山洪灾害监测测预系统

洪灾害监测预警系统是一套具备完善预测、预报、预警能力和应急指挥能力的系统，系统主要包括前端监测设备、RTU遥测终端机、供电设系统、4G/北半通讯模块和监控中心组成，前端安装在水库或水电站或山洪易涝地区的RTU遥测主机将采集到的视频图像、水位、降雨量、水温、气压等数据通过GPRS或4G等无线方式传输到监控中心，监控中心软件可以显示并分析前端设备采集的数据，当出现警情时会发出预警信息，提醒相关指挥人员做好抢险救灾工作准备。

系统功能：

       山洪灾害监测预警系统具有基础信息查询、水雨情监测查询、边坡信息查询、实时视频查询、水情预报服务、应急响应服务、应急指挥、系统管理等功能。系统具有信息上报功能，实现与省、市级应用软件的信息共享。

l 水雨情测报系统终端云平台

可以将遥测终端机采集到的传感器数据发送到服务器上，主要用于展示各个站点的水位、流速、流量等信息。其功能为：站点的管理，全部站点实时数据的查看，单个站点的实时数据、历史数据、报表、曲线、历史图形、站点图片抓拍、站点视频、数据导出、EXCLE 报表、GIS 地理信息数据、单站多数据对比，多站数据 对比，预警预报。遥测终端机支持的协议是 SL651-2014 水文通讯规约。

系统组成：

水雨情监测系统主要由遥测站（自动雨量站、自动水位站、图像视频站等 ）和平台管理中心组成。遥测站主监测个地区的实时水位、降雨量、现场图像等数据信息，并上传至平台管理中心。平台管理中心通过水雨情监测预警平台，接并处理由遥测站发出的数据，根据需求向决策者预警决策信息。同时系统可通过WEB、移动端、短信等方式快速发布相关水雨情或预警信息。水库（湖泊）水雨情监测系统为典型的物联网系统分为传感层、传输层、平台层、应用层。

l 系统实现目标

1）实现对雨水情信息进行实时性采集，以及水位和雨量报警通知，保障系统信息的高效性、及时性、准确性、充分性。

2）所有观测点数据通过无线网络直接传输至监控中心“雨水情自动监测系统”，在电子地图可视化界面中直观显示各测点雨水情信息、水位情况及警戒状态；在发生报警时，系统可自动发出报警信号,如：系统弹出信息、发出声音提示，向相关部门指定人员发出报警短息通知。

3）系统开发坚持先进实用、稳定可靠的原则，并具备良好扩展性、兼容性和开放性，为系统后期扩展升级、向其他相关平台系统提供数据共享服务提供规范性接口。

4）系统可以接入视频摄像头，可实时监测现场视频画面。

l 系统总体设计

山洪灾害监测站一般由以下几个方面组成：

一、传感器的选择：

水位计可以根据水域的水位选择不同的水位传感器，

1.1雷达水位计，又叫水位雷达，是一种利用电磁波探测目标的电子设备。研发出来主要用于进行水利监测、污水处理和防洪预警等。其主要测量原理是从雷达水位传感天线发射雷达脉冲，天线接收从水面反射回来的脉冲，并记录时间T，由于电磁波的传播速度C是个常数，从而得出到水面的距离D。

如下图所示，雷达水位计通过测量电磁波的发射和接收时间差Δt，计算出雷达水位计与液面之间的距离H2=c*Δt/2,输出的水位值h=H1-H2。H1为渠底至水位计的高度，简称雷达水位计安装高度。

适用范围及特点：

①、测量精度高(毫米级)，量程大（可达70米以上）；

②、只需要将探头安置至水位上方，大大减少土建投资；

③、非接触式测量，不受限于水质环境，不破坏水流结构；

④、不受温度、湿度、风速、降雨等环境因素影响，数据稳定可靠；

⑤、信号输出方式：RS485、RS232、4~20mA模拟量。

⑥、适用于水库、湖泊、河道、渠道等开放水体以及窨井、罐体等狭小空间内的的水位监测项目，并可应用在高温、高压和腐蚀性很强的安装环境。

劣势：

①　寒冷环境下，天线容易出现结晶、结冰，数据会报错，需要不定时进行处理；

②　安装环境避免有障碍物或者漂浮物，雷达波会将其误为水面，造成数据不准确；

③　安装必须垂直于水面，并且雷达波全部覆盖到水面。

1.2气泡式水位计适合我国水质水情，特别适合中小河流水位监测，发电厂调压井水位、大坝上下游水位的测量：海洋、地下水水位的测量：化工、煤矿、污水处理、自来水厂等处的水位及液位的监测：适用于不便建测井或建测井费用昂贵的地区。产品取得生产许可和计量许可。将一根上端装有压力传感器和气源的管子插入水中,以恒定流向管子里通入少量空气或惰性气体,压力传感器即可测出管内气体压力,此值与管子末端以上水头成正比,通过记录系统转换成水位。

适用范围及特点：
①、测量精度高（毫米级 ），量程大（可达70m以上），免维护，抗振动，寿命长；
②、具有安装简单，操作、组网灵活，该仪器只需要将导气管和气容放入水中，可不建测井，节省土建投资；
③、设备与被测水体完全没有“电气”上的联系，只有一根气管进入水中，从而可以避免很多干扰、影响，构成了它自己的使用特点，数据稳定可靠；
④、信号输出方式：RS485、RS232、4-20ma；
⑤、特别适用于流动水体、大中小河流、水库、或者水体污染严重和腐蚀性强的工业废水等场合。

劣势：
①、底部淤泥和杂物会堵塞产品探头，影响其精度；
②、由于功耗较小，气泵的泵气力量不足，无法在环境较差的地方使用（多泥沙，多杂物等）。

1.3雨量传感器

ST-YL03 型不锈钢雨量传感器符合国家标准GB/T 21978.2－2014《降水量观测要求》、SL61-94《水文自动测报系统规范》、GB11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》；GB11832-2002《翻斗式雨量计》、《参考JB/T9329-1999《仪器仪表运输，运输贮存基本环境条件及实验方法》。用来测量地面降雨，可广泛用于小型气象站、水文站、农林等有关部门用来测量降水量、降水强度、降水时间。本仪器属翻斗式雨量传感器，可用于气象站，水文站，农林等有关部门，用来测量降水量，降水强度，降水时间等。

本仪器符合下列技术规范和标准：

结构设计合理，承水斗，外壳采用不锈钢结构，具有美观大方，耐腐蚀性。使用进口干簧管，测量精度高，稳定性好,翻动部位是不锈钢轴与精密宝石轴承配合，不仅能翻斗翻动灵敏度高，工作稳定可靠，并且耐磨损,寿命长。精密加工，确保整个翻斗系统精度高。底盘内部设有水平泡，可以通过底角调整达到**水平度。

工作原理：承水桶口收集雨水经过过水嘴、漏斗注入翻斗当一个都室接水时，另一斗室处于等待状态，当集水容积达到设定值（6.28mL）时，由于重力的作用使其翻转，此时另一斗室便升至接水状态，接水达到设定值时使其翻转，如此反复交替形成接水、翻转过程，随着翻斗的翻转，翻斗侧面的磁钢对其上部磁控开关进行扫描，磁控开关随之接通、断开，即使磁控开关通断一次，输出一个脉冲信号，表示0.2mm降水量，通过信号电缆输出给二次仪表，实现降水遥控测量。

功能特点

*测量精度高

*低功耗，节能安全

*结构设计合理，符合科研要求

*故障率低，技术成熟，性能稳定

1.4水位流量：可以根据现场环境选择多普勒超声波流量计（接触式）或者雷达流量计（非接触式）。

二、超限报警：自定义设置监测参数阀值，超限自动报警，电脑端推送报警消息，手机端，短信和电话语音报警。

三、远程联动：根据雨量或水位深度自动控制抽水水泵或相关管道阀门。

四、图像视频：视频在线监测，通过4G 网络将数据传输至手机端、电脑端实时查看现场情况。

五、供电系统：用于给整套系统进行供电、根据现场环境可以选择太阳能供电或者市电供电。

六、通信设备：可以通过遥测终端机将采集到的传感器数据通过GPRS 发送至云端。

七、数据查看：数据可以通过遥测终端机发送至数据服务器、用户可以通过云平

台或者手机浏览器远程查看数据，数据也可以发送至相应监管部门的服务器。

l 数据传输方式：

光纤有线传输：

采用光纤或者有线宽带网络。适合安装点有网络且下泄流量站点离的比较近的地

方可以考虑采用这种方式。

GPRS/4G 无线通信：

采用GPRS 或者 4G 信号将数据和视频图像传输至服务器。适合安装点比较远、无法布线的场合。

RTU遥测终端机规格参数：