水库大坝在线自动化监测系统解决方案

第一章项目概述

1.1 项目背景

水利工程作为人类改造自然、利用自然资源的重要手段，其安全性与稳定性至关重要。而大坝作为水利工程中的核心组成部分，具有防洪、发电、灌溉等多重功能，其安全性能直接影响到下游人民群众的生命财产安全以及整个社会的稳定与发展。

影响水库大坝安全的因素主要包括以下几点：

位移形变监测是评估大坝结构稳定性的重要手段。一旦超出阕值，大坝极易出现裂缝、滑坡等严重问题；

渗压监测则是评估大坝防渗性能的重要手段。大坝基础的渗压变化能够直接反映大坝的防渗效果；

水雨情监测对于大坝的调度运行同样至关重要。通过对进出水流的实时监控，可以精确掌握大坝的蓄水量和泄洪能力，为防汛抗洪提供准确的数据支持；

气象监测在大坝安全管理中同样扮演着不可忽视的角色。大风、暴雨、高温等极端天气条件都可能对大坝的安全造成威胁。

因此，对大坝的位移形变、渗压、流量液位以及气象因素进行持续的监测与分析，已成为确保大坝安全运行的关键手段。山东仁科基于此背景，自主研发提出水库大坝在线自动化监测系统解决方案，利用各种高精度传感器设备实时监测和分析影响大坝安全的相关数据，帮助大坝管理人员及时发现大坝的安全隐患和异常情况，为其提供科学的决策依据，以此来确保大坝的安全稳定运行。同时，这些监测数据还可以为大坝的运行调度提供科学依据，最终也有助于提高大坝的运行效率和经济效益。

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（包括位移形变、渗压、流量液位、气象）的综合性监测与分析。利用高精度的位移变形、渗压、气象等监测设备，实时监测岸边降水量、地下水位、坝体位移形变等相关数据，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，保障周边居民生产、生活安全的目的。

其具体目标包括：

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、地下孔隙水压力、流量液位、降水量以及气象等数据，并实时上传至云平台；

云平台接收来自各监测区域上传的数据，进行分析处理，派发指令；

在整个过程中系统配置现场/远程多种报警装置，有效应对“报警最后一公里”传递困难、延迟等问题。

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，围绕智能位移、渗压、水雨情、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，所用设备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、渗压、水雨情、气象监测设备的智能灾害类监测系统，它从“ 监测、防护、预警 ”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、保障安全的目的。

本方案中，水库大坝在线自动化监测系统由监测系统（包括位移形变监测、渗压监测、水雨情监测与气象监测）、预警系统以及综合环境监控云平台几部分组成，通过在坝体表面和坝体深部设立相应的监测站，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，并以4G/RJ45网口无线传输的方式实时传输到监测平台，进行统一分析和处理。平台具有自动水雨情监测、实时数据显示、实时图像显示、智能远程告警、数据分析存储等功能，能够帮助管理人员及时掌握该区域监测数据，判断坝体表面和深部运动变化的情况，从而及时做出管理决策；当系统检测到某项数据达到报警阈值，监测平台会自动分级发出预警，并向附近的入户报警器和一体化预警广播发送预警信息，让管理部门及时反应和采取措施，有效解决“报警最后一公里”预警困难等问题，保障居民生命与财产安全。

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、位移量/水位等数据值及电池电量，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

山东仁科自主研发高精度GNSS位移监测站（型号：RS-GNSS-BR/TR-4G）是一种以预警为先导的临灾位移监测设备，分为基准站与测量站。该设备实时监测大坝周围地质情况，并通过4G或以太网的方式将数据实时上传至解算平台，整合分析各监测点数据，掌握整个地质情况，并实现自动报警。相关管理人员可借助该系统做到常监测、早预警、早准备，对可能因倾斜、位移或者形变出现地质灾害的地方做出相应的安排处理，减少坝体坍塌等事故发生的几率，同时对邻近区域的群众做好预警疏散工作，以减少群众的经济损失、保障群众的人身安全。

3.1.1 运行逻辑

我司采用的GNSS位移监测站是一种以预警为先导的临灾位移监测设备。

其中，基准站将提前手动输入的精准经纬度、高程信息以及与卫星通信获取的“实时卫星定位坐标”上传至解算平台，测量站也将通过卫星通信获取的“实时卫星定位坐标”上传至解算平台；解算平台依据基准站1个小时内上传的精准坐标信息以及基准站上传的多组实时卫星定位坐标信息,计算出卫星定位修正补偿数据,并依据该卫星定位修正补偿数据结合测量站所上传的多组实时卫星定位修正数据，进一步解算出测量站更为精准的经纬度信息；测量站通过4G通信接口,每20min问询一次解算平台数据，测量站获取解算数据后,自身程序内部计算出当前水平位移、垂直位移并上传至云端平台查看；平台在接收到测量站传送的相关信息后进行处理分析，发现异常情况立刻启动报警，从而全面掌握所监测区域的地质状况、实现救灾预防统筹调度，搭建智能地质灾害监测预警体系。

3.1.2 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）和安装立杆支架组成，分为基准站和测量站。

3.1.3 功能特点

位移实时监测

山东仁科GNSS位移监测站通过对大坝所在位置坐标信息的长期监测，观察其当前定位信息是否移动。如果定位坐标发生移动，可分析发生移动的位移量，根据移动位移量大小进行科学的地质灾害预测，做到早预警、早发现、早决策、早治理，最大程度的预防灾害的发生，减少损失。

“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）。用户可以提前在大坝周围视实际情况布置若干个测量站，以此全面监测水库大坝坝体坝基的位移趋势，预判坝体发生形变的几率，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。

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。为了提高定位精度，缩小误差，一般会采用差分定位方式，能够达到毫米级精度，保证响应快速、测量精确，为相关部门进行灾害预警提供决策依据。

全系统全频信号接收

我司GNSS位移监测站采用高精度GNSS芯片融合实时差分技术（RTK）和后处理技术（PPK），可同时接收多系统多频率卫星信号实时上传解算平台，解算结果精确，毫米级定位精度，且不受周围气候条件影响，可以实现24小时无人值守自动监测，并将监测到的数据通过4G/RJ54无线信号上传至综合环境监控云平台，让用户实时掌握坝体周围“动态”。

多源融合监测

系统支持GNSS多源融合监测技术，可同时扩展倾角、加速度测量，获取安装立柱的倾斜角度，从设备及平台层面集成在一起，与GNSS位移数据交叉验证能提升监测结果的可靠性，两者能够形成良好的补充，使位移监测系统更可靠、数据分析更简便、表征结果更直观。

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，我司研发的GNSS位移监测站就是一种以预警为先导的临灾位移监测设备，“预”字当先、预防为主。用户可以将GNSS位移监测站安装在水库大坝目标监测地点，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”。我司GNSS位移监测站采用太阳能板搭配锂电池供电系统，提供多种组合搭配方式可供用户挑选，且配备太阳能支架，方便安装，无需另外铺设供电线路，能够有效解决户外供电不便，续航困难问题。

太阳能板	锂电池	太阳能供电转换器

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。

无线数据传输

通过4G/RJ45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。

可视化云端管理平台

综合环境监控云平台是山东仁科为用户量身打造的免费服务平台。用户在使用过程中，无需进行复杂的网络设置，只凭借账号就可以随时随地登录云平台，查看设备监测到的实时数据。云平台拥有自动报警、历史记录查询/下载/导出/打印、支持多级权限访问、增添子账号、电子地图、大屏可视化等功能。尤其是自动报警功能，在实际监测中发挥了巨大作用。

3.1.4 技术参数

参数名称	参数
供电	太阳能板供电
功耗	2.4W(平均功耗)
通信接口	4G，中国移动、中国联通或中国电信的手机网络
数据上传	数据上传间隔20min
参数设置	手机APP“碰一碰蓝牙配置”
变送器电路工作温湿度	-20℃~+60℃，0%RH~95%RH（非结露）
定位精度	水平精度:土(2.5+0.5 x 10^-6 x D) mm
定位精度	垂直精度:土(5.0+0.5 x 10^-6 x D) mm
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
数据更新时间	1h
天线射频射入	BDS- B1I，B2I，B1C； GPS/QZSS -L1C/A，L2C； GLONASS- L1，L2； Galileo -E1

3.2 渗压监测

山东仁科渗压监测站通过在水库大坝部署采集终端设备，实现数据智能化采集和一体化上传。能够24小时连续采集地下水孔隙水压力、液位高度等多个要素信息并通过4G网络将数据传输至云端平台，完全实现监测现场无人值守，能够胜任在野外恶劣的施工环境下常年不间断工作。通过对地下水动态的长期观测，检验坝基、坝肩防渗处理的效果，加强分析研判，及时发布告警信息，从而帮助管理人员及时掌握大坝地基稳定性等状况，做出恰当的管理决策，避免地质灾害造成人员和经济损失。

3.2.1 结构组成

根据渗压计检测原理以及信号传输方式等不同，我司目前提供三种不同搭配组合渗压监测系统可供用户选择：

振弦式原理渗压监测系统组成:

安装支架+电控箱+4G型振弦采集器(可选电池型)+振弦式渗压计+软件平台。

硅压阻式原理渗压监测系统组成:

太阳能供电系统+安装支架+电控箱+4G型网络采集器+RS485型硅压阻式渗压计+软件平台。

硅压阻式原理渗压监测系统组成:

太阳能供电系统+安装支架+电控箱+4G型硅压阻式渗压计+软件平台。

3.2.2 功能特点

检测要素

渗压监测站主要用于测量孔隙水压力。孔隙水压力是指地下水或岩体内部孔隙中的水所产生的压力,在施工期间以及施工结束后都是比较重要的安全参数指标，当其数值过大时会增加地质灾害风险。孔隙水压力在施工过程中的变化情况,可作为施工期间控制施工速度的重要依据,在施工期间可以通过孔隙水压力随时核算坝体或坝基的稳定性,控制填筑速度,保证安全施工；施工结束后,在稳定分析时,孔隙水压力的分布状态又可作为稳定计算的依据,在运行期间可以随时分析土石坝的渗流和稳定情况,保证安全运用,并验证设计、科研计算结果。

不同形态地下水测量

潜水层静态孔隙水测量时相当于水位检测,潜水层的静态孔隙水压力测出的是孔隙水压力计上方的水头压力,可以通过换算计算水位高度；而承压水是埋藏并充满在两个隔水层之间的含水层中的地下水,是一种有压的重力水，微承压水层和承压水层测量,孔隙水压力计直接监测水的压力,此时不可以换算水位高度。

安装方式

对于介质渗透系数较大部位的渗透水压力监测、混凝土坝的扬压力监测以及大坝两岸的绕坝渗流监测等,通常采用测压管式孔隙压力计，在“测压管”中安装渗压计来实现工程自动化监测。渗压计的典型安装方法是将仪器直接投入到“测压管”中的设计位置，并将传感器用土工布包裹起来（防止泥沙泥浆进入损坏传感器），当测压管很深时，应采用钢丝或细钢丝绳拴住渗压计，仪器电缆绑在钢丝绳上，缓缓放入测压管中，钢丝绳固定在管口上部，即可随时进行测量，并且在整个过程中可随时取出检查、清洗设备和更换土工布。与掩埋式安装相比，在实际使用上更加灵活方便。

应用广泛

我司渗压监测站可广泛适用于大坝、隧道、路基、边坡等工程中的渗流(浸润线)及水库水位等诸多场合水压力的测量。

3.2.3 设备配置

设备	技术参数
① RS485硅压阻式渗压计型号：RS-SY200-NO1 ② 4G硅压阻式渗压计型号：RS-SY200-4G	测量范围：0~1000KPa（可选）
	测量精度：0.5级精度（默认）
	输出信号：RS485/4G两种输出方式可供选择
	液位高度漂移：0.03%FS/℃
	供电电源：12-30VDC典型24V
	功耗：0.88W
	测量液位高度：-10~+50℃
	适用环境：对不锈钢无腐蚀的测量环境等
	防护等级：传感器部分IP68
	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。
振弦式渗压计型号：RS-ZX/ZXT-SYJ-1	工作温度：-25℃~+60℃
	灵敏度：0.1Hz
	工作温度精度：需加装温度传感器
	默认线长：2 m
	测量范围：0.1MPa －4MPa（可选）

3.3 水雨情监测

山东仁科水雨情监测站主要由雷达流量计/雷达液位计、翻斗式雨量计、防水电控箱（智能水雨情主板+7寸触摸屏（选配）+视频字符叠加器（选配））、供电系统、摄像头以及立杆支架组成。系统综合利用采集控制技术、计算机软件技术、远程通讯技术等，通过在坝体周围部署水雨情数据采集终端设备，能够24h连续采集流量、液位、降雨量等多种要素，多种测量要素可自由搭配。搭配后端综合环境监控云平台，实现数据智能化采集和一体化上传，并通过各种报警方式及时发布告警信息，完全实现监测现场无人值守。此外，在供电方面采取太阳能电池板加蓄电池的方式，支持市电与太阳能双供电，用于野外测量，解决供电问题，能够保证在野外恶劣的气象环境下常年不间断工作，为居民居住环境安全提供综合全面的保障。

3.3.1 雷达流量计

我司自主研发的雷达流量计（型号：RS-RAD-N01-3），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、河流等需要流量监测的场合。

3.1.1.1 功能特点

非接触式测量，免受泥沙影响以及维护简单；

可检测水流速度、水位高度、水量以及流量；

485通信，标准 ModBus-RTU 通信协议；

10~30V直流宽电压供电；

防水设计可用于室外。

3.1.1.2 技术参数

名称	参数
雷达流量计型号：RS-RAD-N01-3	供电：DC 10-30V
	最大功耗：1.3W
	工作温度：40℃~+80℃，0%RH~95%RH（非结露）
	测速发射频率：24.00~24.25GHz
	测速范围：0.1 ~20m/s
	测速精度：±2%
	速度分辨率：0.01m/s
	测距发射频率：76GHz~81GHz
	测距范围：0.1 ~ 65m（仅测量水位时最大量程）
	测距精度：±1mm
	测距分辨率：1mm
	使用高度：0~5m

3.3.2 雷达液位计

雷达水位计（型号：RS-RAD-N01-1），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。

3.3.2.1 测量原理

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）。

3.3.2.2 功能特点

基于自研的 CMOS 毫米波射频芯片，实现更紧凑的射频架构，更高的信噪比，更小的盲区；

工作带宽大，使产品拥有更高的测量分辨率与测量精度；

最窄 6°天线波束角，安装环境中的干扰对仪表的影响更小，安装更为便捷；

一体化透镜设计，体积精巧，便于安装；

功耗低，寿命时间长。

3.3.2.3 技术参数

设备	参数
雷达液位计型号：RS-RAD-N01-1	供电：DC10-30V
	最大功耗：0.2W
	发射频率：76GHz~81GHz
	测量范围：0.1 m ~65m
	测量精度：±1mm
	波束角：6°
	变送器元件耐温及湿度：-40℃~+80℃，0%RH~95%RH （非结露）
	通讯协议：RS485输出
	防护等级：IP67

3.3.3 雨量监测

翻斗式雨量计（型号：RS-YL-N01-4）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、记录和显示等需要。

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。

3.3.3.1 测量原理

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。

翻斗式雨量计的感应原件为干簧管,也叫磁簧开关,内部是由两片未导通的磁簧片密封在玻璃管内,当感应到外部磁场通过时,两片磁簧片会吸合导通电路。翻斗式雨量计翻斗上装有恒磁钢,干簧管支架上装有干簧管,仪器出厂时磁钢与干簧管均已调整在合适的耦合距离上,使仪器输出信号与翻斗翻转次数有确定的比例关系。

3.3.3.2 功能特点

翻斗式雨量计桶口口缘呈刃口状，内径尺寸Φ200mm，符合GB/T21978-2014国标的要求，可附带水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心的检测报告，能确保监测的精准度。

采用一体化设计，可采集总雨量、瞬时雨量、日雨量、当前雨量四种要素，也可根据需求选配十要素型翻斗式雨量计（当天降雨量、瞬时降雨量、昨日降雨量、总降雨量、小时降雨量、上个小时降雨量、24h最大降雨量、24h最大降雨量时段、24h最小降雨量、24h最小降雨量时段）。

翻斗式雨量计外壳采用不锈钢材质，不惧老化，更适应野外恶劣环境。

内部翻斗采用三维流线设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘容易清洗的功能。下垂式弧面导流尖，其造型美观流畅，翻水性能更好。

本仪器由外壳、过滤器、集雨器、漏斗、翻斗、接线端子、腿部支架、干簧管、控制盒、雨量计底座等组成。其中，雨量计底座上安装有翻斗轴、圆水平泡、干簧管支架和信号输出端子。与其它翻斗式雨量计不同，我司设备的翻斗轴套为一体化定位结构，翻斗通过翻斗轴安装在轴承中，出厂时内部结构装配完成，不需要再进行内部结构的现场安装，现场安装更加方便。

其翻斗部件支承系统制造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻转灵敏，性能稳定，工作可靠。

为防止树叶等杂物阻塞雨量下流，翻斗式雨量计在漏斗处设计留有网孔，使滞水产生的误差性小。

产品采用冲压加强筋设计，强度更大，不易变形，测量更精准。

我司雨量计设备类型齐全，且全系列均支持项目个性化定制，能够满足用户多元化需求。

3.3.3.4 技术参数

名称	参数
翻斗式雨量计型号：RS-YL--4-*	供电范围：4.5~30V
	最大功耗：0.24W
	雨量计筒直径：Φ200mm
	信号输出：RS485
	分辨率：0.2mm/0.5mm（可选）
	刃口锐角：40°～45°
	工作温度：0～+55℃
	工作湿度：<95%（40℃）
	储存温度：-40～+125°C
	储存湿度：＜80%（无凝结）
	测量误差：≤±3%
	雨强范围：0mm～4mm/min，允许通过最大雨强8mm/min

3.3.4 其他设备配置

设备	功能特点
防水电控箱	水雨情监测站防水电控箱采用高强度钣金箱体及白色喷塑防锈，外观美观，耐长期雨雪、太阳辐射，适应温度范围宽。内有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，更好的保护内部智能气象主板和7寸触摸屏等设备。
7寸触摸屏	根据用户需求，可选择带视窗的电控箱，通过视窗可以直观的看到监测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。触摸屏采用全彩显示画面，实时显示监测数据，可触摸修改参数配置、报警上下限等，支持定制，可免费帮助用户修改LOGO及页面功能。
智能气象主板	智能气象主板（水雨情专用主板）安装于电控箱内部，通过4G/RJ45网口（二选一）方式将来自水雨情监测设备的数据上传至环境监控云平台。除此之外，该设备还带有一路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。设备可发出无线WiFi信号，且我司提供专业APP配置工具，手机端链接设备发出的WiFi信号，即可进行参数配置。
网络视频字符叠加器型号：RS-ZF-ETH	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。使用时将此设备连接其他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。
供电系统	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。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。
显示屏	水雨情监测站可选配LED显示屏，默认点阵9648（最大点阵数 1024256）。
支架	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。当现场无法采用混凝土浇灌底座时，可以采用地笼安装，在地下放入地笼固定支架，即可达到与膨胀螺丝安装相近的抗风强度。

3.4 气象监测

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。

3.4.1 设备配置

设备	功能特点
翻斗式雨量计型号：RS-YL--4-*	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	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	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。
风向传感器型号：RS-FXA-N01	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。

3.4.2 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我司任意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

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。

3.4.3 技术参数

参数名称	参数名称	说明
数据上传通信接口	RJ45网口	通过网口方式上传数据
	GPRS无线	通过 GPRS 方式上传数据
	GSM短信	支持短信报警
	从站接口	支持外部设备通过协议问询气象站中的数据。
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≥1500m
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
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
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）
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。
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
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1min）、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）
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
内置存储容量	52万条	内置存储，最多可存储52万条
供电	外部电源供电	220V AC 交流电
	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）
	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）

第四章水库大坝在线自动化预警系统

我司为用户提供监控云平台，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。用户可根据监测场景设置设备告警值，当某个/多个测点的监测数据超出设定的正常范围时，平台便会以电话、短信、微信、邮件、页面数据变红、弹窗、声音等多种方式远程发出报警，以便在危险来临之前及时疏散人群，减免损失。

此外，为保障系统报警的及时性与有效性，系统配置入户式报警器以及室外预警广播站两种现场报警装置，能够有效解决“报警最后一公里”传递困难、报警延迟等问题，在发生危险时及时通知居民，减少居民生命财产损失。

4.1 入户式4G报警器

山东仁科入户式4G报警器直接安装于居民家中使用，是集实时监测、信息显示、多时段声光报警功能的监测报警设备。其中，在大坝监测设备将采集到的信息上传至云平台服务器后，报警器从云平台服务器获取到相关数据并实时显示在看板屏幕上，来实现大坝预警信息准确及时入户；报警器支持不同级别的声光报警，当监测数值超过设定的危险警戒值时设备会及时发出报警声，警示居民做好防汛（转移）准备，从而保障居民人身财产安全。同时设备还具有居民常用的日历、时钟、实时通信状态。

4.1.1 结构组成

山东仁科入户式4G报警器由电子显示屏主控、4G语音报警器、扩音器（默认内置型，可选配外接室外扩音器、外接室内扩音器）、声光报警器（选配）等组成。

4.1.2 功能特点

多要素信息显示

山东仁科入户式防汛报警器，搭配位移/渗压水雨情/气象监测站等仪器设备使用，屏幕可实时显示位移量、孔隙水压力、流量液位、降雨量等多种监测要素（屏幕显示要素可自行更换），全面保障居民安全。

多方式报警

设备支持声光报警、短信转语音播报、电话喊话播报、云平台下发播报等多种报警方式。支持进行音量、语速调节以及暂停报警等操作；支持某一时间段报警，可自定义时间段。

【人工电话喊话播报】【短信转语音播报】【云平台下发播报】

可连接扩音喇叭、声光报警器

入户式4G报警器一般默认内置扩音器、喇叭，用户根据实际使用情况可以选配外接室内型扩音喇叭或者室外型扩音喇叭。

碰一碰蓝牙配置

可通过“碰一碰蓝牙配置”APP进行配置和读取实时值，方便快捷，同时支持云平台下发设置。

设备支持移动、联通、电信三种运营商手机卡，用户可根据需要自行选择。

4.1.3 技术参数

参数名称	参数
供电	DC 9-30V（建议使用 12V）
功耗	喇叭未工作时3W，喇叭处于工作状态时最大功耗约21.2W
使用环境	工作温度-20℃~+60℃，0%RH~95%RH 非结露
配置方式	手机蓝牙配置
通讯接口	4G方式上传
时间误差	≤5min（运行一年）
安装方式	壁挂安装

4.2 室外预警广播站

山东仁科室外预警广播站，预警对象以自然村或相邻村组为单元选择预警范围，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。配合我司灾害类物联网在线监测设备的使用，可实现远程喊话、语音、邮件等多种危险预警方式，具有一定的报警覆盖范围，可使用于大坝周围受威胁人口集中区解决预警时间短，预警的“最后一公里”传递困难等实际问题，使其更加容易应对突发灾害等紧急情况。该设备安装方便，简单便捷，容易调度。防水防尘等级达 IP65，可长期用于室外，可靠而稳定的对水库大坝地区周边险情进行监测预警。

4.2.1 结构组成

本方案中室外监测预警站由光报警模块、4G语音报警器、语音报警模块连接件、2m专用安装立杆以及太阳能供电系统组成。

4.2.2 功能特点

支持多种告警方式

山东仁科室外预警广播站具有声光报警、短信转语音播报、电话喊话播报、现场一键报警以及云平台下发播报等多种告警方式。设备支持设置白名单，通过人工拨打设备电话进行远程喊话；支持发送短信远程播报，可将接收的文字信息转化为语音，并能实现短信语音的重复播放；支持某一时间段报警，可自定义时间段。

【电话喊话播报】【短信转语音播报】

【云平台下发播报】

音量、语速可调节

设备报警音量可调节、语速可调节，同时支持自定义编辑语音播报内容。

NFC方式配置，并提供专业配置APP

支持通过手机 NFC“碰一碰”进行配置和读取实时值，可设置语音报警模块状态、音量大小、白名单号码、云平台取数状态等，同时以上功能还可通过云平台进行配置。

4G数据实时上传

设备支持4G获取实时数据进行监测，最大支持同时获取8组，支持上传报警器实时播报状态、播报音量大小、信号强度、供电电压等信息至服务器平台端；支持远程获取平台节点实时数据及超限、离线状态触发语音广播播报。

4.2.3 技术参数

参数名称	参数
供电	DC 9-30V（建议使用 12V）
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
使用环境	工作温度-20℃~+80℃，0%RH~95%RH 非结露
配置方式	NFC 配置
通讯接口	4G 方式上传，ModBus-RTU 通讯
防水等级	IP65