才茂通信水文水利无线数据监测系统应用方案

▋概述

根据水利部及地方相关标准，针对不同的水利工程项目类型，结合其工程建设管理的需要，建设面向项目参建单位的水利工程项目建设管理平台，规范水利工程项目的建设。通过对每个地区水文监测站的建立，建立一些无人值守的水文监测点，以监测到更广泛的水文水利的数据情况，包括对水流速度、水面高度、水质、流量、潮位、降水量等数据的采集和传输。水文水利监测系统是一套由水文遥测系统和计算机通信网络组成的水文计算机防汛监测系统组成，可以通过设立在各个水文监测点的数据采集单元和无线4G/3G RTU通信模块及网络通信系统将各监测点搜集的水文信息及时传送到水利局。   

▋水文水利监测系统介绍

在原有的水文监测点的基础上，各地的水文监测站纷纷建立了一些无人值守的水文监测点，以监测更广泛的水文和水利的情况，能够获取到水流速度、水面高度、水质、流量、潮位、降水量等数据。
  水文遥测系统和计算机通信网络组成的水文计算机防汛监测系统，可以通过设立在各个水文监测点的数据采集单元和无线RTU模块及网络通讯系统将各监测点搜集的水文信息及时传送到水利局或防汛指挥部，供防汛调度决策使用。
  水文与防汛监测系统由流域管理中心、分中心(各县市)监测站、现场水文遥测单元构成一套三级网络。系统的建成，将改善水文信息的收集、传递和处理手段，缩短数据收集和预报作业所需的时间，提高信息收集和传递的可靠性，提高流域防汛信息处理能力的效率。
流域管理中心通过计算机局域网或广域网与各地分中心监测站之间进行数据传输，每隔一段时间对各分中心监测站的数据进行收集。

▋系统组成

1、本系统主要由以下几部分组成：

◆ 监控中心：（水文遥测系统和计算机通信网络组成的水文计算机防汛监测系统）

◆ 通信网络:（基于移动、电信、联通三个运营商的通信网络平台）

◆ 数据远传通道（无线远程4G/3G RTU网络通信传输设备）。

◆ 采集仪器仪表：（监测站由雨量计、液位计、水位计、潮位计、风向风速计、水位计等监测仪器和采集器或PLC组成作为水文监测）

监测站由雨量计、闸位计、水位计、潮位计等监测仪器和采集器或PLC+DTU模式组成作为水文监测工作站，通过4G/3G无线方式和水利局等监测中心保持实时的数据交换，并能实现状态采集和遥控输出，终端数据能在第一时间内传送到数据中心，给数据中心就可以实时的监测水文遥测系统的工作状态，并能判断各设备是否正常工作等。4G/3G传输方式在后续的项目可方便扩充，应用灵活方便，增减自如，对整个工程造价起到非常重要的作用。

监测站通过无线4G/3G通信模式接受数据中心的管理，中心与各水文遥测单元正常采集数据外，还可对各监测单元进行远程组态配置，修改设定。

各水文遥测单元根据防汛水文监测要求，安装在河流、水库的指定地点，以野外无人值守方式工作，配备一台数据采集单元、4G/3G RTU和雨量计、水位计、风向风速计等水文监测仪表，中心可实时对监测站实施控制，任意设定测试时段，校准机时上下一致；系统供电一般都需具有双电源系统和蓄电池以及太阳能电池，停电时太阳能电池自动供电，确保正常有效工作。对山区和距离较远的监测点，还有遥测中继站，能接受并转发信号，亦由太阳能电池供电，保持长期可靠运行。

▋系统用途 
1、建立一个综合水文监测系统，每隔一段时间就可对全流域的水文信息进行一次数据收集，及时准确地掌握流域水文情况。　　

2、在汛期，对各地的雨量和水位的涨落趋势进行准确定位，为防汛决策提供了可靠的资料和依据，使有关部门能及时采取对策，化解险情。　　

3、系统采用模块化结构，可方便扩充，且具有远程诊断功能，安装维护方便。 将远端采集点的数据实时、可靠地发送到各级监控中心。并接收各级监控中心的控制指令。随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了利用无线4G/3G数据传输终端（RTU）来实现远程的数据采集及控制，它是一种不限距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信方式，采用厦门才茂通信的CM550系列4G/3G RTU，可以为水文水利系统的远程数据传输通信提供良好的解决方案。

▋系统特点

◆ 准确性：

计量数据报告的及时、准确；运行状态数据的无丢失；运行资料的可处理，可追踪；：

◆ 可靠性：

全天候运行；传输系统独立完整；维护操作方便；

◆ 经济性：

用户可以利用无线4G/3G远程监控网络平台还有进行无人值守监测终端站点实现远程采集、传输和控制，直接减少人工投入成本；

◆ 广泛性：

选用了广泛性的4G/3G无线网络远传技术和成熟稳定的智能化终端加上独特的数据处理控制技术。系统功能的扩展性强；

◆ 互换性和拓展性：

系统统一规划，分步实施，随时可以扩充压力、流量的信息监测。

▋才茂CM550系列4G/3G RTU 产品介绍     

才茂CM550系列智能无线远程测控终端(以下简称无线RTU）是厦门才茂通信科技有限公司经过多年的实践及工程应用，为满足市场需求而自主研发的集数据采集、远程控制与无线通讯功能为一体的无线终端控制产品。该系列产品集成了模拟信号采集，开关量输入，开关量输出，脉冲计数，支持以太网通信，串口通信，RS485通信和4G/3G/2G无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入各种传感器、标准变送器信号、仪表等输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，是实施无线测控的最好选择。CM550系列采用高性能的工业级32 位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台设备提供在线维持技术，保持数据终端永久在线，保存数据链路任何时候畅通，实现高速、稳定、可靠的数据采集和控制功能。 

l接口丰富 协议全面

RTU系列产品具备多达8路开关量/模拟量输入，6路计数器输入， 4 路数字量输出， 4 路继电器输出， 2 路 PWM 输出接口，支持RS232/RS485接口，可选TTL/422/USB/RJ45以太网/Zigbee/GPS接口；接口更加丰富，组网更加灵活。

除支持常用的TCP/IP通信协议外，同时支持标准Modbus协议，可直接接入各类组态软件或其他用户平台软件。

l功能强大 性能稳定

多中心支持：支持双数据中心备份及多数据中心（8 个）接受数据，最大支持发送中心达256 个；

超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型号内存不同），有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失；

▋水文水利监测系统组网实施

方案一：中心采用ADSL等Internet公网连接，采用公网固定IP服务的。
此种方案向先Internet运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。监测点终端RTU直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。 

方案二：中心采用ADSL等Internet公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。
客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监测点终端RTU先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。 

方案三：中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP
(1) 客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司4G/3G网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。
(2)为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于4G/3G专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。
(3)用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。
(4)用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。
(5)移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。此种方案无论实时性，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。 

▋方案应用总结

根据行业监管部门对水利基建项目建设与管理的需要，建设面向行业监管部门的水利建设项目监督管理平台，着重对水利工程质量监督情况、工程进度进展情况以及工程的统计分析情况等进行监管，帮助水利行业监管部门全面掌握管理范围内的水利基建项目建设全过程管理工作动态和总体情况。