才茂通信水文水利無線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用方案

▋概述

根據(jù)水利部及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同的水利工程項(xiàng)目類型，結(jié)合其工程建設(shè)管理的需要，建設(shè)面向項(xiàng)目參建單位的水利工程項(xiàng)目建設(shè)管理平臺(tái)，規(guī)范水利工程項(xiàng)目的建設(shè)。通過對(duì)每個(gè)地區(qū)水文監(jiān)測(cè)站的建立，建立一些無人值守的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)到更廣泛的水文水利的數(shù)據(jù)情況，包括對(duì)水流速度、水面高度、水質(zhì)、流量、潮位、降水量等數(shù)據(jù)的采集和傳輸。水文水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套由水文遙測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)組成的水文計(jì)算機(jī)防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，可以通過設(shè)立在各個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集單元和無線4G/3G RTU通信模塊及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)搜集的水文信息及時(shí)傳送到水利局。   

▋水文水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

在原有的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，各地的水文監(jiān)測(cè)站紛紛建立了一些無人值守的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)更廣泛的水文和水利的情況，能夠獲取到水流速度、水面高度、水質(zhì)、流量、潮位、降水量等數(shù)據(jù)。
  水文遙測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)組成的水文計(jì)算機(jī)防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以通過設(shè)立在各個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集單元和無線RTU模塊及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)搜集的水文信息及時(shí)傳送到水利局或防汛指揮部，供防汛調(diào)度決策使用。
  水文與防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由流域管理中心、分中心(各縣市)監(jiān)測(cè)站、現(xiàn)場(chǎng)水文遙測(cè)單元構(gòu)成一套三級(jí)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的建成，將改善水文信息的收集、傳遞和處理手段，縮短數(shù)據(jù)收集和預(yù)報(bào)作業(yè)所需的時(shí)間，提高信息收集和傳遞的可靠性，提高流域防汛信息處理能力的效率。
流域管理中心通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)與各地分中心監(jiān)測(cè)站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每隔一段時(shí)間對(duì)各分中心監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

▋系統(tǒng)組成

1、本系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

◆ 監(jiān)控中心：（水文遙測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)組成的水文計(jì)算機(jī)防汛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）

◆ 通信網(wǎng)絡(luò):（基于移動(dòng)、電信、聯(lián)通三個(gè)運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)）

◆ 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通道（無線遠(yuǎn)程4G/3G RTU網(wǎng)絡(luò)通信傳輸設(shè)備）。

◆ 采集儀器儀表：（監(jiān)測(cè)站由雨量計(jì)、液位計(jì)、水位計(jì)、潮位計(jì)、風(fēng)向風(fēng)速計(jì)、水位計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器和采集器或PLC組成作為水文監(jiān)測(cè)）

監(jiān)測(cè)站由雨量計(jì)、閘位計(jì)、水位計(jì)、潮位計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器和采集器或PLC+DTU模式組成作為水文監(jiān)測(cè)工作站，通過4G/3G無線方式和水利局等監(jiān)測(cè)中心保持實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，并能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)采集和遙控輸出，終端數(shù)據(jù)能在第一時(shí)間內(nèi)傳送到數(shù)據(jù)中心，給數(shù)據(jù)中心就可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)水文遙測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并能判斷各設(shè)備是否正常工作等。4G/3G傳輸方式在后續(xù)的項(xiàng)目可方便擴(kuò)充，應(yīng)用靈活方便，增減自如，對(duì)整個(gè)工程造價(jià)起到非常重要的作用。

監(jiān)測(cè)站通過無線4G/3G通信模式接受數(shù)據(jù)中心的管理，中心與各水文遙測(cè)單元正常采集數(shù)據(jù)外，還可對(duì)各監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)配置，修改設(shè)定。

各水文遙測(cè)單元根據(jù)防汛水文監(jiān)測(cè)要求，安裝在河流、水庫(kù)的指定地點(diǎn)，以野外無人值守方式工作，配備一臺(tái)數(shù)據(jù)采集單元、4G/3G RTU和雨量計(jì)、水位計(jì)、風(fēng)向風(fēng)速計(jì)等水文監(jiān)測(cè)儀表，中心可實(shí)時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)站實(shí)施控制，任意設(shè)定測(cè)試時(shí)段，校準(zhǔn)機(jī)時(shí)上下一致；系統(tǒng)供電一般都需具有雙電源系統(tǒng)和蓄電池以及太陽(yáng)能電池，停電時(shí)太陽(yáng)能電池自動(dòng)供電，確保正常有效工作。對(duì)山區(qū)和距離較遠(yuǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，還有遙測(cè)中繼站，能接受并轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，亦由太陽(yáng)能電池供電，保持長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

▋系統(tǒng)用途 
1、建立一個(gè)綜合水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每隔一段時(shí)間就可對(duì)全流域的水文信息進(jìn)行一次數(shù)據(jù)收集，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握流域水文情況?！　?/span>

2、在汛期，對(duì)各地的雨量和水位的漲落趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為防汛決策提供了可靠的資料和依據(jù)，使有關(guān)部門能及時(shí)采取對(duì)策，化解險(xiǎn)情。　　

3、系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便擴(kuò)充，且具有遠(yuǎn)程診斷功能，安裝維護(hù)方便。 將遠(yuǎn)端采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、可靠地發(fā)送到各級(jí)監(jiān)控中心。并接收各級(jí)監(jiān)控中心的控制指令。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了利用無線4G/3G數(shù)據(jù)傳輸終端（RTU）來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集及控制，它是一種不限距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的雙向無線通信方式，采用廈門才茂通信的CM550系列4G/3G RTU，可以為水文水利系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通信提供良好的解決方案。

▋系統(tǒng)特點(diǎn)

◆ 準(zhǔn)確性：

計(jì)量數(shù)據(jù)報(bào)告的及時(shí)、準(zhǔn)確；運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的無丟失；運(yùn)行資料的可處理，可追蹤；：

◆ 可靠性：

全天候運(yùn)行；傳輸系統(tǒng)獨(dú)立完整；維護(hù)操作方便；

◆ 經(jīng)濟(jì)性：

用戶可以利用無線4G/3G遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)還有進(jìn)行無人值守監(jiān)測(cè)終端站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集、傳輸和控制，直接減少人工投入成本；

◆ 廣泛性：

選用了廣泛性的4G/3G無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳技術(shù)和成熟穩(wěn)定的智能化終端加上獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理控制技術(shù)。系統(tǒng)功能的擴(kuò)展性強(qiáng)；

◆ 互換性和拓展性：

系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，隨時(shí)可以擴(kuò)充壓力、流量的信息監(jiān)測(cè)。

▋才茂CM550系列4G/3G RTU 產(chǎn)品介紹     

才茂CM550系列智能無線遠(yuǎn)程測(cè)控終端(以下簡(jiǎn)稱無線RTU）是廈門才茂通信科技有限公司經(jīng)過多年的實(shí)踐及工程應(yīng)用，為滿足市場(chǎng)需求而自主研發(fā)的集數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制與無線通訊功能為一體的無線終端控制產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品集成了模擬信號(hào)采集，開關(guān)量輸入，開關(guān)量輸出，脈沖計(jì)數(shù)，支持以太網(wǎng)通信，串口通信，RS485通信和4G/3G/2G無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測(cè)控裝置，可以直接接入各種傳感器、標(biāo)準(zhǔn)變送器信號(hào)、儀表等輸出的模擬信號(hào)、電平信號(hào)、干觸點(diǎn)、脈沖信號(hào)等，是實(shí)施無線測(cè)控的最好選擇。CM550系列采用高性能的工業(yè)級(jí)32 位通信處理器和工業(yè)級(jí)無線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)設(shè)備提供在線維持技術(shù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時(shí)候暢通，實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)采集和控制功能。 

l接口豐富 協(xié)議全面

RTU系列產(chǎn)品具備多達(dá)8路開關(guān)量/模擬量輸入，6路計(jì)數(shù)器輸入， 4 路數(shù)字量輸出， 4 路繼電器輸出， 2 路 PWM 輸出接口，支持RS232/RS485接口，可選TTL/422/USB/RJ45以太網(wǎng)/Zigbee/GPS接口；接口更加豐富，組網(wǎng)更加靈活。

除支持常用的TCP/IP通信協(xié)議外，同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議，可直接接入各類組態(tài)軟件或其他用戶平臺(tái)軟件。

l功能強(qiáng)大 性能穩(wěn)定

多中心支持：支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8 個(gè)）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達(dá)256 個(gè)；

超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號(hào)內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失；

▋水文水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)實(shí)施

方案一：中心采用ADSL等Internet公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。
此種方案向先Internet運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端RTU直接向中心發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。 

方案二：中心采用ADSL等Internet公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。
客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端RTU先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。 

方案三：中心采用APN專線， 所有點(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP
(1) 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動(dòng)公司4G/3G網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
(2)為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于4G/3G專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
(3)用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
(4)用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
(5)移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。此種方案無論實(shí)時(shí)性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。 

▋方案應(yīng)用總結(jié)

根據(jù)行業(yè)監(jiān)管部門對(duì)水利基建項(xiàng)目建設(shè)與管理的需要，建設(shè)面向行業(yè)監(jiān)管部門的水利建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)督管理平臺(tái)，著重對(duì)水利工程質(zhì)量監(jiān)督情況、工程進(jìn)度進(jìn)展情況以及工程的統(tǒng)計(jì)分析情況等進(jìn)行監(jiān)管，幫助水利行業(yè)監(jiān)管部門全面掌握管理范圍內(nèi)的水利基建項(xiàng)目建設(shè)全過程管理工作動(dòng)態(tài)和總體情況。