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基於工業路由器水利監控應用解決方案

時間:2016-01-19 來源:本站原創
1、行業概述

     水利信息化就是(shì)充分利用現代信息技術,開發和利用水利信息資源,包括對水利信息進(jìn)行采集,傳(chuán)輸(shū),存儲,處理和(hé)利用(yòng),提(tí)高水利資(zī)源的應用水平和共享程度,從而全麵提高(gāo)水利建設和水事處理的效率和效能。隨著(zhe)中國水利(lì)行(háng)業以及船(chuán)舶運輸行業的的迅猛發展,我國河流(liú)、運河、水庫等區域的相關產業也得到了進一步發展壯大,隨著信息化建設步(bù)伐的加快,對河流、運河、水庫等區域的相關信息化控製以(yǐ)及安全監控係統(tǒng)的步完善,可以實現對可能或正(zhèng)在發生(shēng)的汛情、險情、災情進行實時動態(tài)監控,以便及時采取預防和相應的搶(qiǎng)險措(cuò)施,保障人民生命財產安全。
     水文站是(shì)收集水資源信息的基本站點,是水文工作的基礎。水文站網持(chí)續地對我國江、河、湖、庫的地表水、地下水的水量(liàng)、水(shuǐ)質等進行觀測,實時收集水文水資源數據,對水(shuǐ)資源開發、利用、管理、保護(hù),實現水(shuǐ)資源的合理調配,提高水資源利用率(lǜ)和改善水生態等方麵具有十分重要的作用。同時,還為防汛防潮的指揮調度(dù)提供了及時、準確的決策依(yī)據。
     建設(shè)水文(wén)站遠程實時監(jiān)測係統,實現對地上、地下水資源信息的實時監測,對水源地及管理(lǐ)區實施全麵視頻監控,將現場采集的數據、圖(tú)像、聲音、視頻等基礎信息實時傳送到監控中心,極大(dà)地提高測報工作的精確度(dù),改(gǎi)善傳統(tǒng)監測的工作質量,實現真正意義的實時(shí)水文信(xìn)息的采集、監控(kòng)和統一管理。

2、政策背景
    水利工程建設的現(xiàn)代化是為國家(jiā)現代(dài)化服務的,因此水利行(háng)業現(xiàn)代化首先要滿足(zú)國家現代化進程(chéng)中社會對水(shuǐ)的各種需求。但(dàn)是,水資源是有限的,對水(shuǐ)資(zī)源的開發利用又必須遵循自然規律。
    水利工程行業的(de)現代化還表現(xiàn)為能清楚(chǔ)地認識水的基本(běn)規律,引導社會對水資源進行合理(lǐ)利用,控(kòng)製不合理的需求和(hé)消費。
    中國水利工(gōng)程現代化是為滿足中國現代化對水利的需求。即在保障社會經濟、環(huán)境(jìng)、生態(tài)安(ān)全的前提下,引導和(hé)控製各行業的用水需求,對有限的水(shuǐ)資源進行合理配置,以滿足中國現代化進程中對水資源的總體需求。其基本途徑是通過以流域為單(dān)元的國(guó)土綜合(hé)整治和強化流域管理,提高流域國土的安全度、舒適度和富裕度
    根據(jù)前瞻產業研究院發布的《2014-2018年中國水利工程行業(yè)市場前(qián)瞻與(yǔ)投資戰略規劃分析報告》分析:中國水利工程(chéng)現代化過程將貫穿21世紀,目(mù)標應當是:未來在20年左右時間內使經濟(jì)發達的大城市周圍首先實(shí)現水利現代化。

    我國水利觀念上的落後應通過宣傳和(hé)教育來彌補,對水利技術的落後要(yào)通過發展水利科技(jì)和(hé)增加水利投入來解決,而(ér)對管理體製(zhì)上的落後必須通過有力的體製改革和(hé)法製建設來解決。


3、行業特點
1. 水文信息安全防範要(yào)求高,在遇到刮風、暴雨、決口等災害時,水文信息能夠及時傳遞到相關管理部門,在最短時間(jiān)內采取相(xiàng)應解決措施。
2. 水文站點在地理位置上分布(bù)較廣(guǎng)、位置較偏僻,監控點選擇時應考慮到攝像機安裝地點,要求視野廣、無障礙、監控角度大,盡量少設監控(kòng)點,如(rú)無法回避死角,可增加監控點。
3. 一般各個水(shuǐ)文站采集的數據需要先匯總到鄉水文站,各個(gè)鄉水文(wén)站再將這些信息傳回到縣水文站。因(yīn)此,要求鄉水(shuǐ)文站(zhàn)、縣水文站(zhàn)架設的無線設備所提供的帶寬較大,滿足業務傳(chuán)輸的帶寬需求(qiú),確保無線鏈路穩定性。
4. 當縣水文站(zhàn)與鄉水文站距離較遠時(shí)或中(zhōng)間不可視,存在遮擋的情況下,需要架(jià)設中繼設(shè)備。
5. 水利水文站數據采(cǎi)集監控係統的傳輸業務一般以數據為主,例如:水位、流量、流速、潮差等。
6. 考慮傳輸數據的準確性對防汛防潮指揮有重要的作用。

4、應用前景
   水文無(wú)線監測係統,可在多種環境下運作,抗災性(xìng)較好,可確保水文信息采集係統在各種惡(è)劣天氣情況下,都能正常運行;安裝方便,無需鋪設網絡電纜(lǎn),可(kě)大量節省投資(zī);具有極強的靈(líng)活性和(hé)可擴充性,通過(guò)在需要監測的地點架設監控攝(shè)像設備和無線基站,即可迅速實現係統的拓展,促進(jìn)逐步全麵實現水文信息采集自動化、數字化(huà)和網絡(luò)化。

   智通水利遠程監控係統旨在建立一個基於3G/4G廣域網、GIS平台(tái)的智能水利遠程監控係統,加快水利(lì)管理信息化建設進程。整個項目充分(fèn)體現係統集(jí)成的思(sī)想,網絡符合總體規劃及長遠發展。係統設計在一(yī)個較高(gāo)的起點上充分保證(zhèng)係(xì)統的可伸縮性和可擴展性,具備相當(dāng)的通信、計算機和網絡設備的信息容量及處理能(néng)力,並有一定的超(chāo)前性,軟硬件預留接口,便於維護、升級和擴展,以適(shì)應將來整個係統(tǒng)發展的要求。


5、通訊方式
     水利行業中,由於水利對國計民生的重要性,加上電信(xìn)運營商的基礎設施條件和業務選擇性推動,有線網絡(luò)仍是主要傳輸途徑(jìng),也是(shì)水利部(bù)門的首選方式,從以往的項目建設經驗看,至少(shǎo)占了七(qī)成以上。而無線傳輸在過去主要(yào)是作為水文采(cǎi)集和圖片傳輸的通道,現在也是作為(wéi)輔助手段來填補難以鋪設線(xiàn)路的地域監控需求。
安(ān)防係統(tǒng)中采(cǎi)用(yòng)何種傳輸方式,一般會結合監控的(de)要求和環境兩方麵來考慮,對於監控畫(huà)麵要求清晰、實時的點位(比如水庫、堤圍、漁港、樞紐等),一(yī)般采用有線傳輸,會(huì)自建專網或租用運營商的專線資源(至(zhì)少也有ADSL專線),傳輸穩定、帶寬充足,可以保障監控效果,問題是施工周期(qī)長、投(tóu)入大、維護難度大,目前也基本隻有(yǒu)電信運營商才願意建設。
一些無(wú)人值守(shǒu)泵站、河道監測站、水文站位於崇山峻嶺深處或荒無人煙之地(dì),或者即便在城區,但(dàn)有線網絡難以到達或者是投資(zī)收益比例差距(jù)較大(dà),需要考慮無線網絡(目前以(yǐ)3G/4G網絡為主,也有考(kǎo)慮Wi-Fi的)或點對點傳(chuán)輸通道(如微波無線擴頻、OFDM、COFDM),優勢是架設周期短、成本低,便於(yú)安裝施工、調試、運行、維護。
(1)有線方式
有線方式主要有:有線以太網(RJ45線、光纖)、工業串行總線(RS485、RS232、CAN總線(xiàn))。
有線(xiàn)以太網(wǎng)主要優點是數據傳輸可靠、網絡容量大,缺點是布線複(fù)雜、擴(kuò)展性差、施
工成本高、靈活性差。
工業串行總線(RS485、RS232、CAN總線)優點是數據傳輸(shū)可靠,設計簡單,缺點是
布網複雜、擴展性差(chà)、施(shī)工成本高、靈活性差(chà)、通(tōng)信容量低。
(2)無線方式
無線方式主要采用移動運營商的無線網絡數據接入業務,如:GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及最新的4G LTE網(wǎng)絡等。
無線方式的優(yōu)點是:成(chéng)本低廉、建(jiàn)設工程周期短、適應性強、擴展性好、維護方便並且擴展容易。

基於(yú)此,利(lì)用2G/3G/4G無線數據傳輸技術,基於服務端應用寬帶有線網絡提供固定IP或者動態IP(可用域名綁定)以(yǐ)及端口(kǒu)號,將這些服務端參數設置在才茂(mào)通信無線傳輸終端工業路由器上,利用它能夠自動解析域(yù)名地(dì)址,連接到服務端的充電樁管理平台,可以為水利行業提供實時的數據(jù)采集、傳輸、發布、遠程管理與控製、實現遠程無線(xiàn)數據傳輸的完美(měi)解決方案。


6、係統組成及(jí)組網(wǎng)方案
智能(néng)水利遠程監測係統主要由信息中心、通信網(wǎng)絡、水利遠程(chéng)監控點3部分組(zǔ)成。
1、信息中心:信息中心由相應的應用服務器與(yǔ)通信服務器組成,通信服務器用於與各水利遠程監(jiān)控點(diǎn)的通信,應用(yòng)服務器用於記(jì)錄各水利遠程測控點的相關信息。
2、通信網絡:通信網絡作為信息中心(xīn)與各水利遠程監控點(diǎn)進行信息交換的樞紐,是整個係統中的核心部分,其工作特點是通信次數頻繁,每次的通信傳輸量不大。考慮到智能水利遠程監(jiān)控係統將來業務的發展和係統的可擴(kuò)展性,係統采用專線方式接入(rù)到3G/4G廣域網絡中。各終端的信息(xī)數據從終端到達3G/4G廣(guǎng)域網絡後通過專線和智能水利遠程監測係統連接,智能水利遠程(chéng)監測係統和3G/4G廣域網絡之間通過防火牆進行保護(hù)。
3、水利遠(yuǎn)程監控(kòng)點:水利遠程監測點采用3G/4G廣域網,所有(yǒu)的信息數據(jù)通(tōng)過3G/4G廣域網絡進行傳(chuán)輸。

方案一(yī):水(shuǐ)利係統工(gōng)業路由器應用拓撲圖



方案二:水利係(xì)統工業路由器+WIFI應用拓(tuò)撲圖(tú)



本係統主要由水文監(jiān)測站、才茂無線工業路(lù)由器(各種2G/3G/4G無線數據傳(chuán)輸設備)、水文係統管理平(píng)台軟件等組成(chéng)。
1、才茂工業路由器可以提供RJ45/RS232/RS485端子接口等各種接口的設備與各種適配的水文監測傳(chuán)感器(qì)連接(jiē);
2、工業路由器通過各種無線網絡,將各種水文數據(jù)無(wú)線透明傳輸到服務器端的係統管理平台。

    考(kǎo)慮到水利(lì)遠(yuǎn)程監測係(xì)統容量(liàng)大、監(jiān)控點(diǎn)多而分散、對信息數據的智能處理分(fèn)析要求高的特點,采用專線接(jiē)人和專用APN方案。使(shǐ)用專用的APN有:進行訪(fǎng)問權限的控製,比因特網(wǎng)的安全性能提高、可控性提(tí)高,網絡傳輸(shū)的優先級得到(dào)保證等好處。

7、核(hé)心產品
      才茂3G/4G工業級無線路由器,通過3G/4G網絡,將遍布各地的自助(zhù)服(fú)務終端實現安全、穩定、可靠組網,組網規模大、部署距離不(bú)受限製、建設工期短,預算初投資小,為跨區域大數據(jù)管理提供技術保障。
產品主要(yào)功能:
1、  內置3G/4G模(mó)塊,雙模同時在線,自由切換
2、  雙模鏈路(lù)備份,支持3G/4G和有線備份
3、  支持VPDN、APN,支持IPSec(支持(chí)CA數字證(zhèng)書)、GRE、IPIP、PPTP、L2TP和DHCP Server
4、  支持WEB、CLI、SSH、平台多種參數(shù)管理方式,本地、遠程、平台固(gù)件和補丁升級
5、支持WEB 配(pèi)置保存和恢複,實現參數的(de)備份和批量設備的快速配置
6、智能防(fáng)掉線,支持在線檢測,在線維持,掉線自動重撥,確保設備永遠在線
7、支持TFTP 軟件遠程升級(jí)
8、支持DHCP/DHCPD 功能
產品特色特性:
1、工業級無線模塊:采用工業級無線模塊,抗幹擾強,傳輸穩定。
2、電磁防護:以太網接口內置(zhì)1.5KV 電磁隔離防護
3、使用方便簡(jiǎn)單,上電自動拔號,故障率低
4、采用(yòng)軟硬雙看門狗設計,永遠(yuǎn)在線模式,確保24小時(shí)在線(xiàn)運行、自動維護
5、串(chuàn)口ESD 保護:串口RS232 內置15KV ESD 保護。
6、支(zhī)持M2M雲平台設備在線狀(zhuàng)態(tài)管理(lǐ)功能,維護簡單(dān)、成本小
7、EMC電(diàn)磁兼容3、4級,適用(yòng)於對穩定性要求高(gāo)、幹擾較大(dà)的環境


8、結束語
     水文是水資(zī)源開發(fā)利(lì)用管理與保護、防治水害以(yǐ)及工程建設規劃、設(shè)計、施工、管理、調(diào)度的依據。在大力加強節水、保護水質、實現水資源(yuán)的可持(chí)續利用的前提下,提高現有水資源(yuán)的管理水平尤為(wéi)重要。水文站是收集水信息的基本站點,是水文工作的(de)基礎。通(tōng)過水文站(zhàn)持續地對我國江、河、湖、庫的地表水、地下水的水量、水質等進行(háng)觀測,實時收集水資源數據,對水資源開發、利用、管理,保護,實(shí)現水資源的合理調配,達到提高水資源的利用率和(hé)改善水(shuǐ)生態的(de)目標等(děng)方麵具(jù)有(yǒu)十分重(chóng)要的作用。同時,還可為防汛防潮指揮調度提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的決策依據。

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