1、行業(yè)背景

1.1行業(yè)背景及需求分析

? ? ? 在水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)時，由于河道、湖泊、水庫地形復(fù)雜、分布的區(qū)域廣等原因，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測管理難度很大，如何將監(jiān)測現(xiàn)場采集到的雨量信息、水位信 息、圖片等按監(jiān)測要 求傳輸?shù)奖O(jiān)測中心時 需要解決的重要問題 ， 水利部 SL51-2014《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》規(guī)定了水文數(shù)據(jù)的采集和傳輸規(guī)范，我公 司采用 NB-IOT(兼容 GPRS)技術(shù)研發(fā)的 RTU 數(shù)據(jù)遙測終端，通過了水利部 SL51-2014 認(rèn)證，可以實現(xiàn)水文監(jiān)測的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和傳輸。

實現(xiàn)無人執(zhí)守及野外條件下監(jiān)控，要求實現(xiàn)以下功能：

· ? ? ?水位、雨量支持定時報和召測，如果水位或雨量到了警戒線，有了險情，馬上超限報警。

·????? 采用低功耗設(shè)計，特別適用于太陽能供電的監(jiān)測現(xiàn)場。

·????? 水情的遠(yuǎn)端監(jiān)控，圖片抓拍功能，可外接工業(yè)照相機，進行圖片抓拍

· ? ? ?通信功能：支持 NB-IOT、GPRS 通訊方式；支持與多中心進行數(shù)據(jù)通信； 支持實時在線、 定時喚醒兩種工作模式。

· ? ? ?采集水位、雨量傳感器、流量計的數(shù)據(jù)；采集水泵或閥門運行狀態(tài)、設(shè)備 供電狀態(tài)和箱門開關(guān)狀態(tài)。

·????? 支持遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、程序升級。

·????? 支持設(shè)備本身數(shù)據(jù)存儲，掉電保存

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1.2建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)方案的目標(biāo)是提供一個包括前端采集和傳輸一體的 RTU設(shè)備、支持遠(yuǎn) 程設(shè)參數(shù)的配置軟件、大數(shù)據(jù)云平臺水情監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實時監(jiān)測各個監(jiān)測 點河道、水庫等的水文數(shù)據(jù)和圖片，前端設(shè)備包括工業(yè)照相機、雨量計、水位計 等。水情信息、圖片信息等通過 NB-IOT 或GPRS 無線傳輸發(fā)送；大數(shù)據(jù)云平臺 提供設(shè)備權(quán)限管理、用戶權(quán)限管理、信息查詢統(tǒng)計等功能；參數(shù)設(shè)置軟件提供RTU 設(shè)備的本地、遠(yuǎn)程參數(shù)修改和遠(yuǎn)程升級功能。

?

2、系統(tǒng)架構(gòu)

2.1體系架構(gòu)

?前端由 Lanpu-1802 遙測終端 RTU 和水位計、雨量計、工業(yè)照相機組成；遙測終端 RTU 將水位計或雨量計的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過 NB-IOT 或GPRS 網(wǎng)絡(luò)無線傳輸 發(fā)送至藍普大數(shù)據(jù)監(jiān)測云平臺，監(jiān)測人員通過 pc 或手機可以訪問云平臺查詢水 情信息和管理設(shè)備。如下圖所示：

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2.2技術(shù)架構(gòu)

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? ? ? 系統(tǒng)從邏輯上主要包括三個部分：水文遙測終端 RTU、藍普大數(shù)據(jù)監(jiān)測云平臺、設(shè)置參數(shù)軟件。下面分別描述這三部分的功能：

1.??? 水文遙測終端 RTU

? ? ??水文遙測終端RTU 采用了基于 NB-IOT 和SIM800C 通信模塊設(shè)計，以 適應(yīng)不同的傳輸場合，采用 STM32 核心處理系統(tǒng)，以嵌入式實時操作系統(tǒng) 作為軟件支撐平臺，主要用于水情遙測，具備數(shù)據(jù)采集、存儲、遠(yuǎn)程上報，管理功能。設(shè)備采用了低功耗設(shè)計，具有多路傳感器接口、產(chǎn)品支持多種工作模式，包括自報模式、查詢應(yīng)答模式；支持多中心站；大容量數(shù)據(jù)存儲； 可以連接各種通信接口的傳感器，包括脈沖、4-20mA、0-5V、RS485、RS232 等，具體有采集工業(yè)相機圖片數(shù)據(jù)，支持抓拍、定時拍照功能；采集水位計 和雨量計、流量計、脈沖水表數(shù)據(jù)；采集設(shè)備供電狀態(tài)和井蓋門或箱門開關(guān)狀態(tài)。支持監(jiān)測參數(shù)定時上報、超限自動報警功能，可以監(jiān)測自身供電電壓， 耐強電磁干擾，內(nèi)置看門狗電路，確保設(shè)備可以在各種復(fù)雜環(huán)境下長時間穩(wěn) 定工作，永遠(yuǎn)在線。

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2.??? 大數(shù)據(jù)云平臺

系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)開發(fā)，分布式 Redis 緩存技術(shù)，讓系統(tǒng)支持海量并發(fā)， Web 端能適應(yīng)從 IE7 到IE9 和Firefox、Chrome 常用的瀏覽器，同時支持移動端 查看。提供 GIS 數(shù)據(jù)資源地圖，對區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點位的實時數(shù)據(jù)進行全景展示 與數(shù)據(jù)查詢、分析等服務(wù)，系統(tǒng)能夠接收前端設(shè)備上傳的各種數(shù)據(jù)，進行分析處 理，保存監(jiān)測數(shù)據(jù)、告警等信息至監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫中，用于水情監(jiān)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)展 示、分析、處理。大數(shù)據(jù)管理云平臺使用包括 Spring MVC4.0+, MyBatis, Apache ,BootStrap, WebSocket 等技術(shù)，支持多種數(shù)據(jù)庫 MySQL,Oracle, sqlserver 等。 分層設(shè)計：使用分層設(shè)計，分為dao，service，Controller，view 層，層次 清楚，低耦合，高內(nèi)聚。 安全考慮：嚴(yán)格遵循了 web 安全的規(guī)范，前后臺雙重 驗證，參數(shù)編碼傳輸，密碼 md5加密存儲，shiro 權(quán)限驗證，從根本上避免了 SQL注入，XSS 攻擊，CSRF 攻擊等常見的 web 攻擊手段。

設(shè)備權(quán)限管理

3.??? 設(shè)置參數(shù)軟件

根設(shè)參軟件根據(jù)用戶的需求可以對 RTU 進行配置，包括 IP 地址、上報 方式、編碼數(shù)據(jù)類型選擇、采樣時間間隔，定時報間隔、報送閥值、時間設(shè) 定等，除了通過串口本地設(shè)置參數(shù)功能外，系統(tǒng)還支持通過GPRS 或 NB-IOT 遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)、產(chǎn)品升級，如下圖所示：

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3、產(chǎn)品特色

3.1??? RS485隔離端口

Lanpu-1802RTU 提供一路隔離 485 接口，設(shè)計采用了一個 3 通道隔離器、一 個三態(tài)差分線路驅(qū)動器，一個差分輸入接收器和 ADI 公司的 isoPower?DC/DC轉(zhuǎn)換器，它們采用 5 V 或者 3.3 V 單電源供電，實現(xiàn)完全集成的信號和電源隔離RS-485 解決方案，對 RS485 輸入輸出引腳提供±15kv ESD 保護，適合負(fù)責(zé)電磁環(huán)境、惡劣氣象條件下使用。

3.2??? NB-IOT 系統(tǒng)

Lanpu-1802 型 RTU可以選配 GPRS 或 NB-IoT 通信系統(tǒng)，NB-IoT 覆蓋廣且 深，比 GPRS 覆蓋增強 20dB+；可以做到超低功耗，基于 AA 電池，使用壽命可超過 10 年；連接用戶數(shù)量大，綜上 NB-IoT 技術(shù)具有的低成本、廣覆蓋、低功 率、大連接等特征。

3.3 優(yōu)越的擴展性能

各地水文的監(jiān)控系統(tǒng)存在要求不同， 比如 使用《 水文監(jiān)測數(shù)據(jù) 通信規(guī)約（SL651-2014）》、《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約（SZY206-2016）》之中沒有規(guī)定的擴展命令，每個地區(qū)要求監(jiān)測的要素也不相同，數(shù)據(jù)采集設(shè)備如：流量計、水位 計等也差別也非常大，藍普遙測終端機可以根據(jù)客戶要求協(xié)議定制系統(tǒng)，大數(shù)據(jù) 云平臺可以將其它廠家的 RTU系統(tǒng)納入統(tǒng)一管理之下，可隨時察看任何地區(qū)， 任一地點的實時水情信息。

3.4 集中管理，方便維護

系統(tǒng)采用一個中心平臺，采用完善的權(quán)限管理系統(tǒng)，權(quán)限管理包括人員權(quán)限管理 和設(shè)備權(quán)限管理，用戶只需一臺普通 PC 登陸 web 后即可實時觀測水情信息，可以通過手機客戶端訪問設(shè)備采集信息。

型?? ?號	LANPU-1802
? 系統(tǒng)	主處理器	工業(yè)級嵌入式微控制器 STM32
	操作系統(tǒng)	嵌入式 RTOS 操作系統(tǒng)
? 輸入?yún)?shù)	DI 輸入	8 路（光耦隔離）
	模擬量輸入	4 路 0-5V 或 4-20mA（通過撥碼開關(guān)選擇）
? 串口參數(shù)	RS232	2 路
	RS485	2 路（可以選配一路隔離 RS485）
? 輸出信號	4-20mA 輸出	2 路
	繼電器輸出	8 路
數(shù)據(jù)存儲	64M	容量可選
? 通信方式	NB-IoT	?
	GPRS	?
? ? 其它	供電	12-24V
	工作溫度	-40-85℃
	尺寸	138*80*63mm
	安裝方式	導(dǎo)軌式

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的SL651-2014 水文监测 RTU 解决方案的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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