1.主要技术要求

1.1.  遥测站主要功能

水雨情监测与视频监控系统对我县小一型水库的水位、雨量、视频及图像进行及时采集，并上报到省级数据接收中心，具体功能要求如下：

（1）自动采集：遥测站根据水库水雨情采集规范，每隔5分钟自动采集传感器数据，按小时报方式传输到数据接收中心；同时将所测数据主机内存储。

（2）自动加报：在汛期或其它特殊情况下，遥测站自动判断或者数据接收中心下发指令，可以进行每隔5分钟的加报；同时将所测数据主机内存储。

（3）数据传输：遥测站通过NB-IOT、4G等无线信道将采集数据发送出去，通信方式使用一主一备工作模式，NB-IOT为主通道，当NB-IOT无法响应启动4G通信；

（4）远程召测：由APP、WEB管理平台、省水利云数据接收中心等发出命令，远程遥测设备接收命令，完成实时的数据采集、历史数据查询等功能，完成规定的测量，测量完毕将数据暂存，并根据命令将测量数据传送至数据接收中心；

（5）能自动采集水库图片，能远程调用水库实时视频；

（6）远程设置：可远程设置RTU的监测参数起报标准；

（7）低功耗要求：当长期阴雨天气，太阳能供应不足，当电量不足20%时，各采集装置能依靠剩余的电量，降低采集频率，继续进行自动化巡测，确保遥测站能工作30天以上；等待电量恢复，即可恢复正常采集频率。

（8）系统具有遥测站自检功能，平台和APP可以及时了解遥测站设备的工作的情况及状态，及时发现设备故障与隐患。

（9）设备能在恶劣的天气环境下和无人职守情况下正常运行，数据采集端可靠性MTBF大于50000小时；保障5年的养护与通信。

1.2.  水雨情数据采集

遥测站采用小时报和查询-应答兼容模式工作，水雨情数据按照有雨即报，5分钟间隔自动累计，按一小时时段统计累计降水，整点时刻进行报送，雨量数据可同时统计累计雨量、当前雨量以及时段雨量，没有降水不产生数据，但是每2个小时也需报送相应数据；当雨量数据超过设定的阈值时，可进行智能加报；

水库水情（水位）变幅≦5cm，每5分钟间隔自动累计，按1小时为间隔整点报送一次；当水位变幅≧5cm，立即上报，并根据雨情及水位变化速率进行智能加报；

1.3.  视频监控要求

图像数据按照1小时间隔整点自动上报，可根据需要对图像数据的上报间隔进行调整，并根据雨情及水位变化速率进行智能加报；最小应支持5分钟间隔的图像自动上报。

视频摄像头的安装位置须视野开阔，摄像头前无遮挡，光线充足，离地面应高于3米，应做好防水、防尘、防盗等措施；拍摄内容：按照《水利视频监视系统技术规范》(SL 515-2013)位置选择要求，有闸门的也应拍摄闸门，没有闸门的宜拍摄溢洪道。

视频摄像头可以由远程进行控制调度视频画面，进行手动方向遥控及控制，具有智能化节能模式，在不需要观看的时候，摄像头能自动关闭，节省电源电量开支。

水雨情以及图像数据在汛期必须随时进行远程召测。

1.4.  数据通讯

水雨情遥测站支持NB-IOT/4G无线通讯双通道能力，通过扩展可以至少支持LORA、WIFI、卫星等多种通讯能力；确保在没有NB-IOT地区使用不同无线通讯模式。

一般情况下，遥测站使用一主一备双通道模式，主信道采用NB-IOT通讯方式，支持智能切换DRX/PSM功能；当电池电量充足时，使用DRX通信模式，实时响应远程召测和应急状态的查询能力，当电池电量不足20%时，切换至PSM模式，满足低功耗要求，并实现自动上报；在NB-IOT网络出现故障或信号较差时开启4G网络。

当水库周围没有NB-IOT信号时，因为NB-IOT信号覆盖距离远，我们要求当地电信运营商开通，如果完全无法覆盖，我们会使用LORA、WIFI等无线中继的方案开通无线通讯能力。

视频遥测终端只能支持4G与WIFI传输，如果水库没有4G信号覆盖，可通过WIFI中继实现，视频遥测终端在电量充足的情况下始终保持在线，等待视频召测工作，当电量不足时则只进行图片监测上报功能。

1.5.  数据存储

遥测站水雨情、图像数据都具有本地储存功能，内置存储可以存储5年以上水雨情数据，存满后自动覆盖以前数据；  

当数据终端无法通讯时，数据可以保留在本机，当通讯恢复时，数据可以再次发送到数据接收中心，也可以有远程数据接收中心进行查询。

1.6.  自检功能

遥测站能够上传电池接口电压与电流、无线信号强度、环境温湿度等多种设备工况转态；能采集太阳能控制器及电池电压、电流、电量等信息，能远程诊断RTU、太阳能电池、雨量计、水位计、摄像头等设备健康状态；

能使远程设置及升级遥测站程序。

1.7.  可靠性

（1）数据终端内置看门狗，防止终端程序死机，保障终端长期可靠运行；

（2）自带诊断检测，能判断传感器是否发生故障和断线，并向数据接收中心发生预警通知管理者设备故障；

（3）通讯及电源接口自带防雷、过压、超载保护机制，能有效保障设备运行；

（4）数据终端的电路板，经过防潮、防霉、防腐蚀处理，能在水库边比较潮湿的环境下长期故障。

（5）终端设备的平均无故障工作时间(MTBF)不小于50000小时。

（6）电池利用太阳能MPPT技术进行充电，太阳能充电转换率至少80%以上，能有效快速的对电池电量进行补充。

1.8.  兼容性

（1）遥测站数据终端可接入各类监测仪器(传感器)，包括脉冲式雨量仪，雷达水位计、气泡水位计、风速风向仪、温湿度传感器等；

（2）遥测站数据终端须符合《水文自动测报系统设备 遥测终端机》(SL180-2015)，《水资源监测设备技术条件》(SZY203-2016)的中的规范要求；

（3）遥测站数据传输符合《水资源监测数据传输规约》(SZY206-2016)、《水文监测数据通信规约》（SL651-2014）；并且能满足省数据接收中心的传输要求。

2.    站点布设

2.1.  布设分布

2.2.  布设原则

根据省厅文件要求，结合我县实际情况，严格按照系统设计依据与原则，建设可靠性高和经济性比优的水雨情监测系统。经过对各类水库的调研，最佳获得水库水雨情的监测，水库水雨情的布设原则如下：

（1）建议所有设备安装在一个竖杆之上；安装杆的材质应选择镀锌管，需要支撑所有设备，具有防潮、防水、安全、防雷、防盗、便于维护的特点。

（2）当安装条件不准许，摄像头（主要监测溢洪道及大坝情况）与水位计安装在一起，无法采集到所需要的信息时，应当将摄像头与水位计及雨量仪分开安装，并配备数据采集的遥测终端及电池。

对于有在水库建立水工房的水库，只需在房顶上安装好雨量计、太阳能板，侧面安装水位计，将其他的设备安装在站房之中，这种方式无需安装竖杆，更利于水库水位的采集。

由于大部分水库均没有建设完善的水工站房，以此单杆安装作为典型水库案例进行安装设计。

安装示意如图：

 

                   图1典型水库监测终端安装示意图

首先在靠近大坝的岸上，选择好一个合适的安装位置，建好竖杆底座，竖立安装杆，安装水位计，雨量计，再安装好智能遥测主机，将摄像头、水位计、雨量计与遥测主机连接，连接后进行联合调试。

2.3.  传感器安装选址

2.3.1.  水位计选址

水位计主要为了测量汛期水库水位的变化，协助防汛期水库蓄水的管理，保障大坝安全，具体要求如下：

（1）水位计监测范围是：可测量的最低水位应低于正常蓄水最高水位，可测量的最高水位应高于防洪最高水位；

（2）安装位置靠近水体，雷达水位计垂直于水面，垂直角度误差不大于2度，兼顾摄像头的拍摄安装位置；

（3）兼有水库中有水工房的水库，应当优先安装在水工房上。

（4）单独安装的水位计，优先安装在水库水尺旁。

2.3.2.  雨量计选址

雨量计必须要和水位计，连接在同一个遥测终端，并且安装位置需要具有以下条件才能安装：

（1）空旷无遮挡，避免雨水受到其他因素干扰而导致雨量测量与实际雨量有偏差。

（2）高度够高，减少树叶、小昆虫之类杂物飞进雨量筒，另一方面也可以减少人为破坏。

（3）靠近大坝，以此点的降雨量数据作为水库的降雨量数据。

2.3.3.  摄像头选址

摄像头为变焦可旋转球机摄像头，主要用于溢洪道的图片拍摄，水库水位监测，大坝安全监测等，所以选址主要考虑以下因素：

（1）能够拍摄道溢洪道口或者闸门，夜间能清晰观察汛期溢水满流情况，；

（2）能够拍摄到大坝迎水面，可以直观看出水库水位情况，能看到水库水尺为最佳；

（3）尽量和水位安装同一个地方，使用同一根立杆；如果摄像头不能和水位计安装在同一个立柱上时，则将摄像头寻找合适位置单独立杆安装。

（4）能够拍摄到水库全景，但不作为硬性要求。

遥测站配置清单表

序号	设备名称	规格说明	数量	单位
1	遥测终端机(RTU)	1、使用NB-IOT通信技术，支持DRX/PSM工作方式，支持最新Release14标准；支持4G/5G通信传输接口；支持双通道模式；	1	套
		2、具有RS485、RS232、模拟量接口，不少于两路；支持工业相机，支持图像传输控制；
		3、具有OLED显示屏，可显示采集到的实时数据和工作状态；
		4、内置看门狗，防死机设置，保障终端长期可靠运行；能存储5年以上的水雨情数据，固态存储器容量应不小于32MB；
		5、支持电压、电流、充电功率、温度等多种工况参数采集上报，动态功耗控制，在无日照情况下，能正常工作  30天以上；
		6、WiFi/蓝牙配置接口，支持20米内设备无线调试与下载数据；
		7、直流12V供电，适用电压范围：9V~30V；具有过流、过压、过充、反极性自动保护；
		8、防水，防雷、防潮；工作温度：-20~+70℃;工作湿度：≦95%（40℃）；
		9、含机柜。
3	雨量计	1、可测降水强度0~4mm/min；	1	台
		2、分辨率0.2mm；
		3、采用微功耗设计，能够长期稳定可靠工作；
		4、待机电流：<16uA；
		5、工作温度：-25℃～55℃；
		6、防护等级：IP65；
		7、供电电压：DC6-12V；
4	水位计	1、量程：0~70m；	1	台
		2、分辨率：1mm；
		3、精度：1~5cm；
		4、工作温度：-20℃～70℃；
		5、防护等级：IP67；
		6、供电电压：DC 6 V～DC 24 V；
5	视频摄像头	1、≧200万像素；1920×1080高清视频；CMOS高灵敏度图像传感器，满足星光监控需求；	1	套
		2、≧30倍光学变倍，16倍数码变焦，自动聚焦；
		3、自动翻转；水平范围：360°；垂直范围：-15°~90°;
		4、支持H.265，H.264、MPG等视频格式，支持远程监控；
		5、支持预置位拍摄功能，图像不低于分辨率1920×1080像素；支持预置位巡航抓拍功能；
		6、内置RJ45网口，支持10M/100M网络数据；
		7、支持最大128G的Micro SD/SDHC/SDXC卡存储；
		8、支持SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181协议接入；
		9、防雷、防浪涌、防突波，IP67防护等级；
		10、供电电压：DC12 V～DC 24 V；
6	无线视频采集传输模块	1、工业级全网通4G无线通信设备；带5年通信费；	1	台
		2、配置2个100Mpbs网口，外接网络摄像机及网络设备；
		3、支持VPN视频传输；
		4、支持远程控制；
		5、支持摄像机电源管理，电池、电量、电流及监控采集及上报；
		6、工作温度-20℃～+70℃，内置看门狗，工业级高可靠性。
		7、供电电压：DC12V；
7	手持巡检终端	1、4G全网通，支持VOLTE语音，支持主副卡；	1	台
		2、配置：CPU4核心，内存3GB，存储64GB，屏幕5寸，电池容量3000mAh。
8	避雷设施	1、避雷针、接地须满足放电要求；	1	套
		2、外接线路应当做好防雷措施及线路保护。
9	太阳能供电系统	1、使用效率较高的单晶硅太阳能板；	1	套
		2、设计功率不得低于200W；
		3、峰值功率电压：17.9V；
		4、电流：≧5A；
		5、11.1V过放保护；
		6、开路电压：不低于21V；
10	蓄电池	1、电池容量：不小于12V100AH；满足整个设备30天工作需求；	1	套
		2、浮充电压：13.5 V ~13.8V；
		3、安全性能：正常使用下无电解液漏出，无电池膨胀及破裂；
		4、放电性能：放电电压平稳，放电平台平缓；
		5、耐大电流性：完全充电状态的电池2CA放电5分钟或10CA放电5  秒钟，无导电部分熔断，无外观变形。
11	充电控制器	1、使用智能充电器，充电转换效率不得低于80%；	1	套
		2、充电电压不得低于20V；
		3、充电电流不得低于8A；
		4、额定系统电压：12V；
		5、放电电流不得小于10A；
		6、浮充电压：13.8V；
		7、应具有过流、过压、过充、反极性等自动保护功能；
		8、自带显示装置，便于查看电压、电流及工作状态。
12	监控杆	1、6m摄像头监控杆，直径85mm~150mm，壁厚≧3mm，带地笼；	1	套
		2、带太阳能支架、摄像头横杆、机柜支架、雨量仪支架；
		3、2m-5m水位计横杆，垂直探测水位。