积水智能监测系统方案

城市积水智能监测系统概要设计书

1 前言

随着我国经济的不断繁荣，大中城市的建设也在突飞猛进地高速发展，城市圈也在已经不断扩大。为了缓解交通压力和保证出行的畅通，许多城市建设了不少的立交桥和下穿隧道。

近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生，且有愈演愈烈的趋势。在我国南方多雨的城市，积水有的竟然高达一米以上，且长时间不能及时排走，给人们的出行带来了很大的不便，严重时竟引发行人的死亡和失踪事件。此现象已经引起市政、应急、防汛、路政等政府有关部门的高度关注。一方面要积极修建并管理好排水设施；另一方面建设城市道路积水监测系统，也极为必要，它既可以为决策机构的领导提供道路积水的实时信息，也为市政排水调度管理机构提供支持，还可以通过系统中的LED显示屏以及广播、电视等媒体为广大老百姓提供出行指南。

为了贯彻执政为民、服务大众的政府理念，市政工程管理处、城市应急中心以及常州工学院将在2013年雨季来临前联合建设我市的城市积水智能监测系统，以保证广大市民顺利、安全的度过汛期。

2 系统结构

城市积水智能监测系统主要为城市道路、地面、隧道、立交桥等容易积水的场合提供预警服务。系统采用高度集成的一体化设备，包含多传感器接入，本地化预警，远程无线发射，蓄电池充放电管理等单元，具有易于架设，使用简单，待机功耗低，通信距离远，可靠性高的优点。

城市积水智能监测系统主要由市数据中心以及分布在我市各处的监测站两大组成。其中：

监测站包括积水监测仪、电子水位计、温湿度传感器、雨量传感器、视频摄像机等设备监测各个积水点的水文、气象数据，可以完成积水深度、温度、湿度、雨量等数据采集以及视频图像、图片信息的采集，并通过无线方式上传至市数据中心。

市数据中心通过相关的软件，接收并处理由监测站发来的数据，将处理的数据信息在第一时间分发给相关部门决策者，并根据具体情况及时发布预警信息。

系统结构如图所示：

城市积水智能监测系统结构图

在城市积水监测系统中，需要对众多的易积水点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到市级数据中心的后端服务器进行处理，并通过WEB服务器发布。由于监监测站分散，分布范围广，因此采用LTE/3G/GPRS无线网络进行数据传输。与有线通信方式相比，LTE/3G/GPRS网络具有速度快、使用费用低、施工简单、维护方便等特点。

3 硬件设备

硬件设备包括安装在前端监测站的积水监测仪、电子水位计、温湿度传感器、雨量

传感器、视频摄像机、LED显示屏等，以及安装在市级数据中心的计算机、网络交换机、路由器、UPS等设备。

3.1 积水监测仪

积水监测仪是针对城市积水监测系统开发的集水文、气象数据采集，Ethernet/LTE/3G/GPRS/RS485通信于一体的专用设备，与电子水位计、温湿度传感器、雨量传感器、视频摄像机、模拟传感器、蓄电池、太阳能电源板、天线等设备组成一套完整的监测站，它能自动完成水位、雨量、电压、、电流、温度、湿度、图像、图片等水文、气象相关数据的采集、存储、显示，通过Ethernet、LTE、3G、GPRS等网络与市级数据中心进行远程通信。

积水监测仪同时接收来自市级数据中心以及相关部门的数据信息，并将其显示在LED显示屏上，譬如：政策法规、公益公告、交通信息等。

积水监测仪如图所示：

积水监测仪采用高可靠性、低功耗、一体化的设计原则，特别适合在野外进行水文、气象数据的实时采集、处理和传输。可广泛应用于城市、河道、水库、湖泊、泵站、闸门、防洪排涝等工程设施。

其主要特点为：

集成LTE/3G/GPRS/CDMA和Ethernet技术，支持多数据中心通信，支持APN 数据专网业务

脉冲量输入通道可接入雨量计等开关量信号输出的设备

模拟量通道可接入多路4-20Ma（或0-5V）信号，可由RTU控制传感器的电源通断，可接入水压、渗漏等压力传感器及超声波水位计等模拟量信号输出的设备串口通信（RS232或RS485）可接入串行通信类传感器（如LED显示屏、测温仪等），或接卫星通信设备等，可动态控制串行设备的电源通断

支持接入高清数字或模拟摄像机，多级分辨率可选，支持夜间拍摄，最高可达1280*960，可动态控制摄像机电源通断

多种测报方式：自报式、应答式、平安报等，并发送到市级中心站

本地预警信息输出：自动将当前水位及预警信息发送到LED显示屏上

提供带背光液晶显示屏及功能按键，设备的功能检查、参数设置、人工置数，都通过设备面板上的按键完成，显示采用全中文界面

支持大容量历史数据存储，并有历史数据找回功能，保证采集数据的连接性和准确性低功耗设计，采用低功耗方案设计，离线值守电流≦2mA，GPRS在线值守电流≦12mA

提供太阳能供电及蓄电池接口，自动进行充放电管理，自动监测及上报太阳能电池及蓄电池状态

内置实时时钟芯片，自带内置电池，支持本地校时及远程校时

金属外壳防水设计，内置看门狗，性能稳定，保证野外恶劣环境下长期可靠工作

支持串口升级固件程序和参数修改，也支持在线远程升级固件及参数修改

宽温设计，可工作在-30°C-+70°C环境中

主要参数：

电源供电及功耗

供电电压：11V-14V DC/5A

值守电流：≦2mA (关闭GPRS通信)

在线空闲状态工作电流：≦12mA (开启GPRS通信)

模拟量输入

3路4～20mA（或0～5V）信号输入，12位A/D。

精度0.2%FS+1LSD

分辨率：≦0.1%FS

可控电源输出

4路独立电源输出控制

摄像机输入

2路数字摄像机或模拟像机

人机界面

128×64点阵液晶显示，含背光，提供6个功能键

串行数据接口