第一章 项目概述
1.1 项目背景
水库大坝是水利工程中的重要组成部分，对于防洪、灌溉、发电等多方面具有不可替代的作用。然而，水库大坝的安全问题一直是人们关注的焦点。由于水库大坝一般地处偏远地区，人工监测难度较大，且存在诸多安全隐患。因此，随着科技的进步和自动化技术的发展，水库大坝在线自动化监测系统应运而生。
水库大坝在线自动化监测系统是一种基于现代信息技术的智能化监控系统，可以实现对水库大坝的实时监测和数据分析。该系统通过布置在大坝上的各类传感器和监测设备，收集大坝的变形、渗流、应力、水位等关键信息，然后通过数据传输系统将数据实时传输到监控中心，实现远程监控和预警。
水库大坝自动化监测系统的重要性主要可以归结为以下几点：
■ 安全需求：水库大坝的安全直接关系到下游人民群众的生命财产安全和国家的经济发展。传统的人工监测方式难以做到全面、实时的监测，且存在较大的误差和不确定性。而通过在线自动化监测系统，可以实现对大坝的全面、实时、准确监测，提高大坝的安全水平。
■ 技术进步：随着科技的进步和自动化技术的发展，越来越多的先进技术和设备被应用到水库大坝的监测中。例如，传感器技术、数据传输技术、云计算技术等，为在线自动化监测系统的实现提供了技术支撑。
■ 信息化趋势：当前，信息化已经成为各行各业发展的重要趋势。水库大坝的监测也不例外。通过在线自动化监测系统，可以将大坝的监测数据实时传输到监控中心，实现信息共享和数据分析，提高决策的科学性和准确性。
1.2 建设目标
水库大坝在线自动化监测系统的总目标是实现对影响水库大坝环境安全各方面因素的综合性监测与分析。利用高精度的位移变形、气象、渗压等监测设备，实时监测降水量、地下水位、水压等相关数据，并及时上传至云平台，以便管理人员及时知悉相关情况作出相应处理，达到预防水库大坝沉降、坍塌等灾害，保障居民生产、生活安全的目的。
具体目标包括：
■ 针对水库大坝环境进行详细调查，因地制宜设计适用于水库大坝不同区域的自动化监测防御体系。
■ 通过各种高精度灾害类监测设备，实时监测位移变形、地下水位水压、降水量等数据，并实时上传至云平台；
■ 云平台接收来自各区域的监测数据，进行分析处理，派发指令，保障安全。
1.3 建设原则
在研发设计水库大坝在线自动化监测系统的时候，我们应该总结前人开发的经验，结合最新自控和软硬件技术，围绕智能水位、渗压、气象监测设备，打造信息化、无缝隙、精准化、可视化、智慧型现代水库大坝安全自动化监测体系，还可以搭载GNSS卫星导航设备，实现对监测地点的集中分布式监控和智能化预警的目标，保证系统的高稳定性、高可靠性、高安全性。
具体原则如下：
■ 技术的先进性
系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流，关键的监测设备实时采集、传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。在满足功能的前提下，系统设计具有先进性，并且在今后一段时间内保持一定的先进性。
■ 稳定性
整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。采用先进成熟的技术来架构由各个子系统组成稳定可靠的大系统，使系统能安全平稳地运行，有效地消除各子系统可能产生的瓶颈，选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性，确保各设备的正常运行。
■ 经济性
我司在水库大坝在线自动化监测系统的建设上，一直以更高性价比为目标，不断升级和改进软硬件产品，针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计，综合客户需求以及扩展性要求，选择最合适的产品，降低系统造价，为客户节约项目成本。
■ 实用性
在设备选型时，依据项目实际情况结合目前我国市场上的占有率高的各类产品中选择具有性能价格比和扩充能力的产品。
■ 可维护性
方案在设计过程中根据客户需求、项目规模等等选择合适的监控产品和技术方案实现，其采用的产品均满足简单、实用、易操作、易维护的特性，力争使系统更容易使用和维护，降低客户使用监控系统的管理和维护成本。
■ 可管理性
方案中现场各设备及各分系统都集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。
■ 安全性
水库大坝在线自动化监测系统安全可靠，具有一定的安全保护措施，防雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的安全和保密性。
■ 规范性
控制协议、编解码协议、接口协议、传输协议等应符合相关国家标准、行业、标准和环保部颁布的技术规范。
1.4 建设依据
■ 《基于GNSS的露天采场边坡监测系统构建》
■ 《水文自动测报系统设备通用技术条件》
■ 《GNSS技术在地质灾害安全监测预警系统中的应用研究》
■ 《水文自动测报系统设备基本技术条件》
■ 《基于GNSS技术的地质灾害监测平台研究与实现》
■ 《水位测量仪器通用技术条件》
■ 《基于GNSS的边坡自动化监测系统应用研究》
第二章 项目介绍
2.1 水库大坝在线自动化监测系统介绍
水库大坝在线自动化监测系统是一个以先进物联网技术为支撑，综合采用先进位移、水位、压力、气象监测设备的智能灾害类监测系统，它从“ 监测、防护、应用 ”等各个方面，将数据通信技术、数据处理与分析技术、机械技术、信息技术、工程技术深度融合，实现了从终端硬件到平台系统管理模式，解决了安全、质量、效率等问题，达成了用科技避险、保障矿业安全的目的。
总的来说，水库大坝在线自动化监测系统由位移变形监测、渗压监测、水文气象监测、4G语音告警广播站以及综合环境监控云平台五部分组成，通过在坝体表面和坝体深部设立监测站，全天候实时采集水库坝体的位移、沉降、倾斜、浸润线、库区水位等各类监测数据，通过设置相应报警阈值，与分级自动发送信息报警等综合手段，对水库大坝进行全天候自动化监测预警。通过全天候高频率采集水库大坝各现场监测数据，并实时传输到监测平台，由专业人员而对平台展示的各种数据表、趋势图、变化轨迹图等进行深入分析，并结合影响坝体变形的各方面因素，判断坝体表面和深部运动变化的情况，当坝体形变达到报警阈值，监测平台自动分级发出预警信息，让管理部门及时反应和采取措施，保障人民生命财产安全。
本系统施工部署非常简便，细节考虑周到，扩容方便。监测设备采集到的水位、雨量、位置等信息通过4G/RJ45网口网络远程传输至综合环境监控云平台，不仅无距离限制，还避免了铺设线路的麻烦，监控管理平台也非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面、可广泛应用。
2.2 水库大坝在线自动化监测系统拓扑图
2.3 水库大坝在线自动化监测系统优势
■ 专注所以专业
我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。
■ 系统级整体性及平台化
借助自身多年来的行业经验，结合客户需求的各个方面，给出系统级、整体性的解决方案，具备更好的分工以及协同效率，设计将具备良好的系统扩展性。该系统集可视化、智能化、无人化于一体，采用先进的监测技术和设备为水库大坝安全的监测预警提供更多的技术支持和保障。
■ 专业传感器，精准监测
该方案中监测设备采用高度集成的一体化监测、预警设备，测量范围广，准确度高，确保产品优异的可靠性、高精度和互换性。
■ 提供免费云平台，功能强大
平台采用B/S架构，维护和升级方式简单，最少支持1000个采集设备的监控和管理，采用专业的数据库，稳定可靠、易于扩展，支持软、硬件分层，支持多级用户管理权限。云平台自动收集上传的监测数据，通过GPS地图、列表、图标、曲线的方式在平台页面端显示，满足用户对实时监测信息的多维度、多层面查看数据。
■ 多平台远程管理
水库大坝在线自动化监测系统支持电脑网页、手机APP、微信小程序、微信公众号等多种方式远程查看/管理数据。其中，手机端APP通过蓝牙无线链接方式配置设备，参数包括：上传目标地址、上传目标端口、各通道水位上限值、各通道参数、通道显示内容，可实时查看各个测点设备状态、水位值及电池电量，数据上传间隔、ICCID值。多种查看方式，管理起来更方便。
■ 具有丰富的自动告警方式
该系统可在监测终端和平台端分别设置安全阈值，当测点的位移量、雨量等参数超过所设置的安全阈值时，报警功能会自动开启，系统支持查看实时、历史数据，电话、短信、声光、邮件远程告警，广播告警以及入户式报警等报警功能，可及时通知相关人员。
■ 系统支持设备实时定位
该系统可在云平台设备管理中设置设备经纬度，当数据异常或数据超限，用户可根据经纬度定位，快捷找出设备异常的位置，及时处理便于后期维护与管理。
■ 软硬件产品集成度高
水库大坝在线自动化监测系统软硬件产品根据行业发展的需要，与时俱进，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能，不断集成有效地新功能，使产品具备越来越高的集成度，给客户提供更高性价比的产品。
■ 支持定制
我司在设计方案时从客户使用的角度出发，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求定制方案，做到在应用和维护尽可能方便省心。
第三章 水库大坝在线自动化监测系统
3.1 位移形变监测
3.1.1 GNSS位移监测站
山东仁科自主研发GNSS位移监测站（型号：RS-GNSS-BA/TA-4G），该设备可通过4G信号网络将数据上传至综合环境监控云平台，适用于地表位移监测和建筑物的变形监测。
其中基准站将获取的卫星定位坐标以及手动导入的精准定位坐标、设备状态等信息上传至云服务器，同时，测量站也将获取的卫星定位坐标上传至云服务器。服务器根据1h内获取的数据计算出卫星定位修正补偿数据，并进一步解算出更为精准的经纬度信息。测量站间隔20min向云服务器问询得到解算数据，计算出当前水平位移、垂直位移，并将获取以及计算出的所有信息传回至云服务器进行实时监测，发现异常情况立刻启动报警。水库大坝部分区域在降雨后易发生沉降、滑坡、坍塌等突发灾害，因此本方案搭配GNSS位移监测站，能够更全面地掌握坝体位移、地面变形等信息，以更好的应对各种突发状况，实现救灾预防统筹调度，搭建智能水库大坝安全自动化监测体系。
3.1.1.1 结构组成
我司GNSS位移监测站主要由GNSS天线、太阳能电池板、主控制机箱（内有主控传输模块）和安装支架组成，分为基准站和测量站。
3.1.1.2 功能特点
■差分定位方式
基准站、测量站与卫星通信时，由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，设备解算出的实时卫星坐标定位信息与实际坐标定位信息存在一定的误差。因此我司GNSS位移监测站采用差分定位方式，能够有效提高定位精度，缩小误差。
■“1＋N”灵活布点方式
有些地质灾害变化过程比较缓慢，因此很难及时发现并预防危险。山东仁科GNSS位移监测站采用“1+N”灵活组网布点方式，即一个基准站可对应多个测量站（最多对应32个测量站）。用户可以提前在监测地域根据实际情况合理布置若干个测量站，以此全面监测水库大坝各处山体的位移趋势，预判山体位移形变出现的几率，提前做好紧急预案，尽可能将损失降至最低。
■同时测定三点“三维位移”
山东仁科GNSS位移监测站综合采用北斗卫星导航系统、GPS全球卫星定位系统、伽利略卫星导航系统以及格洛纳斯全球卫星导航系统卫星定位技术，并联合了RTK载波相位差分定位技术，可同时测定多点的三维位移。
■全系统全频信号接收
我司GNSS位移监测站采用高精度GNSS芯片联合RTK载波相位差分定位技术，能够最大限度接收GNSS卫星信号，保证响应快速、测量准确，且不受周围气候条件影响，可以实现24h无人值守自动监测，并将监测到的数据通过4G信号上传至综合环境监控云平台，让用户实时掌握被测点的“动态”。
■GNSS位移监测站数传模组（选配）
GNSS位移监测站对测量站所在位置信息进行长期监测，可通过分析位移量对地质灾害是否会发生进行简单预测，以降低风险。但如果监测区域已经发生滑坡等灾害、监测站倾倒等情况，普通位移监测站很可能就无法发挥作用，造成损失。该数传模组能够采集高精度GNSS模块的RS485上行数据接口，并通过4G上传至任意平台，方便用户以SDK形式进行二次开发。除此之外，监测站搭配数传模组还可对倾角、加速度、雨量、气象等多种要素进行实时监测。
■自动监测报警
地质灾害的危险主要在于它的瞬时性，无法及时作出应对，而很多人不了解的是，大多数地质灾害在爆发前都会有一定程度的倾斜或者位移变化。用户可以将GNSS位移监测站安装在水库大坝地质灾害频发地段，并为其设置位移、倾斜变化量的上限值，一旦其变化量超过此限值，平台便会第一时间向用户发出报警信息，危急时刻，给与用户警示，提前洞察危险，以便用户及时撤离。
■太阳能供电，持久续航
任何一件在户外使用的设备，优先考虑的问题肯定是“如何续航”。GNSS位移监测站采用20W太阳能板搭配6Ah锂电池供电系统，充电五小时就能将锂电池从0充到100%，且配备太阳能支架，方便安装，无需另外铺设供电线路，有效解决户外供电不便，续航困难等问题。
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20W太阳能板 |
6Ah锂电池 |
太阳能供电转换器 |
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■安装简单，稳定牢固
GNSS位移监测站整体为分体式结构，产品各部分可以拆卸，方便移动和携带，有效降低运输成本，其中，主控制机箱为金属喷塑电控箱，使用抱箍固定，耐阳光照射、耐雨水腐蚀，设备接入的线缆采用1对1对插，操作简单，容易上手。设备底座采用4个膨胀螺丝安装，并用加强筋让其更加坚固稳定，大大增加了抗风能力，适用于多种不同的场合（如果用户在土质地面中使用，也可以选择地笼安装），不受地域的限制。
■内部走线，便捷美观
GNSS位移监测站防水对插线均为杆体内部走线，杆体上设有微联孔，在使用时用小锤或螺丝刀敲开，方便进出线，在不使用时则与杆为整体，更加美观。
■手机APP“碰一碰”蓝牙配置
为方便用户使用，GNSS位移监测站设备参数可通过手机配置软件“蓝牙配置软件”对基准站所在的经纬度、目标地址、目标端口、发射频率、接受频率等进行配置，简单便捷。
■4G数据传输
通过4G方式上传数据，无需现场布线，无距离限制，只需一张手机卡便可传输数据至监控平台，简单便捷。
3.1.1.3 技术参数
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参数名称 |
参数 |
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供电 |
太阳能板供电 |
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功耗 |
2.4W(平均功耗) |
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通信接口 |
4G，中国移动、中国联通或中国电信的手机网络 |
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数据上传 |
数据上传间隔 20 min |
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参数设置 |
手机APP“碰一碰蓝牙配置” |
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变送器电路工作温湿度 |
-20℃~+60℃，0%RH~95%RH（非结露） |
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定位精度 |
水平精度:土(2.5+0.5 x 10-6 x D) mm |
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垂直精度:土(5.0+0.5 x 10-6 x D) mm |
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定位精度测定条件 |
晴天无云、环境温度 25℃、环境湿度 45%RH、空气质量优 设备安装在空旷位置，周围无物体遮挡卫星信号 |
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数据更新时间 |
1h |
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天线射频输入 |
BDS- B1I，B2I，B1C； GPS/QZSS -L1C/A，L2C； GLONASS- L1，L2； Galileo -E1 |
3.1.2 倾角变送器
我司倾角变送器是一款标准工业三轴倾角仪，能够通过检测使用环境中的倾斜角度来判断物体的倾斜状态，并将检测到的物体X 轴倾斜角度、Y轴倾斜角度、环境温度值、设备电量、信号强度等数据通过LORA网关传输至监控平台，可长期用于室外，管理员可以远程在手机或电脑远程查看数据，全面掌握待检测物体环境温度与倾斜状态，以便及时维修，保证来往列车的正常运行及乘客安全。
3.1.2.1 功能特点
■ 采用卡尔曼滤波算法，使设备采集的角度值精确、稳定；
■ 具有较宽的角度测量范围，输出信号线性度好，可满足绝大多数环境下使用；
■ 采用专用的 485 电路，标准 ModBus-RTU 通信协议，通信地址及波特率可设置；
■ 5~30V 直流宽电压范围供电；
■ 具有测量范围宽、线形度好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点。
3.1.2.2 技术参数
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参数名称 |
参数 |
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直流供电（默认） |
DC 5-30V |
最大功耗 |
≤0.15W |
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工作温度 |
-40℃~+60℃ |
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量程 |
X轴-180°~180° Y轴-90°~90°Z轴-180°~180° |
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分辨率 |
0.01° |
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温度漂移 |
±（0.5°~1°），（-40℃~+60℃） |
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典型精度 |
X轴、Y轴：静态精度0.1°，动态精度±0.5° |
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Z轴：静态精度0.5°，动态存在积分误差 |
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响应时间 |
＜1s |
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防护等级 |
IP65 |
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默认线缆长度 |
60cm，线缆长度可按要求定制 |
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外形尺寸 |
90*58*36mm |
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输出信号 |
RS485(ModBus协议) |
3.2 渗压监测
3.2.1 硅压阻式渗压计
硅压阻式渗压计（型号：RS-SY200）是我司研发的一款针对地质灾害安全监测的渗压计，采用带不锈钢隔膜硅压阻式传感器、采用激光调阻工艺进行了宽液位高度范围的零点和液位高度性能补偿并经过了元器件、半成品及成品的严格测试及老化筛选，主要用于岩土工程测量、水井测量、消防水箱、水库测量、工业测量等水压力监测领域，可长期稳定测量结构物内部孔隙水压力。
3.2.1.1 功能特点
■ 反极性保护和瞬间过电流过电压保护，符合EMI防护要求；
■ 可液位高度自动补偿，温飘自动修正；
■ 采用高品质导气线缆，可常年在水中浸泡，可长时间测量渗压；
■ 过载及抗干扰能力強,经济实用稳定；
■ 采用核心自动校正算法，可有效防止数值波动；
■ 防护等级IP68；
■ 传感器线长默认5m，可根据客户实际需求定制线长。
3.2.1.2 技术参数
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设备 |
技术参数 |
硅压阻式渗压计
型号：RS-SY200
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测量范围：0~1000KPa（可选） |
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测量精度：0.5级精度（默认） |
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输出信号：485信号，上传云平台 |
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液位高度漂移：0.03%FS/℃ |
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供电电源：12-30VDC典型24V |
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功耗：0.88W |
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测量液位高度：-10~+50℃ |
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适用环境：对不锈钢无腐蚀的测量环境等 |
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防护等级：传感器部分IP68 |
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优势：我司生产的硅压阻式渗压计，传感器接转换模块，相比其他类型渗压计，通信距离更长（最长可达2000m），且无需对接专用仪器，在采集设备的选择上更加灵活。 |
3.2.2 振弦式渗压计
振弦式渗压计（型号：RS-ZX/ZXT-SYJ-1）是一种测量渗流水或静力压力的传感器。广泛应用于大坝、隧道、路 基、边坡等工程中的渗流（浸润线）及水库水位等水压力的测量。若加装温度传感器即可同步测量安装点的温度。搭配我公司振弦式传感器采集器可实现对现场传感器实时数据进行采集并转换成对应物理量，通过 485、4G、NB-Iot、LORA 等数据传输方式上传。
3.2.2.1 功能特点
■ 采用振弦理论设计、全不锈钢结构制造；
■ 具有灵敏度与精度高、线性与稳定性好等优点；
■ 对集中载荷反应灵敏、测值可靠和稳定性好；
■ 支持增加温度检测功能；
■ 搭配我公司振弦式传感器采集器可实现后台终端实时监测；
3.2.2.2 技术参数
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设备 |
技术参数 |
振弦式渗压计
型号：RS-ZX/ZXT-SYJ-1
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工作温度：-25℃~+60℃ |
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灵敏度：0.1Hz |
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工作温度精度：需加装温度传感器 |
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默认线长：2 m |
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测量范围：0.1MPa －4MPa（可选） |
3.3 水文气象监测
3.3.1 水雨情监测站
山东仁科水雨情监测站主要利用综合采集控制技术、计算机软件技术、远程通讯技术等，通过部署水雨情数据采集终端，实现数据智能化采集和一体化上传，搭配后端环境监控平台，健全防汛减灾监测系统，加强分析研判，及时发布告警信息，为其安全稳定运行提供综合全面的保障。能够24h连续采集水位、总雨量、瞬时雨量、日雨量、当前雨量等多个要素进行实时监测。完全实现监测现场无人值守，能够胜任在野外恶劣的气象环境下常年不间断工作。
3.3.1.1 结构组成
我司水雨情监测站由以下几部分组成：
支架+供电系统+防水电控箱（智能气象网关+7寸触摸屏（选配）+视频字符叠加器（选配））+雷达液位计+翻斗式雨量计+摄像头+显示屏（选配）。
【配置列表】
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设备 |
功能特点 |
雷达液位计
型号：RS-RAD-N01-1
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本仪器是指工作在76-81GHz的调频连续波(FMCW)雷达产品。产品最大量程可以达到70m, 盲区在10 cm以内。由于它工作频率更高，带宽更大，测量精度更高。产品提供支架的固定方式，配合本公司水雨情立杆、主机使用。
雷达液位计天线发射较窄的微波脉冲，经天线向下传输。微波接触到被测介质表面后被反射回来再次被天线系统接受和处理,传输信号经电子信息处理单元自动转换成液位信号（因为微波传输速度极快,电磁信号到达目标并经反射返回接收器这一过程几乎是瞬间完成的）。 |
雷达流量计
型号：RS-RAD-N01-3
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我司自主研发的雷达流量计可配合本公司水雨情立杆、主机使用。采用485通信，标准 ModBus-RTU 通信协议，最远通信距离 2000 m，主要应用于水渠、河流等需要流量及水位监测的场合。其特点如下：
l 非接触式测量，免受泥沙影响以及维护简单；
l 可检测水流速度、水位高度、水量以及流量；
l 485 通信，标准 ModBus-RTU 通信协议；
l 10-30V 直流宽电压供电；
l 防水设计可用于室外。 |
翻斗式雨量计
型号：RS-YL*-*-4-*
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翻斗式雨量计是一种水文、气象仪器，用于测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示灯的需要。本仪器为降水量测量一次仪表，其性能符合国家标准 GB/T 21978.2－2014《降水量观测要求》要求。其中核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。脉冲转 485 信号输出，可直接读取降雨量，无需二次计算，简单方便。
雨水从最上端的承雨口进入承水器，落入引水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度时，翻斗失去平衡翻倒；将水倒出，随着降雨持续，将使翻斗左右翻转，接触开关将翻斗翻转次数变成电信号，送到记录器，在累积计数器和自记钟上读出降水资料，如此往复即可将降雨过程测量下来。 |
智能气象网关
型号：RS-QXZ-M-Y
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该设备作为水雨情监测站信息采集的传输，支持4G/以太网（二选一）方式将数据上传至环境监控云平台。除此之外，网关还带有一路ModBus-RTU从站接口，支持外部设备通过ModBus-RTU协议问询监测站中的数据。 |
网络视频字符叠加器
型号：RS-ZF-ETH
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网络视频字符叠加器是我司专为市面通用标准ModBus-RTU通讯模式 485设备研发的一款适用于高清网络摄像机的设备。用户可根据实际需求将此产品连接 485 设备，简单配置叠加器后，高清网络摄像机视频画面上会叠加显示相应字符信息。 |
3.3.1.2 功能特点
■ 1路ModBus-RTU主站接口
水雨情监测站具有1路 ModBus-RTU 主站接口，可连接我司变送器，能够监测水位、总雨量、瞬时雨量、日雨量、当前雨量等多种要素。
■ 外接国标雨量计
水雨情监测站可外接1路翻斗式雨量计。其雨量计防护等级高，筒身不易变形。符合国标要求承雨口径200mm，精度：±2%，桶口口缘呈刃口状，刃口角度44°。
■ 4G/RJ45通讯接口（二选一）
1 路多功能 GPRS 通信接口，只需插入一张手机卡便可将数据上传至远端监控软件平台，还可选择插网线来通过网口上传。
■ 1 路 ModBus-RTU 从站接口
具有 1 路 ModBus-RTU 从站接口，可外接用户自己的监控主机、PLC、组态屏或组态软件，还可用作外接室外屏（选配）。
■ 继电器输出（选配）
选配2路继电器输出，可做远程手动控制。
■ 1路室外LED单色显示屏
可外接1路室外LED单色显示屏，默认点阵96*48（最大点阵数 1024*256），满足不同场景的观看要求。
■ 支持太阳能板与太阳能双供电
水雨情监测站支持三种供电方式分别是220V市电供电、太阳能板+蓄电池供电、双供电。水雨情监测站可直接220V市电供电。也可选择太阳能板+蓄电池供电方式可在阴雨天连续工作7天（蓄电池充满电），保障设备在野外可以正常运行。
■ 一体化设计
山东仁科水雨情监测站杆体上增加微连孔设计，所有设备一律杆内走线，有效避免紫外线及鸟虫对设备线造成的损坏。杆体底部留有检修口，不仅方便检修，还支持供电接线及土壤类传感器走线，一举多得。
■ 抗震防雷性能好
山东仁科水雨情监测站拥有防雷击、抗干扰等保护措施，采用了降额、电磁兼容、野值剔除等多种技术，增强了监测站对野外环境的抵抗能力，水雨情监测站主杆采用3m高屈服强度碳钢，特有的防锈耐腐蚀工艺，能够长期用于恶劣的户外环境。
■ 安装简单
山东仁科水雨情监测站整体立杆采用2节法兰连接。内部每个传感器都有单独的线缆，采用防水对插线连接，只需拔插线缆，即可完成安装。并且每条线缆上均带有标识，当设备发生故障时，可快速判断故障位置并及时维修。具有走线简单、接线便捷、安装稳定、运输方便等特点。
3.3.1.3 技术参数
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参数名称 |
参数 |
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供电 |
太阳能板与蓄电池供电 |
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数据采集通信接口 |
能够采集485接口的变送器的数据，最长通信距离≥1500m |
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点阵LED屏显示接口 |
市电供电情况下可搭配96*48点阵的室外屏 |
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1路继电器输出（选配） |
继电器容量：250VAC/30VDC 5A
可用作远程控制 |
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1路翻斗式雨量计脉冲信号输入 |
默认脉冲当量：0.2mm
可上传瞬时雨量、日雨量、当前雨量及累计雨量值。
（默认采用第二路开关量作为雨量计输入） |
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数据上传间隔 |
数据上传间隔30s~10000s可设（默认30s） |
3.3.2 气象监测站
我司气象站是用于监测实时环境变化且做出相应预警提示的监测仪器。主要是由环境数据采集系统、太阳能供电系统、全天候防护箱和气象观测支架、LED大屏显示系统、视频监控系统等子系统组成。能主动观测和传递温度、湿度、大气压力、雨量、风速、风向等常规气象要素信息，进行地面气象监测、储存和发送监测数据，并且能够根据需要将监测数据转换成气象信息或编制成表格、曲线等表现形式的地面观测装置。
3.3.2.1 设备配置
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设备 |
功能特点 |
翻斗式雨量计
型号：RS-YL*-*-4-*
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本仪器为降水量测量一次仪表，用于测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，其性能符合国家标准 GB/T 21978.2－2014《降水量观测要求》要求。其中核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。
测量时，雨水从最上端的承雨口进入承水器，落入引水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度时，翻斗失去平衡翻倒；将水倒出，随着降雨持续，将使翻斗左右翻转，接触开关将翻斗翻转次数变成电信号，送到记录器，在累积计数器和自记钟上读出降水资料，如此往复即可将降雨过程测量下来。 |
气象多要素百叶盒
型号：RS-BYH-M
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该一体式百叶箱可广泛适用于环境检测，集温度、湿度、大气压力监测于一体，安装在百叶盒内，设备采用物联卡4G方式上传，将采集到的数据上传至云平台服务器。充分利用遍布各地的 4G 通讯网络实现数据采集和传输，达到数据集中监控的目的，大大减少施工量，提高施工效率和维护成本。该变送器广泛适用于需要测量环境温湿度、噪声、空气质量、大气压力光照等各种场合，安全可靠，外观美观，安装方便，经久耐用。 |
风速传感器
型号：RS-FSA-N01
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铝壳风速变送器，外形小巧轻便，便于携带和组装，三杯设计理念可以有效获 得风速信息，壳体为铝合金材质，采用先进表面处理工艺，附着力强，耐高温，耐雨雪及紫 外线，可在户外长期使用。同时内部使用轴承方案，保证转动丝滑无阻力，确保了信息采集 的精确性。可广泛应用于温室、环境保护、气象站、船舶、码头、养殖等环境的风速测量。 |
风向传感器
型号：RS-FXA-N01
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该风向变送器，设备外观小巧轻便，便于携带和组装。通过全新的设计理念可以有效获得风向信息，壳体采用优质铝合金型材，外部进行喷塑工艺处理，具有良好的防腐、防侵蚀效果，能够保证变送器长期使用无锈琢现象。 |
3.3.2.2 功能特点
■ 多要素监测
该气象站能监测99%的气象要素，例如空气温度、空气湿度、风速、风向、土壤温度、土壤水分、土壤EC、土壤PH、PM2.5、PM10、大气压力、雨量、光照、雨雪、紫外线、总辐射、CO、O3、NO2、CO2、蒸发量、负氧离子浓度等。
■ 多传感器集成
该气象站具有1路ModBus-RTU主站接口，可以根据客户需求任意搭配任意485传感器。而且气象站的每一个传感器组件都是独立的个体，一条线接一个设备，积木化安装。能够做到后期随时增加要素，且不必返厂处理，为监测节省时间、提高效率。
■ 多种数据上传方式
我司气象站通讯方式灵活多样，支持GPRS/4G、以太网、RS485等多种传输方式供客户选择，可实现数据的远程控制和传输。可通过GPRS/4G的方式将数据上传至综合环境监控平台，也可以通过网口接入局域网。同时该气象站还带有1路ModBus-RTU从站接口，可以将数据通过 485 通信的方式上传至客户的监控软件或 PLC 组态屏等。
■ 多种供电方式可选择
我司气象站可以选择通过220V交流电源供电，还可以选择太阳能板+蓄电池供电方式，该供电方式可在阴雨天连续工作7天（蓄电池充满电），保障设备正常运行。除此之外，还可以选择双供电方式，该方式支持220V市电与太阳能板+蓄电池两种供电方式，在使用过程中优先市电供电，当市电断电后太阳能板和蓄电池才提供供电，双重保障。
■ 强大的脱机告警功能
当气象监控主机通讯链路中断之后，该主机会自动储存实时数据在本地，当任一数据超限时，主机支持短信告警通知管理人员。通讯链路恢复之后，脱机数据重新上传到监控中心，保证监控数据的完整性。监控中心具有完善的中断监测机制，设备通讯中断后，及时发出告警。
■ 采用白色喷塑电控箱
我司气象站采用高强度钣金箱体及白色喷塑防锈方案，外观美观，耐长期雨雪、太阳辐射，适应温度范围宽。采用精心设计的散热格栅、气流通道，确保阳光直射下箱体内部温度恒定。根据用户需求，还可选择带视窗的电控箱，通过视窗可以直观的看到气象站数据及内部结构工作状态，增加视窗之后仍可达到IP65防护等级。
■ 抗震防雷性能好
我司气象站拥有防雷击、抗干扰等保护措施，采用了降额、电磁兼容、野值剔除等多种技术，增强了气象站对野外环境的抵抗能力，使其更加适应野外各种恶劣的环境。
■ 一体化设计
我司气象站杆体上增加微连孔设计，所有设备一律杆内走线，有效避免紫外线及鸟虫对设备线造成的损坏。杆体底部留有检修口，不仅方便检修，还支持供电接线及土壤类传感器走线，一举多得。
■ 可外接LED显示屏
景区等环境需要实时向游客展示监测数据，我司气象站设备均可外接LED显示屏。可提供1024*256点阵的LED显示屏，满足不同场景的观看要求。
3.3.2.3 技术参数
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参数名称 |
参数名称 |
说明 |
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数据上传通信接口 |
RJ45 网口 |
通过网口方式上传数据 |
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GPRS 无线 |
通过 GPRS 方式上传数据 |
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GSM 短信 |
支持短信报警 |
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从站接口 |
支持外部设备通过协议问询气象站中的数据。 |
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数据采集通信接口 |
从 RS485 接口 |
能够采集1-32台485接口的变送器的数据，最长通信距离≥1500米 |
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LED 屏显示接口 |
点阵LED 屏 |
支持最大点阵数1024*256 的单色LED显示屏 |
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1 路直流电压采集 |
量程：0-100V |
精度±0.1V，输入阻抗≥100K，可设转换系数 |
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3 路 4-20mA 电流信号采集 |
4-20mA 电流信号采集 |
采集分辨率：3000，输入阻抗≤120 欧（可设置转换系数） |
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1 路水浸检测信号 |
可进行漏水检测 |
标配漏水电极，也可选漏水绳，最长可达30 m。 |
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4路开关量信号输入 |
可检测干接点通断状态 |
外接无源干接点，响应时间≤0.2s |
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2路继电器输出 |
继电器干接点输出 |
继电器容量：250VAC/30VDC 5A
本继电器可关联到任意通道的上下限，用作报警或自动控制。 |
1 路翻斗式雨量计
脉冲信号输入 |
采集磁开关脉冲信号进
行雨量计量 |
默认脉冲当量：0.2mm
可上传瞬时雨量（最近一分钟）、当前雨量（本日 00:00 至当前）、昨日雨量（昨日00:00-24:00）及永久累计雨量值（默认采用第四路开关量作为雨量计输入） |
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数据上传间隔 |
1s~10000s |
数据上传间隔1s~10000s 可设
默认 30s 上传一次 |
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内置存储容量 |
52 万条 |
内置存储，最多可存储 52 万条 |
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供电 |
外部电源供电 |
220V AC 交流电 |
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双供电 |
支持 220V 市电与太阳能板双供电。（优先市电供电，当市电断电后太阳能板和蓄电池提供供电，设备正常工作不会间断） |
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太阳能供电 |
配套我司太阳能电池板和蓄电池（太阳能电池板 60W，蓄电池续航时间 7 天左右） |
第四章 4G语音告警广播站
4.1 简介
山东仁科自主研发生产的4G语音告警广播站，是一种可人工实时报警、可远程喊话紧急报警、可监测关联设备报警的多功能产品设备。搭配我司水雨情监测站等灾害类物联网在线监测设备使用，能够解决预警时间短，预警的“最后一公里”传递困难等实际问题，更加容易应对紧急情况。 本产品通过4G方式将设备状态上传至云平台，可远程监测设备情况。可使用于受威胁人口集中区，具有一定的报警覆盖范围。安装方便简单便捷，容易调度。防水防尘等级达IP65，可长期使用在室内或室外，可靠而稳定的监测云平台数据。
4.2 功能特点
■ 人工电话喊话告警
设备可设置白名单，通过人工拨打设备电话进行远程喊话，实现远程喊话功能。
■ 短信广播播报
• 设备可设置白名单，通过人工发送短信到设备，设备可即时播报短信文本内容。
• 短信长度为0-64个字或0- 128个字母/数字。
• 短信内容可设置前头识别码，格式“X#播报内容”，进行循环语音播报。
■ 关联平台自动广播告警
• 可从云平台获取任意设备的8个节点数据，进行数据监测，若设备超限、离线时可进行语音播报。
• 超限、离线播报内容用户可自定义设置。
• 关联平台节点播报时，可设置播报循环次数及循环间隔。
• 关联平台节点播报时，可设置5个播报时间段，只有在设置时间段内，才进行语音播报。
■ 支持设备按键一键开关广播告警
4.3 结构
4G语音告警广播站由以下几部分组成：
4G语音报警器+光报警模块+语音报警模块连接件+安装支架+太阳能供电系统
4.4 参数
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名称 |
参数 |
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供电 |
DC 9-30V（建议使用 12V） |
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功耗 |
喇叭未工作时 0.5W，喇叭处于工作状态时最大功耗约 21.2W |
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使用环境 |
工作温度-20℃~+80℃，0%RH~95%RH 非结露 |
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配置方式 |
NFC 配置 |
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通讯接口 |
4G 方式上传/ModBus-RTU 通讯 |
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防水等级 |
IP65 |
第五章 综合环境监控云平台
5.1 概述
综合环境监控云平台（www.0531yun.com）以先进的信息采集系统、物联网、云平台、大数据以及互联网等信息技术为基础，各级用户通过PC端WEB、APP客户端、微信端等多种渠道访问平台数据，实现远程系统管理功能。用户可实时对项目上每个重要参数进行实时监测、管理，同时实现基于平台的远程手动控制。
5.2 功能介绍
5.2.1 数据实时监控
平台支持实时查看监测数据。数据可以通过图形化界面、列表等方式反映，图形化界面的优势在于让用户直观看到数据和传感器的相对位置，列表则更利于用户对数据进行对比。
【首页数据展示】
【列表展示】
5.2.2 实时地图显示
系统以物联网技术和GIS技术为支撑，使用户更加直观的观测所有测点分布位置及状态。
5.2.3 超限告警
当任一要素超过预置报警值、设备处于离线状态时，系统能提供平台界面告警、短信告警、电话告警、邮件告警等报警方式，并进行事件记录，供调用和分析。
支持所有监测因子报警上限、下限，预警上限、下限设置，支持因子数据异常字体变色，因子告警数据颜色用户可自定义。
针对短信、振铃、微信、邮件告警方式有专门的告警联系人管理列表，便于当报警联系人变动时快速查询、添加、删除。
5.2.4 历史数据查询、导出
可通过系统查询每个监测点的设备信息，对设备监测数据、历史数据进行查询。并生成数据曲线图，具有单个或多个因子数据存储/查询/导出数据功能，支持PDF、excel等多种数据格式导出，导出内容标题、使用单位名称用户可自定义，同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、保存数据间隔、离线判断间隔等重要信息。
【历史数据列表查看】
【历史数据曲线查看】
【历史数据导出】
5.2.5 继电器控制
支持电脑端、APP端远程手动控制现场设备继电器，且继电器名称可自定义编辑，相应继电器控制功能是否启用客户可自行编辑。
5.2.6 系统管理
平台具有完善的权限分级和管辖分区等等功能，无限级权限设定，可以根据要求自由组合权限。用户操作具有完善的日志记录，方便查看操作记录。
5.2.7 账号分级
支持账号分级管理，针对项目实际需求增设子账号，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色，并赋予角色的不同权限管理，所有的用户操作都进行自动记录，没有权限的用户将不能进行操作。
【账号分级管理】
【管理员权限设置】
【管理员菜单权限】
5.2.8 设备管理
该监测系统可对设备进行节点、报警、储存进行设置。
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名称 |
解释 |
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设备名称 |
填写设备名称，默认名称为设备地址 |
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设备地址 |
显示设备地址，不可更改 |
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设备经纬度 |
写入设备经纬度，可在地图中查看设备显示位置。（注意：如果以设备自带经纬度信息为准，此处可不填写） |
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告警记录 |
开启告警记录，当设备报警时，数据库中会记录告警信息，关闭告警记录，则无法查询告警记录。 |
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离线短信 |
开启离线短信，当设备离线时会发送告警短信至绑定手机号 |
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离线邮件 |
开启离线邮件，当设备离线时会发送告警邮件至绑定邮箱。 |
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离线判断间隔 |
设置设备离线时间，当设备在设置时间内重新上线，平台默认此设备未离线。 |
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短信告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警短信，时间最低设置5min。 |
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邮件告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警邮件。 |
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保存数据间隔 |
设置时间间隔保存设备数据。 |
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短信发送次数 |
防止设备超限时间过长，一直发送告警短信，可设置最多发送短信次数。 |
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节点列表 |
设备节点设置，详情见节点信息设置。 |
5.2.9 流量卡预警功能
实时获取现场4G型物联网设备的卡号，自动分析卡号剩余流量，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞。
5.2.10 大屏可视化
可投屏显示，自动刷新，集中滚动显示各监测点的环境监测数据，实时展现位移量、相关位置信息等要素的动态曲线，数据清晰、直观，便于管理人员进行系统查看。
5.2.11 移动端APP
为方便移动端用户监测数据，推出“云控通”手机APP，方便用户24h实时监测。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/异常报警，支持离线告警功能，支持实时数据查看，历史数据曲线查看，还可连接蓝牙打印机进行数据打印。
5.2.12 二次开发
山东仁科提供的云平台完全免费，界面完全中性，并支持用户二次开发。
5.2.13 千人千面
针对小规模应用的用户，云平台提供可配置的“千人千面”界面与私有域名解析的服务，客户只需要投入几十元购买一个域名，备案成功后就能拥有自己的私有登录链接，且登录界面平台名称可根据用户要求更改。
