基于工业级4G RTU物联网智慧水利解决方案

一、方案背景      

      水是生命不可或缺的一部分，水资源是关系到国计民生的基础资源，我国存在水资源短缺、南涝北旱、水污染加剧和水土流失严重等众多水问题，随着全国信息化基础设施建设的不断推进，物联网技术的推广、网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，以及各种信息处理、识别与跟踪技术的出现，全程数字化、网络化的监控系统优势愈发明显，其高度的开放性、集成性和灵活性为水利监控系统和设备的整体性能提升创造了必要的条件，为了能更好的合理利用水资源，“智慧水利”应运而生。

     才茂通信作为国内物联网安全研究方向的领军团队，是较早的涉及水利行业开发和实施的企业之一，立足水利行业信息化的发展，结合公司自身的技术优势和水利行业经验，结合水利业务安全要求高、空间跨度大、野外作业多等特点，运用物联网等高新技术，提供了全面的智慧水利解决方案。  

二、方案介绍      

◆ 1.何为“智慧水利”？

“智慧水利”是在水利信息化的基础上高度整合水利信息资源并加以开发利用，通过物联网技术、无线宽带、云计算等新兴技术与水利信息系统的结合，实现水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程运用和管理的效率和效能。“智慧水利”涵盖了水文、水质、水资源、供水、排水、防汛防涝等方面，是通过各种信息感测设备，测量雨量、水位、水量、水质等水利要素，通过无线终端设备和互联网进行信息传递，以实现信息智能化识别、定位、跟踪、监控、计算、管理、模拟、预测和管理。

◆ 2.系统介绍

    不同项目针对性开发的“智慧水利”整套解决方案，由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端可监视和采集水位、压力、流速等各种数据，供控制中心分析和决策使用，提高工作效率，保证引水质量，满足灌区的用水量的需求。

    水利智能监控平台按照物联网的架构分为传感层、网络层、业务层，痛痛过集成平台进行业务和数据的融合，并通过标准的控制指令进行设备进行控制，实现水利的智能监控。

水源井监控设备|水源井监控终端|水源井自动化监控设备|水源地远程监测设备

◆ 3.实现功能

    1. 能够实时自动采集监测点的水位、流量等数据，用于实时监控和统计分析，监控数据能够长时间保存，供历史查询。

    2. 当监测的水位超过了一定警戒高度，或水位上涨的速度过快时，能够及时地提醒用户，并通过短信、邮件、声音警报等方式保证用户的感知。

    3. 集成视频监控功能，用户能够对重要监测点通过摄像设备实时监控，分屏显示多个监测点的现场情况，并可以回放监控录像。

    4. 采用友好简单的用户操作界面，集成GIS地图，用户能够在地图上概览各个监控点的水文闸口信息，并能够实现放大、缩小、显示详细信息等地图基本功能。

    5. 集成远程提放闸设备，用户可以在系统界面上看到各个闸口的当前状态和附近水文的详细数据，根据工作需要对闸口进行远程提放操作。

    6. 能够对监控数据做趋势分析、统计、报表查询，为用户展示各监控点1个月、24小时、1小时内等各个时间段上的水文趋势图和告警分析图。

    7. 管理员用户可以对系统中的监测点、监控设备、用户、角色、机构等基础信息进行维护，真正做到系统所有的基础数据都是可维护、可扩展的。

    8. 提供严格的权限控制，分为功能权限和数据权限。不同角色的用户，能够使用不同的系统功能；用户所属的组织不同，也使用户能够看到不同的数据范围。

    9. 为系统维护人员以及管理员用户提供维护工具，为系统管理员和运维人员的日常维护工作提供指引和记录。

    10.系统采用分层次、模块化架构实现系统良好的可扩展性，为以后的系统升级。

    水利智能监控平台按照物联网的架构分为传感层、网络层、业务层，痛痛过集成平台进行业务和数据的融合，并通过标准的控制指令进行设备进行控制，实现水利的智能监控。

◆ 4.方案整体

各层功能描述：

    设备接入层：提供统一的设备通信协议的接口适配

    数据采集及控制层：提供各种数据的采集及调度策略，以及设备控制信息收发的调度策略

    数据处理层：提供采集上来的数据进行数据格式化为统一的数据格式，并且进行原始数据入库，计算告警等

    数据汇聚层：提供原始数据的汇总及关联分析

    数据存储层：提供数据的物理存储

    业务逻辑层：提供数据的基础服务以及业务逻辑数据的组织及计算

    应用服务层：提供前台客户端软件的各种业务逻辑的服务接口

    对外接口层：提供对外界系统的统一服务接口层面

前端方案

    前端系统主要由视频监控系统、网络设备、网关、传感器、闸门控制设备等各种设备组成，实现对自然水域和水利工程现场视频及各种水位、流量信息采集功能，以及控制闸门提放的功能。

后端软件

◆ 5.系统特点

    1. 基于标准的物联网三层架构，易扩展、可扩容弹性大、稳定。

    2.引入传感网安全机制，传感节点发送的信息经过加密，不容易被破解并利用；具有节点认证安全机制，不容易被仿冒节点。

    3.实时监控功能强大，不仅能从数据上实时监控水位、流量等水文信息，还能够通过视频监控到现场的实际情况。

    4.具备远程控制功能，能够远程灵活地控制闸门的提放，省去了大量人工成本。

    5.数据分析和告警功能齐全，能够及时地为用户提供警示情报和趋势分析。

    6.系统界面简便友好，操作简单，采用地图、图表等多种形式向用户直观地展现用户需要的内容。

7.权限控制严密，能够对用户的操作权限和数据权限进行双重控制。

◆ 6.产品优势

    1、可靠性：主要设备及元器件（包括组态软件）采用国内外著名公司产品。

    2、先进性：采用先进的图像监控和工业自动化控制技术，在同类项目中,要求达到国内先进水平。

    3、经济性：系统的建设以适用为主,性能价格比高，实用性强。

    4、开放性和可扩充性：系统硬件和软件均采用模块化、结构化、标准化,便于系统功能的扩充和系统的互联。主要系统设备满足可拆卸重组要求。

    5、易操作性、可维护性：系统的操作要简单,维护管理方便。

    6、监控系统具有有效的抗雷电、抗强电、抗电磁干扰措施：能在潮湿、振动、灰尘等恶劣环境下正常运行。对系统的信号传输采用可靠的保护措施。