• 方案背景

随着城市化进程的加快、水需求的不断增加以及气候变化带来的极端天气，传统的水资源管理方式已无法满足高效、可持续发展的需求。在这种背景下，信息化技术的应用能够大幅提升水利管理的效率，实现对水资源的精准监控和调度。
随着大数据、云计算、物联网（IoT）和人工智能（AI）等信息技术的快速发展，水利信息化建设不仅仅是简单的数据采集和处理，而是通过构建智能化的水利管理系统，推动水资源的高效利用与管理。通过实时数据监测和分析，可以增强对水环境的预警能力和应急管理能力，提高对极端天气事件的反应速度。
水库大坝作为重要的水利基础设施，在水资源配置、防火减灾中发挥至关重要的作用。随着我国经济发展对水资源需求的增大，其作用也将愈发明显。水库大坝在发挥重要作用的同时，因其自身安全性所导致的溃坝洪水风险问题，也会给相关地区带来潜在的安全隐患；尽管事故发生的概率非常低，但其失事后果严重，灾难性破坏，可能造成巨大的生命、财产和环境损失。
2021年3月23日《国务院办公厅关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》（国办发〔2021〕8号）和2021年9月22日国务院常务会议均明确要求，加快推进水库除险加固，加强雨水情和安全监测预警设施建设，健全常态化管护机制，确保2025年底前全部完成现有病险水库除险加固建设任务。
水利信息化建设的必要性日益凸显，其目标是通过信息技术的应用，实现水资源的精准管理和高效利用，以应对当前和未来的水资源挑战，促进社会经济的可持续发展，并保障生态环境的健康与安全。因此，制定一套科学、系统的水利信息化建设方案具有重要的现实意义和深远的影响。
 

• 建设依据

  水利厅文件《水利部办公厅关于报送“十四五”小型水库雨水情测报和安全监测设施实施方案以及2021年度实施计划的通知》要求：小（1）型水库和重要小（2）型水库安全监测设施全覆盖，监测设施实现与水利相关业务系统对接，及时共享信息。
所有小（1）型水库及坝高7米以上的小（2）型水库都要有雨水情测报设施；
所有小（1）型水库和坝高15米以上的小（2）型水库都要有安全监测设施；
没有设施新建、已经设施升级、够用设施整合。
监测要素包括：
雨水情中的降水量和库水位
大坝安全监测中的渗流量、渗流压力和变形
视频和图像
本方案编制依据的主要规程规范及条例如下：
（1）《中华人民共和国水库大坝安全管理条例》中华人民共和国国务院令第77号，1991年3月22日”
（2）水利部《小型水库安全管理办法》水安监〔2010〕200号2010年5月31日，“重要小型水库应设置必要的安全监测设施”。
（3）水利部办公厅《水利部办公厅关于进一步加强小型水库安全管理工作的通知》办建管函（2018）385号”
（4）《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）
（5）《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）。
（6）《混凝土坝安全监测技术规范》SL601-2013
（7）《国家三角测量规范》（GB/T17942-2000）；
（8）《混凝土坝安全监测技术规范》（SL601-2013）；
（9）《降水量观测规范》（SL21-2015）；
（10）《国家一二等水准测量规范》（GB／T12897-2006）；
（11）《水位观测标准》（GB／T50138-2010）；
（12）《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）；
（13）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；
（14）《大坝安全监测仪器安装标准》（SL231-2012）；
（15）《大坝安全监测系统验收规范》（GB/T22385-2008）；
（16）《水库大坝安全评价导则》（SL258-2017）；
（17）《水利水电建设工程验收规程》（SL223-2008）；
（18）《工程测量规范》（GB50026-2015）；
（19）《建筑物防雷设计规范》（GB50027-2010）；
（20）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）；
（21）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2016）；
（22）《水利水电工程测量规范》（SL197-2013）；
（23）《土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》（GB/T13606-2007）；
（24）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）；
（25）《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T5211-2019）；
（26）《混凝土大坝监测资料整编办法》（DL-T5209-2018）；
（27）水库水库大坝相关设计、施工、管理资料。
 

• 解决方案概述

3.1系统概述
    本系统为了解决水库河道信息化建设，将从以下几个方面说明：整体建设网络规划，站点建设网络规划，雨水情系统，大坝监测系统，闸门控制系统，泵站监控系统，视频图像系统，系统平台等。
通过各子系统的组合，经过统一的调度业务平台，实现水利信息化的建设。

3.2系统拓扑


3.3系统实现功能

• 雨水情监测：实现水库水位、雨量、流量动态监测，预留水质、水温、气象要素扩展。
• 坝体安全监测：大坝渗压、渗流监测、坝体沉降监测、表面位移监测，可扩展裂缝监测，白蚁监测等。
• 远程控制：实现闸门的远程监测，远程控制以及闸门的自动运行。
• 视频监控：在大坝、溢洪道等重要部位进行图像和视频采集，重点监视大坝全貌，兼顾水尺、坝前水面、溢洪道进出口、坝体渗漏等部位的动态视频信息。也可定时拍照、远程抓拍上传图片。
• 监测信息预警：越限报警：当监测数据超出设定的阈值时；故障报警：监测设备故障、供电异常、通信中断；通过抓拍、平台软件、短信通知等方式进行预警，为防汛指挥调度提供辅助决策。
• 多平台上报：多平台多协议上报数据，实现省市县联级管理。
• 多协议支持：支持标准水文、水资源、MQTT、环保等对上通信规约/协议，以及其它通讯协议可定制化。
• 多通讯方式支持：支持4G、5G、北斗卫星、NB-IoT等先进的无线传输方式，可以不受空间和地域的限制，减少布线所带来的巨大工作量，保证传输的稳定、可靠、及时。同时也支持传统有线传输，有利于原有线路利用，节省成本。

   

四、现场感知设备建设

4.1雨水情监测站
4.1.1雨量监测布设
小（2）型、小（1）型水库设置1个坝上雨量监测站，对流域面积超过20Km²的增设1个雨量计监测站。
4.1.2水位观测布设
小型水库坝址上游设置1个人工观测水尺和1个自动监测水位计，满足人工观测库水位与自动观测库水位及对比校核作用。
4.1.3视频监控布设
工程视频监视采用网络监控摄像机进行视频图像采集传输，实现对大坝、溢洪道、放水涵等建筑物运行情况的监视。视频监视点应重点监视大坝全貌、水位尺、溢洪道进（出）口、放水涵出口、坝后渗漏等，宜设置在大坝、溢洪道、放水涵等监视条件好的位置。
4.1.4布设要求

1. 降雨量观测点周围应空旷、平坦，不受突变地形、树木和建筑物等影响；
2. 降雨量观测点布设应满足面雨量计算精度要求；
3. 坝上降水量观测点与库水位观测站宜协调布设。
4. 根据现场情况，可单独部署降雨量测站、库水位测站、视频监控站、一体式水位雨情测站。

4.1.5雨水情监测站设备
在监测点安装雨水情监测终端，里面装有雨水情专用遥测终端机（即RTU），直接与水位计（雷达水位计、浮子水位计、压力式水位计）、雨量筒、摄像头等仪器连接。通过5G/4G/北斗/光纤等通讯网络，根据设定的测试时间间隔自动上报监测数据（如液位，雨量等）到监测中心的数据管理系统服务器。

现场安装示意图（雷达水位计）
4.1.5.1遥测终端RTU

水库雨水情监测终端，内部集成核心高级型遥测终端机。4G全网通讯，具有RS485，RS232、开关量等丰富的采集接口，支持水位计、雨量计、流量计等各类仪表传感器的接入。为远距离设备的智能监测、边缘计算、远程控制、AI智能分析等应用提供数据传输通道。
终端内部配套有供电系统元器件，防雷模块，根据现场情况支持市电或太阳能供电。该终端可以广泛用于水库、灌区、河道等水利系统的远程在线监测，远程控制等信息化远程在线测控系统中。技术参数如下：

1. 供电电源：7-30VDC。
2. 最大功率：≤4.2W。
3. 峰值电流：≤350mA/12V。
4. 静态休眠电流：≤16mA/12V。
5. RS485：4路（隔离通道），用于连接通讯仪表。
6. RS232：1路，用于连接通讯仪表；TTL：1路，用于连接LoRa主机，串口屏设备
7. 开关量采集：2路，用于开关量/脉冲状态采集。
8. 摄像机支持：支持标准onvif协议的网络摄像机，支持标 准的RS485串口摄像机。
9. 网口：5 路，1路WAN口用于连接外网，4路LAN口用于连接 摄像头或其他上网设备
10. 天线接口：1个4G天线、2个WIFI天线、1个LoRa天线
11. SIM 卡：4G全网通
12. TF 卡：最大支持 128G 本地存储。
13. USB 接口：可接U盘（可用于升级设备固件，支持即插即 用）
14. 工作环境：温度：-30℃～+80℃ 湿度：0～95%（无凝露）
15. 数据导出：支持本地导出、远程导出
16. 通讯：支持中国移动、联通、电信 LTE/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/GDMA/GSM 等多种制式。
17. 其他功能：断点续传、远程升级

4.1.5.2雷达水位/流速计

此传感器可检测水流速、水位高度，流速计使用雷达技术实现简单、快捷的非接触式水面流速测量，非接触式雷达测流系统测速时设备不受污水腐蚀，不受泥沙影响。采集流体表面流速，并通过模型计算得到过水断面平均流速，再接水位计测得的水位以及断面信息算出过流断面面积，从而利用公式流量=平均流速×过流断面面积×修正系数得到流量，其中修正系数是根据实际测量环境得到的标准值进行计算得到。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，防水设计可用于室外。技术参数如下：
 

1. 供电:DC10-30V
2. 最大功耗:1.3W
3. 工作温度:-40℃~+60℃，0%RH~95%RH(非结露)
4. 测速发射频率:24.00~24.25GHz
5. 测速范围:0.1~20m/s
6. 测速精度:±2%
7. 速度分辨率:0.01m/s
8. 测距发射频率:76GHz~81GHz
9. 测距范围:0.1~65m(仅测量水位时最大量程)
10. 测距精度:±1mm
11. 测距分辨率:1mm
12. 使用高度:0~5m

4.1.5.3气泡水位计

气泡式水位计是一种精度水位传感器。它由活塞泵产生的压缩空气流经测量管和气泡室，进入被测的水体中，测量管中的静压力与气泡室上的水位高度成正比。气泡式水位计先后测定大气压和气泡压力，取两个信号之间的差值，计算出气泡室上面的水位高度。此设备具有以下优点：非接触式测量，精度高、稳定性好、维护方便；安装便捷，无需建测井，且不受水面漂浮物的影响；具有零点自动校正功能，可完全消除零点漂移误差；通过外接温度传感器，可有效补偿液体比重受温度变化的影响；具有模拟输出和数字通讯接口，方便用户使用；配置LCD显示屏和输入键盘，直观显示即时水位，操作灵活；自动清洗功能，确保导气管畅通；采用Modbus通讯协议，方便与各种数据采集设备对接；吹起引压装置采用曲柄连杆活塞泵，延长水位计使用寿命。技术参数如下：

1. 供电电源：10-30VDC
2. 待机电流：≤1mA
3. 平均电流：≤10mA （测量间隔1分钟，RS485或SDI-12输出）
4. 量程：20m/30m/40m/50m/60m可选，70-100m可定制
5. 分辨率：1mm
6. 精度补偿：支持温度补偿及纬度补偿
7. 测量精度：0.03%F.S.
8. 最大水位变化率：60cm/min
9. 测量间隔：1分钟—24小时可设置
10. 通讯接口：RS 485或SDI-12
11. 模拟量输出：4～20mA/0～5V
12. 测量管规格：内φ3/外φ8
13. 测量管壁厚：不小于φ5
14. 温度传感器：NTC 103 （选配件）
15. 测量介质：水（江、河、湖泊、地下水等），特殊液体可定制
16. 工作温度：-20～80℃
17. 储存温度：-40～85℃
18. 环境湿度：小于98%

4.1.5.4翻斗式雨量计

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。技术参数如下：

1. 雨量计筒直径：Φ200mm
2. 分辨率：0.1mm/0.2mm/（可选）
3. 刃口锐角：40°～45°
4. 输出方式：脉冲型、485可选
5. 工作温度：0～50℃
6. 工作湿度：<95%(40℃)
7. 储存温度：-40～125°C
8. 储存湿度：＜80%（无凝结）
9. 测量误差：≤±2%
10. 雨强范围：0mm～4mm/min允许通过最大雨强8mm/min
11. 供电范围:4.5~30V
12. 最大功耗:0.24W
13. 供电电源：10-30VDC

4.2大坝安全监测

大坝安全监测简图图示
4.2.1渗流监测
4.2.1.1渗流监测点的布设
渗流监测包括渗流压力监测、渗流量监测、水质分析等。
最大坝高处设置1个监测横断面，每个横断面不少于3个渗流压力监测点。根据大坝实
际情况，对有渗流安全隐患的大坝，另外设置1~3个监测横断面，每个横断面不少于3个
监测点。
坝后存在渗漏明流的，应设置 1 个渗漏量测点，有分区需 求的可增设测点。渗漏量监
测根据渗流量大小和汇集排水条件，可采用量水堰计或雷达流量计，实现渗流自动化监测。
水质监测定点采样现场观测分析法及在线监测法。

4.2.1.2大坝安全监测终端

此监测终端是一款采用高性能处理器、Linux操作系统的大坝安全数据监测系统。监测
终端内部集成振弦采集器，主要适用于单线圈振弦式仪器(传感器)输出的频率信号及温度采
集，如振弦式渗压计、振弦式测缝计、振弦式应变计、振弦式钢筋计等仪器或传感器。可满
足同时测量孔隙水压力、流量、温度等参数，支持定制参数组合；具备远程监控功能，支持
RS485 串口设备数据采集，支持4~20模拟信号采集、开关量信号采集、继电器控制输出；
具有数据记录，存储和显示本地数据功能及超标预警、主动上报、远端传输等功能。
此监测系统具有抗干扰能力强、可靠性好，智能集成化程度高、测量精度高，安装、运
行、维护方便等特点。为主管部门提供监测对象的安全监测与预务，掌握监测对象的健
康状态。为监测对象的日常养护、管理和突发事件应急处置发挥重大作用。技术参数如下：

1. 电源参数：8-28VDC（默认电源模块）12VDC
2. 通道数：默认8通道，16通道、24通道、32通道振弦信号采集接口可选
3. 传感器类型：单线圈，振弦式
4. 振弦激励电压：12VDC/24VDC（默认12VDC）
5. 振弦采集方式：扫频激励
6. 测量速度：平均≤3秒/周期（8路，包括频率和温度）
7. 其它接口：2路RS485、2路RS232、2路DI、2路模拟量采集
8. 冗余功能：可扩充接入、土压力、水位等数据。
9. 状态监测：支持断电、采集设备故障的监测功能
10. 缓存：支持离线缓存，在线续存
11. 频率采集量程：400-6000Hz
12. 分辨率：0.01Hz
13. 精度：±0.05Hz
14. 模数信号采集量程：160F~36000F
15. 温度信号类型：热敏电阻信号(温度)
16. 量程/范围：-40℃—+100℃
17. 分辨率：0.1℃
18. 温度精度：±0.5℃
19. 存储容量：不少于10万条记录
20. 显示模式：7寸触摸屏
21. 通信形式：串行接口，RJ45网口，4G/5G无线传输
22. 轮询方式：本地定时采集，支持modbus协议设置
23. 串行接口：RS485，默认速率9600bps，通讯参数可自行设置
24. 以太网接口：通讯速率默认10Mbps
25. 工作环境：温度-40~+80℃湿度≦98%Rh，无凝露
26. 系统防感应雷电强度：500W-1500W

4.2.1.3振弦式渗压计

振弦式渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的渗透(孔隙)水压力，并可同步测量埋设点的温度。振弦式渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用，渗压计为全不锈钢结构，灵巧体积，可方便放置在需要测量的狭小部位。振弦式渗压计具有参数识别功能。技术参数如下：

1. 量程：0.1-4MPa（可选）
2. 分辨率：0.025%F.S
3. 拟合精度：≈0.1%F.S/0.5%F.S
4. 测温范围：-40～+80℃
5. 灵敏度：±0.1℃
6. 测温精度：±0.5℃
7. 修正系数b：≈0.10 KPa/℃
8. 耐水压：测量范围1.2倍
9. 绝缘电阻：≥50 MΩ

4.2.1.3量水堰计

量水堰计采用磁致伸缩传感器作为液位测量，具有分辨率高、稳定性好、性能可靠、响应速度快、线性测量、永不磨损、工作寿命长等特点。量水堰计测出堰上水头，再根据堰槽(三角堰、梯形堰、矩形堰等)经验公式计算出流量。

1. 测量范围：0mm～500mm(量程自选)
2. 灵敏度：≤0.01mm
3. 测量精度：≤0.1%F.S
4. 输出信号：RS485
5. 报文方式：自报/召测
6. 调试方式：地址码和波特率自设定
7. 绝缘电阻：≥50Ω
8. 储存温度：-30℃～+70℃
9. 供电电源：10-30VDC

4.2.2变形监测
4.2.2.1变形监测点的布设
根据大坝实际运行情况，对存在变形隐患的大坝，设置变形监测，包括沉降及水平位移监测。变形监测在坝顶设置一个监测纵断面，坝肩外侧相对稳定的位置设置一台GNSS基准站，根据实际情况在坝顶设置2-3个GNSS监测站。GNSS 形变监测站的基准站和观测站按一定数量比例进行布设，即每1台基准站对应N台观测站，观测站分布于基准站周围，以基准站为核心，通过实时数据对比监测区地表形变，一般一个监测基准站能够覆盖方圆数公
里以内的监测点，具体布设数量视现场情况及设备性能而定。
基准点是变形监测的基准，基准点应设在监测区变形影响范围以外，通视条件良好、比较稳定且方便使用的位置。

50. 高度角 15°内无成片障碍物；
50. 离高压输电线、变压器等信号干扰物 200m 以外；
50. 离无线电发射台、电视发射台等强信号源 400m 以外；
50. 远离震动源（如铁路、公路等）50m 以上；
50. 基准站基础应相对稳固，最好建在稳定的基岩上或冻土层以下 2m；
50. 站点附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响；
50. 距离测区 5km 以内为宜，尽量靠近数据传输网络。

土建示意图
4.2.2.2 GNSS位移监测站

GNSS位移监测站是我公司推出的一款低功耗，低成本、高性能的GNSS普适型接收机，是一款高度集成的一体的低功耗普适监测接收机，适用于野外滑坡、矿山地质灾害、水库大坝以及公路边坡领域位移监测。
具有以下特点：可单北斗系统定位，也可多系统联合定位； 支持外接各类传感器，支持阀值触发报警； 无线通讯丰富，支持4G、NB-IoT、LORA、蓝牙等多种通讯； 支持云服务功能，可实现远程管理及监测； 支持快速安装，上电自启动； 8GB内存，数据支持循环存储； 轻巧的一体化及IP68防水防尘设计，可适应野外环境。技术参数如下：

1. 静态精度：水平精度：±   (2.5+0 .5 × 10-6  ×D) mm；垂直精度：±   (5.0+0 .5 × 10-6  ×D) mm
2. 动态精度：水平精度：±   (8.0+ 1.0 × 10-6 ×D) mm；垂直精度：±   (15.0+ 1.0 × 10-6 ×D) mm
3. 接收信号类型：BEIDOU B1/B2/B3 、GPS L1/L2/L5  、GLONASS G1/G2 、GALILEO E1/E5a/E5b 全系统 全频点
4. 数据采样频率：1Hz/2Hz/5Hz/ 10Hz/20Hz 可选
5. 接口通讯方式：RS232 ，4G/NB-IoT//电台通讯
6. 工作温度：-40 ℃ ~85 ℃
7. 工作湿度：95%RH  无凝露
8. 防护等级：IP68
9. 冲击/震动：可抗击 2m   自由跌落
10. 供电方式：12 ~36V  直流宽电压供电
11. 差分数据：RTCM3 .2
12. 电压文波：100mvp-p(max)

4.2.2.3静力水准仪

磁致伸缩位移(液位)静力水准仪是利用磁致伸缩原理开发的一款液位测量仪器，采用非接触测量方式，寿命长，环境适应强，不需要定期标定和维护;产品为绝对量输出，重启不需要归零;具有高精度、高稳定性、高可靠性和高重复性的技术特点，采用标准RS485-MODBUS通讯信号输出。磁致伸缩静力水准仪是结构安全监测首选仪器，通过测量各个测点与基点间相对高度的变化来分析计算出沉降值，具有整机尺寸小、安装简易、更换方便，户外安装温漂影响小、防水性好、防雷击等特点。
磁致伸缩静力水准仪沉降监测系统应用于地基、基坑、隧道、轨道、高铁、公路、山体、边坡、大坝、电站、基塔、大型储灌、房屋建筑等基础设施沉降长期监测场合。技术参数如下：

1. 测量介质:水、防冻液，硅油
2. 测量形式:磁致伸缩原理
3. 量程:0~100mm 0~300mm 0~500mm量程可订制
4. 温度量程:-40~100℃
5. 综合精度:±0.1%FS(含温漂)
6. 分辨率:0.01mm
7. 输出信号MODBUS-RTU
8. 供电:12VDC(12-30VDC)
9. 补偿温度:-20~50℃
10. 介质温度:-40~85℃
11. 环境温度:-40~80℃
12. 电气连接:四芯防水航空插头
13. 防护等级:IP67
14. 外壳材料:航空铝合金，氧化处理
15. 过程连接:10mmPU管(10*6.5)

4.2.2.4大坝/建筑白蚁监测


白蚁病害智慧监测站是一款专门为检测和防范白蚁危害而设计的先进设备。它融合了现代传感器技术、物联网技术和数据分析算法，能够实现对白蚁活动的精准监测和及时预警，为保护建筑物、园林景观及其他重要设施免受白蚁侵害提供有力保障。产品参数如下：

1. 通讯模组：4G全网通支持移动/联通/电信
2. 供电：内置大容量锂亚电池使用寿命≥8年
3. 续航时间：续航时间≥3年
4. 通讯协议：默认MQTT 标准协议，其他协议可定制（RESTHTTP/TCP/IP/DDS/JMS等）
5. 防护等级：PCB电子仓防护等级IP68
6. 巡检：内置RFID支持非接触PDA蚁情巡检（选配）
7. 定位：内置高精度北斗定位精度M级（选配）
8. 倾斜：内置高精度倾斜传感测量精度0.1°（选配）
9. 温湿度精度：±0.1℃   ±2%RH
10. 工作温度：工作温度-30-70℃
11. 外观材质：材质HDPE防腐寿命≥10年
12. 诱导饵料：数量6
13. 电子触发：数量2
14. 可维护性：支持便捷模块化维护更换饵料、电子仓。
15. 工作电压：2.5V-3.6V

4.3闸门控制系统
4.3.1闸门自动化控制系统介绍
闸门自动化监控综合管理系统主要是通过计算机监控系统检测所到达闸门的上\下游水位、上游流域的来水流量、库区的库容、闸门荷重、闸门启闭状态与开度、图像信息自动化采集与传输，达到能够在监控中心远程控制闸门启闭以及闸门手自动控制;并通过实时图像监测可以直观了解闸门的运行工况以及周边环境。
通过闸门开度仪实时采集闸门的开度，通过闸门荷重仪实时采集闸门荷重。操作员通过该软件系统直接控制闸门，提高了自动化控制程度，并减少了闸门动作过程中的人工误差。 结合远程图像监控系统，将闸门现场的图像信息和数据信息在同一操作界面上直观的显示出来，互为印证。完成了在操作界面上的所见即所得，所得即所见的双重保证。通过设置上限水位或下限水位，可选择多种方式有效的提示操作员，操作员可在此时进行自主的操作。



闸门组态界面展示
闸门自动化控制系统，以“无人值守”为设计原则，采用SCADA系统结构，通过传感技术、自动化控制技术、计算机软硬件技术、网络通信技术等，为用户提供了一套既可现地对闸门进行控制，也可远程通过计算机进行闸门启闭的自动化控制系统，该闸控系统可接入渠道水位信号、流量信号，或现场视频信号等，能够将水位、流量、视频画面等与闸控系统集中显示在一个软件画面中，使得远方操作更加可视，达到无人值守、统一调度的目标。
闸门远程控制系统应用领域有：水利、水库、灌区、河道、干渠、明渠。
闸门控制系统包括一台主控计算机、一台现地工控机、多套LCU柜。
主控计算机是指可直接发出操纵指令的计算机（内置上位机软件），显示各种信号(水力、水位、温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状态的计算机，通常是PLC/单片机等。主机发出的指令先给下位机，下位机再按这个指令解释成相应的时序信号，直接控制相关设备。计算机不时地将设备状态数据(通常是模拟量)读出，转化成数字信号反馈给计算机，形成闭环。
4.3.2闸门自动化控制系统组成

系统设计应保证在施工过程中，能够远程、实时的对闸门进行控制，并且保证对闸门状态的实时监控。因此，本系统主要利用了 CAN 总线的方法进行各组件的连接，系统的组成部分主要包括:闸门、启闭机、监控单元、集中控制中心。
从功能层次上来说，系统主要由计算机监控层与控制层两部分构成。计算机监控层的核心组成为计算机传输线缆;控制层的核心组成为 pc 控制单元。
主控制器主要是对闸门启闭机的开关进行控制，在检测水位的同时采集相关设备的参数确保闸门的有效控制能够按照设定的流程完成，另外，还保留了手工操作启闭机的功能，这样做是为了在设备遇到突发情况时，能够及时的进行处理。通常情况下，主控级和单元控制级构成了控制系统的重要组成部分，在控制中心，主控级借助计算完成对闸门和参数的控制与设定，单元控制级则负责对数据进行采集与判断，响应主控级的控制指令。

闸门控制系统拓扑图

五、系统网络建设

4.1 区域专网建设
4.1.1网络建设概述

专网（Private Network）是为特定用户或组织提供的专用通信网络，通常用于高安全性、高可靠性和高性能的数据传输需求。专网可以通过多种通信技术组合构建，以满足不同应用场景的需求。
综合利用裸纤、专线、4G/5G和北斗卫星导航系统，可以构建一个高可靠性、高灵活性和高安全性的专网。例如，可以使用裸纤作为骨干网络，专线作为分支线路，4G/5G提供移动接入，北斗提供高精度定位和授时服务。这种综合解决方案能够满足不同场景的多样化需求。
通过合理组合和配置裸纤、专线、4G/5G和北斗卫星导航系统，可以构建一个强大的专网，满足高安全性、高可靠性和高性能的数据传输需求。这种综合解决方案不仅适用于传统的固定网络需求，还能够支持移动和广域覆盖的通信需求。

专网拓扑示意图
4.1.2站点-管理中心网络架构
4.1.2.1 概述
在构建一个多个站点与管理中心互通的网络架构时，需要考虑网络的高可靠性、安全性、性能和可扩展性。以下是一个典型的网络架构，包括多个站点之间的互通以及这些站点与管理中心之间的连接。

4.1.2.2 网络架构设计原则
高可靠性：确保网络在任何情况下都能持续运行。
安全性：保护数据和系统免受未授权访问和攻击。
高性能：保证数据传输的效率和速度。
可扩展性：便于未来增加新的站点或扩展网络容量。
4.1.2.3.网络架构组件
站点（Site）：分布在不同地理位置的办公地点或业务节点。
管理中心（Central Management Center, CMC）：负责集中管理整个网络的核心设施。
4.1.2.4站点之间的互通
站点之间的互通通常通过以下几种方式实现：

1.裸纤/专线连接

裸纤：提供高带宽、低延迟的点对点连接，适用于数据中心互联或关键业务站点之间的连接。
专线：运营商提供的专用线路，确保数据传输的安全性和稳定性。
2.VPN（Virtual Private Network）

IPSec VPN：使用加密技术在公共网络上创建安全的通信隧道，适合远程办公站点之间的连接。
SSL VPN：基于SSL协议的VPN，提供更灵活的访问控制和更高的安全性。
3.4G/5G网络

4G/5G：提供广域覆盖和高移动性，适合需要灵活移动接入的站点。
4.1.2.5站点与管理中心之间的互通
站点与管理中心之间的互通需要确保数据传输的高效性和安全性。通常采用以下方式：

1.核心网络

中心节点：在管理中心设置核心路由器和交换机，提供骨干网络连接。
站点接入：每个站点通过专线或VPN接入核心网络，确保数据传输的稳定性和安全性。
2.网络冗余设计

双链路冗余：在关键站点和管理中心之间设置多条备份链路，确保网络的高可靠性。
负载均衡：通过负载均衡设备分散流量，提高网络性能和可用性。
3.安全措施

防火墙：在每个站点和管理中心部署防火墙，防止未授权访问和网络攻击。
入侵检测系统（IDS）/入侵防御系统（IPS）：实时监控和防范网络威胁。
数据加密：使用强加密算法保护数据传输的安全性。
4.1.2.6管理中心的功能
管理中心作为整个网络的核心，需要具备以下功能：

1.集中管理

网络管理：通过网络管理系统（NMS）集中监控和管理所有站点的网络设备。
安全管理：集中管理防火墙、IDS/IPS等安全设备，确保整个网络的安全性。
2.数据处理与存储

数据中心：管理中心可以设置数据中心，集中处理和存储来自各个站点的数据。
备份与恢复：实施数据备份和灾难恢复计划，确保数据的安全性和可用性。
3.业务支持

应用服务：在管理中心部署关键业务应用服务器，提供集中化的业务支持。
远程访问：通过VPN等技术支持远程办公和移动办公人员的安全访问。
4.1.2.7网络架构示例


4.2站点感知网络建设
4.2.1站点网络概述

50. 感知设备：感知设备可使用有线连接，4G/5G/北斗等无线通讯。
50. 机房：机房内部署专用服务器，包括业务服务器，数据库服务器，视频服务器，防火墙，核心交换机设备，服务器部署专用业务系统，系统采用B/S或C/S架构，能采集现有所有设备数据，并且具备扩展性。
50. 网络：现场内网和互联网打通，现场采集数据能流转到上级部门服务器，也能调用其他部门/单位数据，用户能通过VPN连接到内网服务器，远程处理业务。网络使用专线网络，4G/5G使用APN专网接入，保证数据安全。

4.2.2站点网络拓扑

• 现场其他感知设备建设

6.1大坝建筑白蚁监测
6.1.1白蚁监测介绍
白蚁病害智慧监测装置主要用途包括市政公益设施、文物建筑、住宅小区、古树名木、水库大坝等区域的白蚁病害实时监测。
白蚁病害智慧监测站是一款专门为检测和防范白蚁危害而设计的先进设备。它融合了现代传感器技术、物联网技术和数据分析算法，能够实现对白蚁活动的精准监测和及时预警，为保护建筑物、园林景观及其他重要设施免受白蚁侵害提供有力保障。
6.1.2白蚁监测系统介绍
白蚁病害智慧监测站是采用白蚁喜欢吃的食物为诱饵，诱引白蚁取食，取食过程中触发预警装置，由预警装置发出预警信号到监控中心平台，平台经过数据处理后，平台展示相应的预警信息，同时通过预警短信或预警电话的方式通知负责人。负责人通知白蚁防治专业人员，对预警的监测装置进行检查，如发现活体白蚁，则采用专用饵剂进行诱杀，达到预防和控制的目的。
白蚁病害智慧监测装置由白蚁喜食饵料、自动监测电子仓和特制外壳组成。主要可分为表面安装型、普通地埋型和水利地埋型三种规格。

白蚁监测系统拓扑图
6.1.3白蚁监测设备介绍

6.1.3.1产品特点
遵照“预防为主，防治结合，区域控制”原则，实现实时在线监测。
（1）24小时实时在线监测，做到早发现；
（2）远程监测控制，足不出户，蚁情尽在掌握；
（3）WEB云平台和微信小程序多平台展现，便于管理查看；
（4）无需开仓监测，效率高，破损率低。
（5） 监测和治理相结合。监测装置预留药物通道，发现白蚁后，放入灭治诱剂，诱杀白蚁直至整巢灭亡，做到早治理；
（6） 自动监测预警预报，减少人工漏查漏报。
（7） 监测装置具备超低功耗，实现超长（三年以上）在线监测，同时支持温湿度监测，用于监控周边环境参数，便于后期分析白蚁的生存环境。
（8） 支持北斗定位，不开盖NFC人工巡检，倾斜角度测量,此为选配功能；
（9） 支持多数据中心数据对接（可定制）。
6.1.3.2技术参数
通讯模组：4G全网通支持移动/联通/电信
供电：内置大容量锂亚电池使用寿命≥8年
续航时间：续航时间≥3年
通讯协议：默认MQTT 标准协议，其他协议可定制（RESTHTTP/TCP/IP/DDS/JMS等）
防护等级：PCB电子仓防护等级IP68
巡检：内置RFID支持非接触PDA蚁情巡检（选配）
定位：内置高精度北斗定位精度M级（选配）
倾斜：内置高精度倾斜传感测量精度0.1°（选配）
温湿度精度：±0.1℃   ±2%RH
工作温度：工作温度-30-70℃
外观材质：材质HDPE防腐寿命≥10年
诱导饵料：数量6
电子触发：数量2
可维护性：支持便捷模块化维护更换饵料、电子仓。
工作电压：2.5V-3.6V
6.2水库保护区电子界桩系统
6.2.1电子界桩系统概述

智能电子界桩区桩是主要应用于保护区内的核心保护区、一般控制区等关键地点安装先进的监控监测设备。该产品综合集成了位置信息、感光器件、温湿度器件、视频采集模块、无线通讯模块，运用姿态传感、红外入侵、可见光图像传感等复合传感与人工智能（AI）技术精准监测界桩倒伏与人员入侵现象，再利用自组网、NB-IoT等无线通信接入云端，实现现场数据实时回传，方便管理人员实时掌控界桩姿态、现场环境、越界统计等信息。


6.2.2电子界桩系统介绍
电子界桩内置监测模块，实现数据处理、采集、存储、传输一体化，实现远程无线数据传输；结合智能界桩监测系统，实现数据接收、分析处理、实时监控、预警管理、数据分析、参数设置等功能。该套系统分为三部分，分别是：感知层、网络层、应用层。

感知层：该终端安装在界桩上方，通过界桩监测器对界桩的管理、界桩健康情况进行监测，作用是收集界桩数据后通过无线网络传输到服务器；

网络层：网络层通过无线通讯模块/NB-IoT/4G网络进行连接，上传到云平台上。

应用层：应用层通过云服务平台系统，方便使用者对界桩数据进行调取。系统自动对界桩异常区域进行告警，同时可以将信息进行对外发布。

电子界桩系统拓扑图
6.2.3电子界桩介绍
6.2.3.1产品特点

50. 界桩状态监测：界桩姿态实时监测，可监测倾倒、震动现象；
50. 环境监测：可对现场环境包括温度、湿度、照度、紫外等要素进行数据采集；
50. 卫星定位：三模卫星导航定位，支持北斗、GPS、GOLNASS卫星系统定位，可实现坐标异常预警；
50. 自主供电：自主独立供能，利用环境光高效收集与存储技术，可实现设备户外的长效自主供能；
50. 无线组网：4G/N 3-loT无线组网，可实现远程云端连接；
50. 远程控制：支持远程云端连接、配置、查询。
50. 平台可视化：在地图中根据区域查询不同位置的界桩信息、了解界桩分布状况。
50. 可长时间工作，弱光供电、低功耗传感;
50. 入侵红外感应、计数统计;
50. 可视化物联网云平台，支持远程升级维护、设备统一管理
50. 电源能耗自动控制。

6.2.3.2技术参数

50. Ø设备尺寸：15CMX15CMX120CM
50. Ø设备材质：镀锌板+双色喷塑
50. Ø倾斜量程：XYZ三轴90°
50. Ø倾斜精度：静态0.1° 动态0.5°
50. Ø温度监测：监测范围 -40℃～+80℃；
50. Ø湿度监测：监测范围 0～100%；
50. Ø通讯方式：4G无线
50. Ø定位方式：GPS/北斗
50. Ø供电方式：太阳能供电
50. Ø工作温度：-20~80℃
50. Ø相对湿度：0%～99%
50. Ø防水级别：IP56
50. Ø配置：支持APP通过蓝牙本地配置

七、智慧水利数字化平台

7.1平台概述
智慧水利数字化平台是专为小型水库在线监测开发的物联网平台，平台分为web端和移动端，主要包括水库监管一张图、水雨情数据分析、水库大坝数据总览、报警查询管理、视频监控、巡检管理等功能模块，可根据项目不同定制不同功能，可部署在云端或者本地服务器，支持二次开发，数据流转。



7.2web端平台各板块展示

闸门控制组态页面

白蚁监测页面

电子界桩页面

大坝安全监测页面

首页设备预览

设备管理

数据分析/历史纪录

报警管理

巡检管理/上报