

每年两次定期对设备进行维护保养，保证相关设备的正常运行环境。 

定期保养工作内容

①现场检查各设备和各零部件之间的电气连接情况；

②检查雨量计是否工作正常，清理雨量计承雨器中的脏物，并校准雨量计测量准确性；

③检查水位计工作是否正常；检查相关工程是否正常，如导波管是否有破损情况，现场是否需 要加接导波管；清理引水沟内淤积物，确保浮子式水位计能够正常使用；校核当前水位；

④清洗摄像头镜头表面，调节摄像头清晰度；

⑤检查太阳能板充电是否正常，清洗太阳能板表面灰尘；

⑥为水位测井、设备安装支架、安装杆及仪器箱等金属件作防腐防锈处理；

⑦接地电阻检测，做相关维护保养；

⑧解决检查中发现的其他问题。

2.9 设备配置 

设备配套能满足以下要求：

（1）监测项目满足《水文自动测报系统技术规范》的要求；

（2）系统所配置的设备能满足系统总体功能要求；

（3）各项技术指标符合系统建设中所提出的各项性能指标，符合规范要求。

（4）所配设备须进行拷机和老化试验，满足无故障工作时间要求；

（5）满足防雷、避雷的有关技术要求。

3集成方案 

根据系统总体设计方案，系统可以分为硬件和软件两大部分。建成后的系统可以完成水情的自动测报、预警发布。系统硬件分为设备层、采集层、中心站计算机监控层。设备层由水位计、雨量计等传感器及摄像头等设备组成；采集层由采集单元（RTU）及供电系统组成，RTU 采用太阳能浮 充蓄电池的直流；中心站计算机监控层由计算机网络组成；水情遥测 RTU 与计算机监控层之间采用 4G/GPRS/CDMA/GSM 通讯方式。

水情自动测报系统及预警发布系统，共享统一的信息平台。监测系统通过数据处理工控机对水 情进行数据采集和处理，并将处理后的数据送入数据库进行管理；通过信息化软件平台实现相关业 务的应用。

系统软件采用浏览器/服务器的B/S体系结构，数据库运行在后台服务器上，浏览器/服务器的B/S结构用于信息查询和发布，在客户端，除了浏览器之类外，不需安装其他特殊软件。

3.1 信息汇集 

信息汇集主要由数据接收处理单元（硬件设备）和实时数据接收处理软件构成。数据接收处理单元主要由数据接收通信设备、数据接收处理计算机、电源以及设备安装设施和避雷系统组成。 水雨情信息通过GPRS/CDMA/GSM网络传输信道传输到平台后，进入数据接收处理计算机，通过数据接收软件实时完成监测站水雨情数据的实时接收处理，并通过前置机上部署的定时服务软件将数据存入水情分中心数据库中，并通过网络同步至省水情中心及各县市区数据中心。

在汇集平台配置数据接收服务器，接收水雨情自动观测站点通过 GPRS/CDMA/GSM 网络传来 的数据，同时对通信设备进行收发控制，并对信息流程、流向和遥测站工作方式进行控制。服务器 接收、处理和暂存原始数据，自动定时或随机召测系统中需查询的测站信息，并对所接收的数据进 行检测、纠错和合理性判断，管理系统下属测站（如对系统测站进行校时等），并将原始数据存入自动测报系统数据库。

实时数据处理机负责对数据库中的原始数据进行整编处理，并将整编后的数据存入水情分中心数据库，供系统综合管理软件使用。

采用数据上传的方式，通过网络将数据同步至省水情中心和各县、市、区数据中心。

3.3 数据入库 

投标人负责将所采集的数据通过现有的水情分中心接收设备按水利部颁发的标准《SL325-2011》写入实时水雨情数据库，投标人应负责相关软件免费升级。

4主要设备技术指标

4.1智能遥测终端机(简称RTU)

电源：DC 10V~23V,内部有电源防反接功能；

功耗:工作电流：<30mA(GPRS数据传输),值守电流：<8mA (GPRS待机),休眠电流:<1mA（GPRS关闭）；

数据存储空间:容量16MB；

实时时钟:内置实时时钟，内置GPS，实时定位，校准时钟；

通讯:内置工业级GPRS模块、SIM卡接口:抽屉式接口，支持1.8V/3V SIM卡；

显示:4.3寸大屏幕彩色液晶显示分辨率480*272；

接口: 模拟量接口配置有4路万能模拟量接口，每路接口可分别配置为以下三种类型的输入信号（4-20Ma、0-5v、脉冲信号）；

串口接口配置有4路万能通讯接口，每路接口可任意配置为以下类型（1---485、2---232、3---SDI12）；

可控电源输出:8路可控电源输出，模拟通讯端口各4路

防雷、抗电磁干扰:符合GB/T 17626标准；

工作温度:-20~+65℃；湿度:≤95%。

4.2红外枪式摄像机

含有130万象素CMOS摄像头；

标准的485接口，可以根据要求定制为RS-232接口、TTL电平、USB接口，便于与嵌入式工控设备相连；

传输速率最高可达115200比特/每秒,可以通过串口设置波特率。

带有自动的象素缺陷补偿、黑度校正、RGB色彩插值补偿、Gamma参数补偿和色调、饱和度补偿功能。

具有自动的边缘增强、白光平衡、自动曝光、背景对比补偿功能。

采集图像分辨率为1280×960、640×480（VGA）彩色、320×240（QVGA）彩色/160×120（QQVGA）彩色多种分辨率可选；

采集图像质量为“最好”、“较好”和“普通”三种画质可选；

标准的JPEG图像输出，图像大小在4K～40K字节之间，根据图像分辨率和图像质量而不同。

具有“抓拍一帧”和“连续拍摄”两种操作模式

具有红外照明功能，红外照明可以根据环境照度不同而自动开关实现照明补偿，其照度、角度可以根据要求选择，可以远程照明和完全隐蔽照明。

可以根据拍摄要求，配用视角为80度～120度等系列标准镜头

单一5V（或12V）供电，也可根据要求定制供电电压。

普通型电流100mA，红外照明型根据照度的不同，电流在100mA到550mA之间。

4.3气泡式水位计

量 程：0-10m、0-15m、0-20m、0-30m、0-40m；

精 度：±0.03 %/FS（根据量程的变化有所不同）、0.001%FS/℃；≦±0.1%每年（无零点漂移）；

分辨率： 1mm；

测量间隔：1分钟-24小时；

模拟输出： 0-5V，4～20mA；

工作电压：DC9.6V-16V；

工作温度： -20℃～+80℃；

动力形式：微型活塞打气泵；

内 存：8M；

测量速率：小于每小时10米变化速度；

通讯输出：通用MODBUS RS232/RS485或SDI-12接口;

传感器特性：200%过量程保护；

测量气管：外径3/8英寸、气管工作温度：-35℃～125℃ 抗老化、抗拉（压）力强（100Kg）、不变形、不裂口、阻燃；

机箱材料：铝镁合金机箱/PC工程塑料。

4.5翻斗式雨量计 

承雨口径： φ200＋0.6mm； 刃口角度：45°～50°； 分辨率： 0.5mm；

绝对误差≤±0.5mm（排水量≤12.5 mm）相对误差≤±4％（排水量＞12.5mm）； 雨强范围： 0.01～ 4 mm／min (允许通过最大雨强 8 mm／min)  ；

测量精度：≤± 4 ％；

工作环境：温度：-10  ～＋ 50 ℃，空气相对湿度不限； 误码率：小于 10－4；

输出方式： 磁钢干簧管式开关信号； 开关接点容量：DC≤12V，I≤120mA； 接点工作寿命：≥50000 次； 可靠性指标： MTBF≥40000h；

采用双信号输出方式，故障的检测信息能够分离，不进入固态存储器。

4.6信号避雷器 

主要技术指标为：额定电压:12V；最大工作电压: 15V； 标称通流: 10kA； 响应时间: 1nS；

4.7充电控制器 

主要技术指标要求：最大充电电流：８A；系统电压：12/24VDC；最大自损耗：4mA；最终充电电压：13.7V；过放保护值：11.1V(SOC=30%)；过放恢复值：12.6V(SOC=50%)；

充电控制器可实现蓄电池充电保护、夜间反充电保护等功能。它不仅能有效的保护蓄电池，防 止过充电现象的发生，它还能快速、平稳的为蓄电池充电维护，延长蓄电池的使用寿命。该控制器 超低功耗，除过充保护状态，基本不损耗。

4.8维护蓄电池

输    出：直流 12V； 

容    量：65AH  ；

工作环境：-40℃～70℃； 

使用寿命：6 年以上（25℃时）。

4.9太阳能电池板 

太阳能电池板主要技术指标要求： 

功率： 40W；

输出电压：12VDC； 

最大工作电压：17.2V； 

开路电压： 21.6V； 

最大输出电流：3.4A； 

短路电流：3.18A。

4.10电源避雷器

电源额定工作电压：12V； 

电源最大持续运行电压：18V； 

电源额定工作电流：2A； 

额定放电电流：5kA； 

最大放电电流：10kA； 

瞬间最大过电压 10kV； 

响应时间：≤ 1 ns。