小水電站

最小下泄生態(tài)流量在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

實(shí)

施

方

案

 

 

摘要：

水土是一切生物繁衍生息的根基，人類社會(huì)可的持續(xù)發(fā)展與水土保持息息相關(guān)，而水土執(zhí)法監(jiān)督更是水土保持工作的關(guān)鍵所在。本方案從加強(qiáng)小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)的重要性出發(fā)，通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)輔助水利/環(huán)保部門(mén)對(duì)各小水電站的下泄生態(tài)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和監(jiān)管。

目錄

第一章、小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

      1.1、小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的必要性

第二章、下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

      2.1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

      2.2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

      2.3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

      2.4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

      2.5、整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第三章、下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

      3.1、系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)

             3.1.1、水流量監(jiān)測(cè)傳感器

             3.1.2、圖像抓拍/視頻

             3.1.3、網(wǎng)絡(luò)通信

             3.1.4、供電系統(tǒng)

      3.2、系統(tǒng)云端服務(wù)器設(shè)計(jì)

      3.3、系統(tǒng)后端平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

第四章、設(shè)備選型及詳細(xì)參數(shù)

第五章、實(shí)際應(yīng)用案例

  

第一章：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

1.1、小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性

近年，我國(guó)水利工程快速發(fā)展，很多地區(qū)的小水電站缺乏有效監(jiān)管。不是地區(qū)溪河逐步變成湖庫(kù)的情況越來(lái)越明顯，一些小水電站因下泄生態(tài)流量不足造成部分河段減水、脫水甚至干涸的情況，從而影響了河流下游的正常生態(tài)和群眾的生產(chǎn)、生活。

為此，建設(shè)一套完整的小水電站最小下泄生態(tài)流量在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、推進(jìn)各流域水環(huán)境綜合整治，保護(hù)流域的生態(tài)環(huán)境意義重大。

 

第二章：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

2.1、設(shè)計(jì)依據(jù)

《中華人民共和國(guó)水法》（2002年修訂）；

《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)［2015］17號(hào)）；

《生態(tài)環(huán)境部關(guān)于加強(qiáng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶小水電站生態(tài)流量監(jiān)管的通知》（水電[2019]241號(hào)）

《水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)小水電站生態(tài)流量監(jiān)管平臺(tái)技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)的通知》（辦水電函〔2019〕1378 號(hào)）

《水利部、國(guó)家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家能源局關(guān)于開(kāi)展長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶小水電清理整改工作的意見(jiàn)》（水電〔2018〕312號(hào)）

《水利部財(cái)政部關(guān)于印發(fā)國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目管理辦法的通知》（水資源[2012]412號(hào)）；

 

2.2 、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

《水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》SL/Z349-2006；

《水情信息編碼標(biāo)準(zhǔn)》SL330；

《水利系統(tǒng)通信運(yùn)行規(guī)程》SL306-2004；

《水利系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)導(dǎo)則》SL292-2004；

《水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》SZY206-2012;

《水位計(jì)通用技術(shù)條件》SL/T243-1999；

《水資源監(jiān)控設(shè)備基本技術(shù)要求》SL426-2008；

《水資源監(jiān)測(cè)要素》SZY201-2012；

《水資源監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)要求》SZY203-2012；

《水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》SL427-2008；

 

2.3 、設(shè)計(jì)原則

• 先進(jìn)性：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備均選用國(guó)內(nèi)外主流技術(shù)，保證系統(tǒng)的技術(shù)壽命及后期投資的可延續(xù)性，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

• 實(shí)用性：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)力求實(shí)用可靠，操作盡量簡(jiǎn)單直觀，維護(hù)方便。

• 通用性：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿足在更換部分設(shè)備時(shí)的通用性及可替換性。

• 集中管理：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控中心實(shí)施對(duì)所有前端傳感器設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備及物聯(lián)監(jiān)測(cè)云平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一集中管理。

• 可擴(kuò)展性：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從后端軟件平臺(tái)、服務(wù)器端及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)都預(yù)留部分?jǐn)U展接口，并提供級(jí)聯(lián)接口，保證后期可以接入新的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

• 易維護(hù)性：小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可遠(yuǎn)程自動(dòng)查看每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。

 

2.3、設(shè)計(jì)目標(biāo)

深圳安銳科技在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)部門(mén)的要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施案例開(kāi)發(fā)出一套小水電站下泄生態(tài)流量在線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水電站的下泄流量數(shù)據(jù)，通過(guò)視頻/抓拍照片監(jiān)控各泄水口的實(shí)況，并把下泄流量數(shù)據(jù)和電站名稱、電站編碼、時(shí)間等信息疊加到視頻/照片畫(huà)面上；然后通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)綐I(yè)主和水利/環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)。以推動(dòng)水電站下泄流量工程信息化建設(shè)，為水利、環(huán)保部門(mén)的監(jiān)管提供證據(jù)，以保障各流域水環(huán)境綜合整治，保護(hù)流域的生態(tài)環(huán)境安全。

• 通過(guò)流量計(jì)對(duì)每個(gè)泄水口的下泄流量進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，以電子地圖的形式顯示每個(gè)電站泄水口的流量信息。

• 每隔10分鐘抓拍一張泄水口的現(xiàn)場(chǎng)照片，并疊加流量數(shù)據(jù)、電站名稱、電站編碼、時(shí)間信息到照片上作為不可篡改的證據(jù)，并上傳到監(jiān)管平臺(tái)。

• 疊加流量數(shù)據(jù)、電站名稱、電站編碼、時(shí)間信息的視頻數(shù)據(jù)需本地存儲(chǔ)半年，并可遠(yuǎn)程查詢和調(diào)用。

• 當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)小于核定數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)平臺(tái)和短信的形式進(jìn)行預(yù)警。

• 在后端監(jiān)控中心可以查看每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)曲線和現(xiàn)場(chǎng)視頻。

• 可在監(jiān)控中心按照按日、周或季生成水電站生態(tài)流量監(jiān)控報(bào)表。

•  

2.4、整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由上圖所示，小水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體非常簡(jiǎn)單，主要由傳感器、視頻網(wǎng)關(guān)、太陽(yáng)能供電、云服務(wù)器和后端平臺(tái)軟件幾部分組成。前端視頻網(wǎng)關(guān)集成了數(shù)據(jù)采集、字符疊加、抓拍/視頻、4G遠(yuǎn)程、邊緣計(jì)算等功能。把485型的流量計(jì)接入該視頻網(wǎng)關(guān)后即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)。

 

第三章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)

                              明渠型前端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                                                                           管道型前端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

3.1.1水流量監(jiān)測(cè)傳感器

需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選擇明渠非接觸式超聲波流量計(jì)、雷達(dá)流量計(jì)或泄水管道型電磁流量計(jì)，然后通過(guò)485數(shù)據(jù)線連接到視頻網(wǎng)關(guān)。

 

3.1.2圖像抓拍/現(xiàn)場(chǎng)視頻

將視頻網(wǎng)關(guān)的鏡頭對(duì)著泄水口。視頻網(wǎng)關(guān)集成了定時(shí)抓拍和現(xiàn)場(chǎng)視頻采集功能，將流量計(jì)數(shù)據(jù)疊加到畫(huà)面后存儲(chǔ)在視頻網(wǎng)關(guān)的本地硬盤(pán)中。

 

3.1.3網(wǎng)絡(luò)通信

在有寬帶（含WIFI）的環(huán)境：視頻網(wǎng)關(guān)采用自適應(yīng)IP技術(shù)，將網(wǎng)線接入視頻網(wǎng)關(guān)的RJ45接口即可連接互聯(lián)網(wǎng)。

在沒(méi)有寬帶（含WIFI）的環(huán)境：視頻網(wǎng)關(guān)集成了全網(wǎng)通4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)關(guān)內(nèi)插一張上網(wǎng)卡即可實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)（需根據(jù)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的4G信號(hào)選擇對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)商）。在沒(méi)有3G/4G信號(hào)的環(huán)境，可通過(guò)手機(jī)/筆記本電腦連接視頻網(wǎng)關(guān)的wifi熱點(diǎn)后，直接導(dǎo)出硬盤(pán)里面的數(shù)據(jù)。

 

3.1.4供電系統(tǒng)

在有市電的環(huán)境：視頻網(wǎng)關(guān)標(biāo)配一個(gè)AC220轉(zhuǎn)DC12V的電源適配器，通過(guò)市電轉(zhuǎn)成12V直流電后即可供電。

在沒(méi)市電的環(huán)境：視頻網(wǎng)關(guān)支持DC12V的太陽(yáng)能供電。

 

3.2 服務(wù)器端設(shè)計(jì)

服務(wù)器采用搭建在阿里云上的安銳物聯(lián)云服務(wù)器群，可通過(guò)不同地區(qū)和服務(wù)器的性能自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載均衡匹配。包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、權(quán)限分配等子服務(wù)器。通過(guò)對(duì)前端傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，生成各類相關(guān)性分析圖表后實(shí)時(shí)推送到監(jiān)控中心。

 

3.3后端平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心為深圳安銳科技自主開(kāi)發(fā)的通用物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)云平臺(tái)。通過(guò)平臺(tái)可以對(duì)網(wǎng)關(guān)和傳感器設(shè)備進(jìn)行管理、查看水流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、接收流量數(shù)據(jù)下限的預(yù)警信息、接收現(xiàn)場(chǎng)抓拍的照片、遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場(chǎng)視頻、查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖、導(dǎo)出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表等功能。并可對(duì)通過(guò)賬戶管理子系統(tǒng)將測(cè)點(diǎn)分配給對(duì)應(yīng)的水電站。

以下為平臺(tái)軟件部分截面圖：

             數(shù)據(jù)下限預(yù)警界面                                                                                               電子地圖顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)界面

 

                                  傳感器數(shù)據(jù)疊加界面                                                                                遠(yuǎn)程下載前端數(shù)據(jù)界面

 

 

第四章、設(shè)備選型

設(shè)備圖片	設(shè)備名稱	設(shè)備型號(hào)	設(shè)備參數(shù)	渠道價(jià)	備注
	視頻網(wǎng)關(guān)	AR-QL**-IOT	1）支持全網(wǎng)通4G 網(wǎng)絡(luò)（電信/移動(dòng)/聯(lián)通）遠(yuǎn)程傳輸  2）支持定時(shí)抓拍發(fā)送到電腦+手機(jī)，節(jié)省流量！  3）支持遠(yuǎn)程預(yù)覽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面（手機(jī)+電腦端）  4）支持遠(yuǎn)程調(diào)取攝像頭存儲(chǔ)卡內(nèi)的文件  5）200萬(wàn)（1920*1080）星光級(jí)高清夜視  6）全金屬6mm定焦高清鏡頭  7）本地存儲(chǔ)：支持最大512GTF卡或6T硬盤(pán)內(nèi)置存儲(chǔ)   8）支持接入水量計(jì)，并疊加數(shù)據(jù)到視頻畫(huà)面上  9）供電：DC12V，功耗平均6W  10）其它：IP66防戶，1.5KG	￥**元	照著流量計(jì)出水口處
	電磁流量計(jì)	AR-SS-***	1）瞬時(shí)量程：0~10m³/s  2）精確度：0.05m³/s   3）口徑：DN6~2600  4) 材質(zhì)：碳鋼不銹鋼  5）安裝方式：法蘭盤(pán)  6）輸出信號(hào)：RS485協(xié)議  7）供電方式：DC12V~DC24V（可太陽(yáng)能供電）  8）功耗：5W~30W（視具體型號(hào)）	￥**元	通過(guò)RS485數(shù)據(jù)線接入 到物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)
	超聲波流量計(jì)	AR-SS-***	1）瞬時(shí)量程：0~10m³/s  2）精確度：0.1%  3）探測(cè)距離：0~20米可選  4) 材質(zhì)：ABS  5）安裝方式：吊裝  6）輸出信號(hào)：RS485協(xié)議  7）供電方式：DC12V~DC24V（可太陽(yáng)能供電）   8）功耗：≤2W	￥**元	通過(guò)RS485數(shù)據(jù)線接入 到物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)
	太陽(yáng)能供電	AR-TTN-***	1）240W單晶出口A級(jí)太陽(yáng)能板  2）120AH三元聚合物鋰電池  3）配套智能數(shù)顯控制器  4）配套戶外型不銹鋼材質(zhì)防水箱  5）配套加厚型太陽(yáng)能安裝支架  6）配套電線，DC線，合路器，抱箍等配件  給上述設(shè)備（以20W計(jì)算）供電續(xù)航約3個(gè)陰雨天	￥**元	給系統(tǒng)供電
	物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)云平臺(tái)	安銳物聯(lián)	1）支持遠(yuǎn)程顯示現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)  2）支持遠(yuǎn)程管理網(wǎng)關(guān)/傳感器設(shè)備  3）支持遠(yuǎn)程調(diào)用網(wǎng)關(guān)內(nèi)存卡里的數(shù)據(jù)文件  4）支持遠(yuǎn)程設(shè)置聯(lián)動(dòng)報(bào)警策略  5）支持顯示傳感器數(shù)據(jù)圖表及報(bào)表導(dǎo)出  6）可設(shè)置多級(jí)權(quán)限授權(quán)給多用戶同時(shí)使用	免費(fèi)	裝在水電站、當(dāng)?shù)厮趾驼O(jiān)管部門(mén)
	其它配件材料		監(jiān)控立桿、PVC管、電源線、避雷針、水泥、混凝土等材料

 

 

第五章、實(shí)際應(yīng)用案例

本系統(tǒng)已在云南、重慶、貴州、湖南、江西等多個(gè)地區(qū)廣泛應(yīng)用。