1.主要技術要求

1.1.  遙測站主要功能

水雨情監測與視頻監控系統對我縣小一型水庫的水位、雨量、視頻及圖像進行及時采集，并上報到省級數據接收中心，具體功能要求如下：

（1）自動采集：遙測站根據水庫水雨情采集規范，每隔5分鐘自動采集傳感器數據，按小時報方式傳輸到數據接收中心；同時將所測數據主機內存儲。

（2）自動加報：在汛期或其它特殊情況下，遙測站自動判斷或者數據接收中心下發指令，可以進行每隔5分鐘的加報；同時將所測數據主機內存儲。

（3）數據傳輸：遙測站通過NB-IOT、4G等無線信道將采集數據發送出去，通信方式使用一主一備工作模式，NB-IOT為主通道，當NB-IOT無法響應啟動4G通信；

（4）遠程召測：由APP、WEB管理平臺、省水利云數據接收中心等發出命令，遠程遙測設備接收命令，完成實時的數據采集、歷史數據查詢等功能，完成規定的測量，測量完畢將數據暫存，并根據命令將測量數據傳送至數據接收中心；

（5）能自動采集水庫圖片，能遠程調用水庫實時視頻；

（6）遠程設置：可遠程設置RTU的監測參數起報標準；

（7）低功耗要求：當長期陰雨天氣，太陽能供應不足，當電量不足20%時，各采集裝置能依靠剩余的電量，降低采集頻率，繼續進行自動化巡測，確保遙測站能工作30天以上；等待電量恢復，即可恢復正常采集頻率。

（8）系統具有遙測站自檢功能，平臺和APP可以及時了解遙測站設備的工作的情況及狀態，及時發現設備故障與隱患。

（9）設備能在惡劣的天氣環境下和無人職守情況下正常運行，數據采集端可靠性MTBF大于50000小時；保障5年的養護與通信。

1.2.  水雨情數據采集

遙測站采用小時報和查詢-應答兼容模式工作，水雨情數據按照有雨即報，5分鐘間隔自動累計，按一小時時段統計累計降水，整點時刻進行報送，雨量數據可同時統計累計雨量、當前雨量以及時段雨量，沒有降水不產生數據，但是每2個小時也需報送相應數據；當雨量數據超過設定的閾值時，可進行智能加報；

水庫水情（水位）變幅≦5cm，每5分鐘間隔自動累計，按1小時為間隔整點報送一次；當水位變幅≧5cm，立即上報，并根據雨情及水位變化速率進行智能加報；

1.3.  視頻監控要求

圖像數據按照1小時間隔整點自動上報，可根據需要對圖像數據的上報間隔進行調整，并根據雨情及水位變化速率進行智能加報；最小應支持5分鐘間隔的圖像自動上報。

視頻攝像頭的安裝位置須視野開闊，攝像頭前無遮擋，光線充足，離地面應高于3米，應做好防水、防塵、防盜等措施；拍攝內容：按照《水利視頻監視系統技術規范》(SL 515-2013)位置選擇要求，有閘門的也應拍攝閘門，沒有閘門的宜拍攝溢洪道。

視頻攝像頭可以由遠程進行控制調度視頻畫面，進行手動方向遙控及控制，具有智能化節能模式，在不需要觀看的時候，攝像頭能自動關閉，節省電源電量開支。

水雨情以及圖像數據在汛期必須隨時進行遠程召測。

1.4.  數據通訊

水雨情遙測站支持NB-IOT/4G無線通訊雙通道能力，通過擴展可以至少支持LORA、WIFI、衛星等多種通訊能力；確保在沒有NB-IOT地區使用不同無線通訊模式。

一般情況下，遙測站使用一主一備雙通道模式，主信道采用NB-IOT通訊方式，支持智能切換DRX/PSM功能；當電池電量充足時，使用DRX通信模式，實時響應遠程召測和應急狀態的查詢能力，當電池電量不足20%時，切換至PSM模式，滿足低功耗要求，并實現自動上報；在NB-IOT網絡出現故障或信號較差時開啟4G網絡。

當水庫周圍沒有NB-IOT信號時，因為NB-IOT信號覆蓋距離遠，我們要求當地電信運營商開通，如果完全無法覆蓋，我們會使用LORA、WIFI等無線中繼的方案開通無線通訊能力。

視頻遙測終端只能支持4G與WIFI傳輸，如果水庫沒有4G信號覆蓋，可通過WIFI中繼實現，視頻遙測終端在電量充足的情況下始終保持在線，等待視頻召測工作，當電量不足時則只進行圖片監測上報功能。

1.5.  數據存儲

遙測站水雨情、圖像數據都具有本地儲存功能，內置存儲可以存儲5年以上水雨情數據，存滿后自動覆蓋以前數據；  

當數據終端無法通訊時，數據可以保留在本機，當通訊恢復時，數據可以再次發送到數據接收中心，也可以有遠程數據接收中心進行查詢。

1.6.  自檢功能

遙測站能夠上傳電池接口電壓與電流、無線信號強度、環境溫濕度等多種設備工況轉態；能采集太陽能控制器及電池電壓、電流、電量等信息，能遠程診斷RTU、太陽能電池、雨量計、水位計、攝像頭等設備健康狀態；

能使遠程設置及升級遙測站程序。

1.7.  可靠性

（1）數據終端內置看門狗，防止終端程序死機，保障終端長期可靠運行；

（2）自帶診斷檢測，能判斷傳感器是否發生故障和斷線，并向數據接收中心發生預警通知管理者設備故障；

（3）通訊及電源接口自帶防雷、過壓、超載保護機制，能有效保障設備運行；

（4）數據終端的電路板，經過防潮、防霉、防腐蝕處理，能在水庫邊比較潮濕的環境下長期故障。

（5）終端設備的平均無故障工作時間(MTBF)不小于50000小時。

（6）電池利用太陽能MPPT技術進行充電，太陽能充電轉換率至少80%以上，能有效快速的對電池電量進行補充。

1.8.  兼容性

（1）遙測站數據終端可接入各類監測儀器(傳感器)，包括脈沖式雨量儀，雷達水位計、氣泡水位計、風速風向儀、溫濕度傳感器等；

（2）遙測站數據終端須符合《水文自動測報系統設備 遙測終端機》(SL180-2015)，《水資源監測設備技術條件》(SZY203-2016)的中的規范要求；

（3）遙測站數據傳輸符合《水資源監測數據傳輸規約》(SZY206-2016)、《水文監測數據通信規約》（SL651-2014）；并且能滿足省數據接收中心的傳輸要求。

2.    站點布設

2.1.  布設分布

2.2.  布設原則

根據省廳文件要求，結合我縣實際情況，嚴格按照系統設計依據與原則，建設可靠性高和經濟性比優的水雨情監測系統。經過對各類水庫的調研，最佳獲得水庫水雨情的監測，水庫水雨情的布設原則如下：

（1）建議所有設備安裝在一個豎桿之上；安裝桿的材質應選擇鍍鋅管，需要支撐所有設備，具有防潮、防水、安全、防雷、防盜、便于維護的特點。

（2）當安裝條件不準許，攝像頭（主要監測溢洪道及大壩情況）與水位計安裝在一起，無法采集到所需要的信息時，應當將攝像頭與水位計及雨量儀分開安裝，并配備數據采集的遙測終端及電池。

對于有在水庫建立水工房的水庫，只需在房頂上安裝好雨量計、太陽能板，側面安裝水位計，將其他的設備安裝在站房之中，這種方式無需安裝豎桿，更利于水庫水位的采集。

由于大部分水庫均沒有建設完善的水工站房，以此單桿安裝作為典型水庫案例進行安裝設計。

安裝示意如圖：

 

                   圖1典型水庫監測終端安裝示意圖

首先在靠近大壩的岸上，選擇好一個合適的安裝位置，建好豎桿底座，豎立安裝桿，安裝水位計，雨量計，再安裝好智能遙測主機，將攝像頭、水位計、雨量計與遙測主機連接，連接后進行聯合調試。

2.3.  傳感器安裝選址

2.3.1.  水位計選址

水位計主要為了測量汛期水庫水位的變化，協助防汛期水庫蓄水的管理，保障大壩安全，具體要求如下：

（1）水位計監測范圍是：可測量的最低水位應低于正常蓄水最高水位，可測量的最高水位應高于防洪最高水位；

（2）安裝位置靠近水體，雷達水位計垂直于水面，垂直角度誤差不大于2度，兼顧攝像頭的拍攝安裝位置；

（3）兼有水庫中有水工房的水庫，應當優先安裝在水工房上。

（4）單獨安裝的水位計，優先安裝在水庫水尺旁。

2.3.2.  雨量計選址

雨量計必須要和水位計，連接在同一個遙測終端，并且安裝位置需要具有以下條件才能安裝：

（1）空曠無遮擋，避免雨水受到其他因素干擾而導致雨量測量與實際雨量有偏差。

（2）高度夠高，減少樹葉、小昆蟲之類雜物飛進雨量筒，另一方面也可以減少人為破壞。

（3）靠近大壩，以此點的降雨量數據作為水庫的降雨量數據。

2.3.3.  攝像頭選址

攝像頭為變焦可旋轉球機攝像頭，主要用于溢洪道的圖片拍攝，水庫水位監測，大壩安全監測等，所以選址主要考慮以下因素：

（1）能夠拍攝道溢洪道口或者閘門，夜間能清晰觀察汛期溢水滿流情況，；

（2）能夠拍攝到大壩迎水面，可以直觀看出水庫水位情況，能看到水庫水尺為最佳；

（3）盡量和水位安裝同一個地方，使用同一根立桿；如果攝像頭不能和水位計安裝在同一個立柱上時，則將攝像頭尋找合適位置單獨立桿安裝。

（4）能夠拍攝到水庫全景，但不作為硬性要求。

遙測站配置清單表

序號	設備名稱	規格說明	數量	單位
1	遙測終端機(RTU)	1、使用NB-IOT通信技術，支持DRX/PSM工作方式，支持最新Release14標準；支持4G/5G通信傳輸接口；支持雙通道模式；	1	套
		2、具有RS485、RS232、模擬量接口，不少于兩路；支持工業相機，支持圖像傳輸控制；
		3、具有OLED顯示屏，可顯示采集到的實時數據和工作狀態；
		4、內置看門狗，防死機設置，保障終端長期可靠運行；能存儲5年以上的水雨情數據，固態存儲器容量應不小于32MB；
		5、支持電壓、電流、充電功率、溫度等多種工況參數采集上報，動態功耗控制，在無日照情況下，能正常工作  30天以上；
		6、WiFi/藍牙配置接口，支持20米內設備無線調試與下載數據；
		7、直流12V供電，適用電壓范圍：9V~30V；具有過流、過壓、過充、反極性自動保護；
		8、防水，防雷、防潮；工作溫度：-20~+70℃;工作濕度：≦95%（40℃）；
		9、含機柜。
3	雨量計	1、可測降水強度0~4mm/min；	1	臺
		2、分辨率0.2mm；
		3、采用微功耗設計，能夠長期穩定可靠工作；
		4、待機電流：<16uA；
		5、工作溫度：-25℃～55℃；
		6、防護等級：IP65；
		7、供電電壓：DC6-12V；
4	水位計	1、量程：0~70m；	1	臺
		2、分辨率：1mm；
		3、精度：1~5cm；
		4、工作溫度：-20℃～70℃；
		5、防護等級：IP67；
		6、供電電壓：DC 6 V～DC 24 V；
5	視頻攝像頭	1、≧200萬像素；1920×1080高清視頻；CMOS高靈敏度圖像傳感器，滿足星光監控需求；	1	套
		2、≧30倍光學變倍，16倍數碼變焦，自動聚焦；
		3、自動翻轉；水平范圍：360°；垂直范圍：-15°~90°;
		4、支持H.265，H.264、MPG等視頻格式，支持遠程監控；
		5、支持預置位拍攝功能，圖像不低于分辨率1920×1080像素；支持預置位巡航抓拍功能；
		6、內置RJ45網口，支持10M/100M網絡數據；
		7、支持最大128G的Micro SD/SDHC/SDXC卡存儲；
		8、支持SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181協議接入；
		9、防雷、防浪涌、防突波，IP67防護等級；
		10、供電電壓：DC12 V～DC 24 V；
6	無線視頻采集傳輸模塊	1、工業級全網通4G無線通信設備；帶5年通信費；	1	臺
		2、配置2個100Mpbs網口，外接網絡攝像機及網絡設備；
		3、支持VPN視頻傳輸；
		4、支持遠程控制；
		5、支持攝像機電源管理，電池、電量、電流及監控采集及上報；
		6、工作溫度-20℃～+70℃，內置看門狗，工業級高可靠性。
		7、供電電壓：DC12V；
7	手持巡檢終端	1、4G全網通，支持VOLTE語音，支持主副卡；	1	臺
		2、配置：CPU4核心，內存3GB，存儲64GB，屏幕5寸，電池容量3000mAh。
8	避雷設施	1、避雷針、接地須滿足放電要求；	1	套
		2、外接線路應當做好防雷措施及線路保護。
9	太陽能供電系統	1、使用效率較高的單晶硅太陽能板；	1	套
		2、設計功率不得低于200W；
		3、峰值功率電壓：17.9V；
		4、電流：≧5A；
		5、11.1V過放保護；
		6、開路電壓：不低于21V；
10	蓄電池	1、電池容量：不小于12V100AH；滿足整個設備30天工作需求；	1	套
		2、浮充電壓：13.5 V ~13.8V；
		3、安全性能：正常使用下無電解液漏出，無電池膨脹及破裂；
		4、放電性能：放電電壓平穩，放電平臺平緩；
		5、耐大電流性：完全充電狀態的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5  秒鐘，無導電部分熔斷，無外觀變形。
11	充電控制器	1、使用智能充電器，充電轉換效率不得低于80%；	1	套
		2、充電電壓不得低于20V；
		3、充電電流不得低于8A；
		4、額定系統電壓：12V；
		5、放電電流不得小于10A；
		6、浮充電壓：13.8V；
		7、應具有過流、過壓、過充、反極性等自動保護功能；
		8、自帶顯示裝置，便于查看電壓、電流及工作狀態。
12	監控桿	1、6m攝像頭監控桿，直徑85mm~150mm，壁厚≧3mm，帶地籠；	1	套
		2、帶太陽能支架、攝像頭橫桿、機柜支架、雨量儀支架；
		3、2m-5m水位計橫桿，垂直探測水位。