基于温湿度雨量水质监测的 智能水利视频监测调度系统

基于温湿度雨量水质监测智能的水利视频监测调度系统

一 系统应用
本系统主要用于监视河流湖泊水利运行情况。在线视频监测系统，通过智能监测硬件设备可探测到水利的或图片等数字化信息，通过有线网络 VPN/4GAPN 专用通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。
监控中心设有12 块4K 级别高清拼接屏通过高端视频解码管理平台服务器拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图象、视频和抢修车辆位置等视频数据信息能直观显示在大屏幕上，更好的预防自然灾害对人民的生命财产及工作生活带来伤害，可以时观测河道、水库的各种变化及涵闸的运行情况，为领导决策提供了直实

观的图像及现场数据信息，同时可以改善观测、测量工作人员的工作环境，减少工作人员，做到无人值守、少人值班，使监控人员能及时监视现场情况，准确判断状态，指挥车辆和专业人员处理各种检修和抢修工作。
二 系统组成

数采物联根据以往水利项目和水利行业特点，对于河道、泵站、自动排涝、闸门等重要设施的监控项目，往往涉及的地理范围比较广，监控点比较多，需要监控的用户人员相对分散，而且，对于大规模的监控项目对于系统稳定性要求非常高，需要尽量减少日后的设备维护工作。
综合以上特点，设计了针对水利行业应用的水利智能视频监控系统，根据组网方式可分为：前端监控监测设备（包括太阳能 4G 高清智能视频单元、雨量传感器、水位报警器，水质传感器，监听设备等设备）、有线网络 VPN/4GAPN 专用网络、大屏幕视频监控调度管理中心组成。
系统结构拓扑图如图所示：

三 系统设备
1：中心管理平台服务器

智能网络视频监控管理平台将不同客户的需求以组件模块的方式实现， 以网络远程视频集中管理和网络传输为核心，完成水位.雨量.水质等信息采集、传输、控制、管理和储存的全过程， 属于全数字化远程网络视频监控管理平台，能够架构在各种专网
/局域网/城域网/广域网之上，平台兼容多种国内及国际网络传输协议可对接多种国内各大厂家品牌产品。真正实现了监控联

网、集中管理，授权用户可在网络的任何计算机上对监控现场实时监控， 提供了强大的、 灵活的网络集中监控综合解决方案。平台采用模块化、插件技术，完美地实现硬盘录像、画面分割监看、视频矩阵输出、 电子地图、报警联动，实现智能化、数字化、网络化监控。运用先进的 H.264/265 的数字视频压缩算法， 在较低的码率下可采集画质优良的监看、录像和网络传输等数字图像，极大地降低了视频数据的传输、处理、存储等对系统和网络的资源占用。系统分布式结构、模块化是系统特点，可应用于不同用户的需求。平台组件界面 简要说明 4G 视频管理服务器： 设置与管理前端视频源，处理各种数据业务，并为后端网络用户提供服务；统一身份验证、统一设备编号；WEB 服务器： 提供HTTP 服务， 让用户通过 IE 等浏览器监控及控制；用户控制台： 监看及控制视频源，并能控制存储及矩阵服务，远程管理、控制前端视频源；支持多显卡，动态切换显示屏，可做虚拟矩阵应用； 支持手机远程监看；视频回放：回放历史视频，支持远程本地、中心存储、设备本地等视频的回放、文件下载、剪辑功能；支持服务器群集；支持手机、平板远程控制；网络矩阵调度终端：完全仿真电视墙，支持自定义屏幕的格局；支持单切、轮切、组切、墙切等方式控制矩阵；同时兼容多种矩阵控制键盘；支持摄像机组管理及调度以及摄像机实时调看、抓图；支持语音对讲、视频源远程配置；实时接收水位数据等等警信息，并发处理报警事务， 支持多种报警策略；支持文字、声音、合成语音、短信微信等方

向响应报警，并能将警情发送到指定的用户终端； 设备监测服务器：
1、 用于监测视频源的状态，包括：远程网络联机、视频移动、视频丢失、磁盘异常等信息；
2、 完全绿色版本，支持单独运行及与管理服务器联机运行；
3、 完全兼容原报警服务器，可在管理器上将它注册成报警服务器，并支持状态定向转发；
4、 多层次树形结构，可清楚的反映出设备及摄像机状态；
5、 支持日志查询及导出，可按日、周、月、年方式查找；
6、 支持手动选择监测的层、设备、摄像机； 平台服务器结构：
采用 C/S、B/S 结构的网络监控平台，模块化插件结构，每个软件模块都已经得到大规模应用。采用分布式网络结构，基于Windows 下 TCP/IP/UDP 协议开发。具有简单易用的特点，人机界面美观友好，无需专业培训即可快速掌握系统使用。最高的性能、最高的可用性和最高的安全性运行任何苛刻的应用系统。部署、升级方便系统未采用大型数据库，省去了数据库安装及管理的麻烦，一般操作员就能完成部署 。同时程序未加载数据库引擎，提高了执行效率，也不会因数据库损坏而导致整个系统瘫痪。向导式设置界面，可批量增加设备。各平台服务器安装后，所有的部署及管理都在远端执行，无须在现场一一设置。
网络视频矩阵保留 CCTV 监控系统下的操作习惯；支持多路视频

服务器和网络摄像机的视频到电视墙解码显示；支持 1、4、9、13、 16 画面分割， 输出延时小于 1s； 多种专业级矩阵控键盘，可完成方位、镜头、预置位、矩阵切换等操作，键盘可定制开发 ；可单点、队列切换，切换时间<100ms，并可调节视频质量；支持任意监控点图像任意画面组合；支持 AV 或 VGA 方式输出至电视墙。远程集中录像超强的录像存储方案，在主机及网络资源允许下，单机可支持 1024 路同时录像。支持断线重录功能，让数据更安全。动态文件索引技术，海量文件查询瞬间完成。远程管理、控制录像服务，并可实时查阅录像及服务器的状态。可采用分散存储或集中存储，集中存储时支持网络直接、中转及混合等方式存储，并支持服务器群集管理，存储量不受限制； 统一播放模块，同时支持视频源本地、存储服务器、终端文件播放，极大程度的提高可操作性；功能全面的客户终端视频实时多画面显示功能，并且能进行大小画面切换；支持 1、4、6、8、9、13、16 等画面，最大可达 64 画面；图像上直接控制云台；可调节图像颜色， 并可根据网络及系统资源调节视频质量； 具有设备目录树显示和选取功能，操作方便；支持多画面切换功能、翻页和轮巡功能；具有本地抓录、抓拍和声音开关功能；远程录像查询功能，并支持同时 1、4、9、16 画面录像播放功能，及快放、慢放、抓拍。主子通道双管理，软硬解码结合；具有画面分割和镜头控制功能，云台和预置位控制功能。可用多功能监控键盘控制； 软件自动登录及监控状态自动还原；地图瓦片技术，

实时渲染地图，适应网络 GIS 传输；具有远程录像管理、视频矩阵控制、多用户及角色管理功能；功能强大的 IE 终端目前市面上的同类网络音视频监控管理软件中，都能实现 IE 远程观看和控制云台等基本操作，却不能做到一些如参数设置和权限控制等更高一级的操作。平台的 IE 终端已扩充此功能，只要用户通过服务器的安全认证，在权限允许的条件下，客户可以象在服务器上设所有监控点的一些基本参数和权限，进行录像和日志管理。高效的音视频解码算法能使您以最高的性能、 最高的可用性、 最高的安全性运行于任何更好的决策支持突发事件联动报警、 录像检索和远程多路播放领域功能全面的智能监控平台， 使您在采取行动和制定更好决策时具备更敏锐的洞察能力。报警集中转发，可设置警情接收的用户；
1：网络工程存储服务器

支持H.265 和 4K 最大 32 路接入通道
8 路:64Mbps
16 路:128Mbps
32 路:256Mbps
支持 12M/8M/5M/3M/1080P/720P 接入

最大支持 16 路 D1 或 8 路 720P 或 4 路 1080P 同时回放，或 1 路4K 回放
支持 4 个SATA3.0 ，最大 6T 支持IPC 即插即用
支持语音对讲输入、输出
2 个USB2.0 前置，2 个USB3.0 后置支持P2P 私网穿透功能
报警 16 进 6 出
1 个VGA、2 个HDMI
支持双HDMI 异源输出，1 个VGA 和 1 个HDMI 同步输出1 路音频输入,支持IPC 复合音频输入
支持 1 路语音对讲输入,RCA 接口
1路音频输出，与语音对讲输出复合
1 个RS232,1 个 RS-485
2个 1000M 网口支持容错、负载均衡和双网分离

2: 三星窄边高清拼接屏单元（12 组）

液晶屏：三星 46“ LED
46 寸超窄边LED（高亮） 拼接间距 5mm
分辨率：19201080, 亮度：700cd/m2
尺寸：1023.98578.57*126mm
四 工业智能 4G 监控单元

1产品参数

系统结构：工业标准型嵌入式 RTOS 设计,内置四核 64 位 DSP， IP66 级防水，3G/4G 工业型高速传输模块，数字高清网络摄像头，工作温度（-30C.+85C.)
传输模式：支持 4G（移动FDD-LTE.联通 FDD-LTE.电信FDD 5 模通用）/3G(联通 WCDMA.移动 GPRS，4G 可兼容 3G 模式，)/WIFI 热点发射/RJ45 网口直插/AP 路由中继。
采用 248 万 1/3 英寸索尼星光级图像传感器，F1.6～F3.5 超大光圈最大支持 1920*1080@30fps 实时视频输出,30 倍光学变倍一体化结构设计，铝合金外壳，更坚固、耐用
全铝散热设计，能适应-40～70℃的使用环境 SD 卡本地存储，最大 128G，
支持报警 2 进 1 出，支持水位检测报警，支持报警联动
支持音频输入输出支持隐私遮挡，最多 24 块区域,同时最多有 8 块区域在同一个画面 宽动态效果，加上图像降噪功能，完美的白天/夜晚图像展现
内置 200 米红外灯补光，采用倍率与红外灯功率匹配算法，补光效果更均匀
支持 12V/24V±25%宽电压输入
室外球达到IP67 防护等级，8000V 防雷、防浪涌和防突波保护支持软件集成的开放式 API， 支持标准协议(Onvif、CGI、GB/T28181)、支持大华SDK 和第三方管理平台接入
扩展功能: 语音功能，GPS 定位，手机MAC 地址监测，外部传感

器接口（温度，湿度，环境监测，水质监测，雨量监测等），后台系统服务定制开发.
支持三码流技术
支持绊线入侵、区域入侵、穿越围栏、徘徊检测、物品遗留、物品搬移、快速移动等多种行为检测；支持多种触发规则联动动作； 支持目标过滤
支持人脸检测，支持单场景/多场景/全景设置 ,支持目标过滤和灵敏度设置
水平方向 360°连续旋转，垂直方向-15°～90°自动翻转 180° 后连续监视,无监视盲区
水平键控速度 0.1°～160°/s ，垂直键控速度 0.1°～120°
/s，云台定位可精确到 0.1°
支持 300 个预置位
可以按照所设置的预置位完成 8 条巡航路径
可设置 5 条巡迹路径，每条路径的记录时间大于 15 分钟
2风光互补太阳能供电系统

鉴于设备安装区域为取电难问题，为确保设备长期稳定运行，我公司特别制定了整套供电解决方案《风光互补发电系统》风光互补发电系统是一将太阳能和风能转化为电能的装置。该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物。因此风光互补发电系统是一种自然、清洁的能源。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，即可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，都可做出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。这种合理性表现在资源配置最合理,技术方案最合理,性能价格最合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可靠性。当风速达到最大时风力发电的输出功率达到最大。转化率光电转化率。风光互补发电系统由太阳能发电板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证风光互补电系统的可靠性非常重要，尚能系列供电系统为了满足广大用户的用电要求、为用户提供可靠的电力，会认真分析用户的用电负荷特征以及用户所处区域的太阳能和风能资源状况针对 不同用户配置适合用户的一整套系统。

3：供电系统配置方案说明

风光互补监控发电系统由德国进口原装风力发电机及太阳电池组件构成的太阳能组件、太阳能充电控制装置、配电器、蓄电池组构成。

风光互补监控发电系统产品特点：
3.1根据地区的太阳能资源具体情况和负载耗电量确定风光互补监控发电系统发电的容量。
3.2保证所有监控设备持续稳定供电。
3.3监控设备考虑全天供电，最大每日供电时间为：24 小时。
3.4经济、实用、可靠、安全。
3.5连续使用阴雨天长，可达 7-10 天。
3.6可同时提供DC12V 24V 电源。
3.7采用最新的铅晶蓄电池作为储能设备，工作温度在-40℃
~+75℃之间，具有高寿命高性能等特点。
3.8采用专用防雷技术，保证系统稳定运行，不受雷雨干扰。
3.9使用监控专用防雷器和控制器，对监控信号的正常接收和传输不产生干扰。

4系统配置主要组成部分
本风光互补监控发电系统主要由风力发电机,太阳电池方阵（太阳电池组件及支架）、风光互补充电控制器、蓄电池、交流负荷
（摄像机和通讯设备）等五部分以及它们之间的联系电缆组成。
4.1各部分的数量配置

42 负荷概述
直流负荷的额定工作电压为DC12V，负荷总功率最为8-30W；直流负荷每天工作24 小时，要求连续7-10个阴雨天供电。
4.2.2A规单晶太阳能电池板
风光互补充电控制器的太阳电池方阵输入端额定电压为 12V，因此选用的
太阳电池组件为2 块A规单晶太阳能板（260W）并联的接线方式， 输出为12V，使用德国原装轴心风力发电套件输出也是12V，这样能够使太阳电池正常工作时以近似太阳能充电控制器设计的额 定输入电压工作，从而使系统配置更加合理，提高了系统的发电效率，此时方阵的峰值功率为700W。700W的太阳电池板一天的发电量完全能够满足一台30W 负荷24小时工作的用电要求。从系统运行的安全性、可靠性角度考虑，在太阳能充电控制器的太阳电池方阵输入端内部设置有防过压保护器，避免受到太阳电池方阵产生的高压冲击。
4.2.3太阳能充电控制器
本系统使用一个 12V/24V 500W 的风光互补充电控制器，它主要由输入输出端子、
太阳能充电控制单元、蓄电池状态指示灯、蓄电池回路保险组成。太阳能充电控
制器具有外观美观、质量可靠、接线方便、电压显示直观等特点， 此外还具有过充、接反、短路等保护功能以及充电速度快及平稳、

损耗小等特点。
42.4 多接口工业逆变器
本系统使用一个 12V/24V 输出的200W 正弦波逆变器，它主要由输入端子、输出插座、电源开关、状态指示灯等组成。可以接入多种电压，它具有安全的输入输出隔离设计、高转换效率（96%）、输出电能的谐波分量小于3%、各种指示状态清晰、各种保护功能、温控风冷。
4.2.5 免维护蓄电池
本系统使用2只A级胶体铅酸密封免维护蓄电池，其容量是250Ah），它具有极低的自放电率、使用寿命在10年以上、运行可靠等特点。2只A级250AH的蓄电池能够维持当地7 -10天无日照日的放电要求，即负荷完全由蓄电池供电时，可以持续7-10天的时间。
5.系统防雷及浪涌等保护方案说明
风光互补发电系统是通过转换装置把太阳辐射转换成电能利用 的属于太阳能及风能发电技术，光电转换提供更多防雷解决方案5.1、风光互补发电系统雷电电磁脉冲干扰的入侵途径雷电对风光互补发电系统设备的影响，主要由以下几个方面造成：直击雷： 太阳能电池板大多都是安装在室外屋顶或是空旷的地方，所以雷电很可能直接击中太阳能电池板，造成设备的损坏，从而无法发电；传导雷：远处的雷电闪击，由于电磁脉冲空间传播的缘故， 会在太阳能电池板到控制器到直流负载、逆变器到电源分配电盘

以及配电盘到交流负载等的供电线路上，产生浪涌过电压，损坏电气设备；地电位反击：在有外部防雷保护的太阳能供电系统中， 由于外部防雷装置将雷电引入大地，从而导致地网上产生高电 压，高电压通过设备的接地线进入设备，从而损坏控制器、逆变器或者是交、直流负载等设备。
5.2、风光互补发电系统设备雷电及过电压防护
风光互补发电系统的构成：一套基本的太阳能发电系统是由风能发电机，太阳电池板、控制器、逆变器和蓄电池构成。风光互补发电系统的基本分为两大类：独立发电型和并网发电型。独立发电型中最常见的两种类型：简易型风光互补发电系统和复杂型独立风光互补发电系统。太阳能风光互补发电系统直击雷防护太阳能光伏发电设备外部防雷系统的作用是提供直击雷电流泄放通道，使雷电不会直接击中太阳能电池板。外部防雷系统包括三部分：接闪器、引下线和接地地网。太阳能发电系统必须有相对完善的外部防雷措施，以保证裸露在室外的太阳能电池板不被直接雷击损坏。
5.3、风光互补发电系统的浪涌过电压保护简易型风光互补发电系统的浪涌过电压保护简易型风光互补发电系统以其供电稳定可靠，安装方便，操作、维护简单等特点，已得到越来越广泛的应用。该发电系统多用于城市独立的照明系统、高速公路路牌指示系统等等它广泛应用于城市现场交通信号指示系统、城市路灯系统、高速公路显示系统等等。对于这种简易风光互补发电系统

的防雷数采物联做如下处理：
5.4在设备的外部做简易避雷装置，以保护太阳能电池板及用电设备不被直接雷击击中；
5.5对设备与太阳能电池板之间的供电线路，加装定制品牌高端避雷器，型号根据直流负载的工作电压选择；
5.6避雷装置的引下线以及避雷器的接地线都必须良好的接地， 以达到快速泄流的目的。

五 水位报警探测系统

水位报警器是指通过机械式硬件配合磁感应的方法来进行高低水位的报警，可以声光报警器联动等或者磁性报警同时控制水泵等设备的启动或停止，.电子式水位开关通过电子探头对水位进行检测，再由水位检测专用芯片对检测到的信号进行处理,当被测水位到达动作点时，输出高或低电平信号，再配合水位控制器，输出继电器开关信号触发报警器并发送报警讯号至平台管理中心大屏显示同时发送报警短信或者微信至分管负责人，以达到

预警反应及时减少财产损失的目的。水位报警器不需浮球和外部无机械动作,耐污耐用,不怕漂浮物影响，任意角度安装,竖向安装有一定的防波浪功能,这种方式较实用，耐污，寿命长，安全。
六 数字雨量监测系统

1.数字雨量监测系统是专为观测河流水库地区地面降雨统计监 测设备。该系统由集成一体化的高精度数据采集器（含智能GPRS\CMDA\模块）太阳能充电控制、蓄电池等和相关传感器组成， 可在无人值守的恶劣环境下全天候全自动正常运行。可以组成水利预警系统监测网络，每一个自动雨量站作为子站，向平台管理中心站传送数据。配合数据接收软件可以实现远程参数设置、读取、数据读取和数据处理。配套雨量传感器符合以下标准及规范： SL21-2006《降水量观测规范》、GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》、GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》、SL61-2003

《水文自动测报系统技术规范》。翻斗式雨量计用于观测自然界降雨量，同时将一定的降雨量转换为开关信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。
2.适用范围
（1）雨量数据收集、存储、处理系统配套，用于长期收集雨量数据；
（2）水情自动测报系统配套，用于雨情遥测系统；
（3）雨量记录、显示部分配套，用于国家级中大型流域的雨量监测；
七 水质监测系统

在线多参数水质传感器，一体化设计，智能数据分析模块。可以同时接多路数字传感器。可选择要测得的参数包括溶解氧、pH、ORP、电导率、 浊度。使用 Rs485 接线方式，Modbus/RTU 通讯协议。传感器测得的数据可直接传输给数据采集平台大屏幕显示，水质传感器上配备自动清洁装置，中间伸出清洗电机的转轴，转轴的另一端连接刷子。电机可以设定

时间和转速，这样可适应不同清洁程度的水质，比如水质污染程度大杂 质多可以设定转速快转动时间长。自动清洁装置可以有效的清除传感器 表面沾污，防止微生物的生长，极大的减少维护成本。每支连接上的传 感器配备快速插拔防水接头，拆装方便。前端的传感器罩用来保护内部 四支传感器，四周均匀的开有槽孔引入待测液体，多个小尺寸的槽孔可 以防止大的悬浮颗粒和生物对传感器探头的破坏。
功能参数：工业级防水设计，智能分析模块，数字传感器，Rs485 输出， 支持数字输出
l 可设置荧光法溶解氧、电磁式电导率、浊度、pH、ORP 传感器，适合长期在线监测，自动数据分析并将取得精确数据通过 3G/4G， APN，VPN，有线网络回传中心管理服务器。
l 所有校准参数存储在传感器内，每支探头带有防水接头，可方便插拔替换。
l 配备自动清洁装置，可以有效的清除传感器表面沾污，防止微生物的生长，更准确，更低维护。
l 一体化设计，可以同时接四个探头，测量五个参数。

，

：

pH 传感器 量程：0-14PH，精度：±0.01PH，分辨率 0.01PH，在线工业pH 电极，485 接口，防水接头，IP68
ORP 传感器 量程：-1200mV～+1200mV，精度：±3mV，分辨率：1mV，485
接口，防水接头，IP68
自动清洁刷 自动清洁刷子套件，包括电机刷子和定位装置，2 组部件，
防水接头，IP68