感知锡山水利物联网综合系统的设计与研究

曾磊(无锡市锡山区水利局,江苏无锡 214101)

感知锡山水利物联网综合系统的设计与研究

曾磊(无锡市锡山区水利局,江苏无锡 214101)

无锡市锡山区位于长江三角洲腹地,江苏省东南部,无锡市东北部。南临太湖,北通长江,由于受地理位置和自然条件的影响,常年遭受洪、涝、渍、台风等多种自然灾害的袭击,给社会发展和人民生活带来巨大影响。虽经过多年的建设,特别是近年来以治理望虞河、白屈港、锡山城区为中心的大规模防洪工程建设,锡山区水利基础设施得到了加强。但是,锡山区水利事业发展对照无锡建设特大城市的要求及锡山区中长期国民经济发展的需要,尚存在很大的差距,水利现代化管理水平有待大幅提高。因此,加快推进物联网技术在水利领域的应用,促进防汛技术及产业的大发展,进一步提高防汛应急管理能力已经迫在眉睫。

水利 物联网 系统设计 研究

1 引言

充分利用物联网等新一代信息技术,针对以防汛为核心的多种水利监测对象,以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本,构建感知与决策全向互联的智慧型防汛感知网络,率先实现锡山水利监测监控的现代化和智能化,最终达到“测得准、传得快、算得清、管得好”的智慧水利。

2 系统结构设计

为了全面实现感知锡山水利的自动化、信息化与科学化,通过建设13个水位感知点、10个雨量感知点,采集数据分别发送到各圩区所属镇(街道)和锡山区水利局。各镇(街道)通过防汛抗旱管理系统查询、分析实时采集的数据,并为市防汛办提供数据接口。主要建设内容包括：锡山区信息分中心和辖区内的水资源与防汛抗旱信息采集系统建设,建成分中心站、网络系统、应用软件系统、通信系统、取水量监测、地下水位监测、地表水位监测、雨量感知的任务,建设水资源与防汛抗旱预警管理系统、水资源GIS综合管理系统、移动水资源信息查询系统等。

2.1 JFZ-01数字雨量计

本项目雨量计采用当前性能最先进的数字雨量计——“长期自记型雨量计”,传感器、数据采集存储装置、数据传输处理装置全部实现数字化、智能化,感雨灵敏度和准确度高,适应雨强范围大。仪器安装调整方法简单,无需对感雨器进行调整,只要它的翻斗能可靠翻动并输出开关量信号即可。分以下几个步骤完成安装：先制作基座和埋设地脚螺钉,安装底座;然后调整计量组件及安装测量缆和浮子;接着安装重锤(平衡锤)和重锤缆,浮子和重锤安装完成后,在没有底水的情况下,浮子应当落在浮子桶下部,重锤应悬挂于上方;最后安装调试控制盒。

2.2 WFX-40型数字水位计(自缆式)

水位计采用单浮子式自收缆水位计,水位计工作时井管内只有一根测缆牵动浮子跟踪水位升降变化,实现水位自动测量。首先建造观测房(室)或防淋防盗箱,仪器可安装在观测房中或防淋防盗箱中,观测房防淋防盗箱应坚固、不渗漏并通风良好,具有防盗功能;然后制作安装支承板,安装支承板为木板或其它材质板,其尺寸为350mm(长)×240mm(宽)×15mm(厚),在支承板的左前方开有直径为φ50mm的过线孔;再安装支承板,用4个支承柱或砌块将支承板支起,使支承板距井口之间的高度为180-200mm,以便于投放浮子。安装支承板时,应注意必须使仪器底板过线孔、支承板过线孔对准测井中轴线。最后开箱检查仪器,用工具打开木包装箱取出仪器,并打开仪器防护罩,然后阅读使用说明书并取出浮子备用。这时能观察到仪器的重锤已用三个螺钉M1、M2、M3、固定底板上,卷扬轮固定于支承板上,测缆已缠绕在卷扬轮上,卷扬缆的一端已系紧在卷扬轴上。

2.3 YD型遥测终端机

结合该项目的个性化需求,我们采用了公用基础平台、个性化应用设计的YD型遥测终端机(简称RTU)产品。网络平台实现数据信息的透明传输,同时考虑到各应用部门组网方面的需要,在网络结构上实现虚拟数据专用网。特别适合中心对多点,点多分散的中小数据量的传输。

2.4 单色LED3.75显示屏

LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件,是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。屏幕播放可使用超级解霸V8播放各种视频,播放器默认的窗口位置、大小与显示屏实际显示区域可能不吻合,需要拖动播放窗口到显示屏实际显示区域内,再调整播放窗口的四个方向,使之与显示屏实际显示区域相同即可。

3 系统软件设计

感知锡山水利物联网综合管理系统OS采用windowsServer 2003sp2、应用服务采用Tomcat6.0及数据库采用Oracle 10.2.0g作为开发工具和平台,根据实际工作需要主要开发了数据接收处理系统、防汛信息管理系统、防汛信息预警系统、实时防汛信息采集系统、雨量、水位感知点建设、中心站建设六大部分。

(1)数据接收处理系统：包括相关硬件采购及管理系统的开发及系统集成,系统主要实现监测数据接收、数据校验、数据存储入库、日志管理等基本功能。

(2)防汛信息管理系统：包含相关硬件(含智能终端设备)的采购及管理软件的开发及系统集成,实现在线监测、水情日常业务管理、雨水情综合对比分析、统计报表、系统设置、系统帮助等功能。

(3)防汛信息预警系统：包含相关硬件(含智能终端设备)的采购及管理软件的开发及系统集成,实现预警阀值设置、预警联动、预警信息存储与查询、分级预警等功能。

(4)实时防汛信息采集系统：包含相关硬件(含智能终端设备)的采购及管理软件的开发及系统集成,实现基础信息存储、信息接收查询、信息显示、信息共享等功能。

(5)雨量、水位感知点建设：包含土建、设备安装、采集设备安装、通讯设置、系统联调等。

(6)中心站建设：包括区中心站建设和镇分中心建设,实现相关硬件的安装、配置、系统部署,数据存储、数据安全、系统集成等工作。

4 结语

本文以感知锡山水利物联网综合应用系统为依托,将物联网等新一代信息技术应用于水利防汛工作中,通过此项目的开发建设,更好的体现了智慧水利的精神实质,为当前的防汛工作科学决策提供了先进的数据依据。在今后的工作中,还需在以下两方面进行完善：一是进一步优化数据采集信号的传输,提高数据的准确度、稳定性;二是进一步做好设备的维保和系统的运行记录。