水文防盗报警监控系统设计与研究

刘华

【摘要】 水文报警防盗监控系统的主要用途是为了对下辖的水文设施进行报警防盗监控，防止有人非法进入水文，破坏或偷盗仪器设备，在各监控中心对辖区范围内的水文进行监控，本文阐述水文报警防盗监控系统设计。

【关键词】 水文监控 CDMA 3G无线传输 太阳能供电

引言：为了满足水利发展的要求，获得准确的水文信息，对水文信息进行实时监测。然而由于水文设施分散，分布范围广，而且大多设置在无人值守的地区，在监控管理上仍然存在一些薄弱环节。

一、系统功能

报警防盗监控系统能够整合各方面资源，能够快速、高效、便捷地实现水利的多级联网防盗报警资源统一管理。报警防盗监控系统实现以下功能：

1）能够对水文设施实行全天24小时监控；

2）能够对监控图像进行智能分析，发现异常情况后出触发报警，同时通过短信或彩信方式发送到值班人员智能手机，要求报警具备高准确率，能在各监控点根据需要进行监控；

3）水文分布范围广，离城市比较远，通过CDMA实现图像的3G无线传输；

4）水文地处偏僻，没有市电供应，使用太阳能供电解决系统供电问题；

5）监控中心能够对所有监控点的情况根据需要进行监控、录像回放、智能检索等操作；

6）实现分级网络架构，上级监控中心能够查看和管理所辖范围内所有图像。

二、系统设计

报警防盗监控系统主要由报警防盗前端系统、3G无线传输系统、各监控中心系统和太阳能供电系统等四部分组成。水文报警防盗监控系统组网示意图如图1所示。

前端监控站负责对视频图像的采集、编码、传输以及报警信号的采集。

监控中心负责对所辖区域内前端监控点视频图像、报警信号的汇聚，并转发给相关单位及上级部门，同时对重要的录像和报警进行备份。中心有权对前端系统实施管理、控制，能够调阅前端录像、控制摄像机云台操作等。

2.1报警防盗前端系统

前端系统主要由视频监控系统、音频系统、安全防范系统等组成，实现对水文现场视音频及各种入侵报警信息采集、处理、监控等功能。视频监控系统包括常规视频监控及智能视频分析。音频系统包括监听及广播。安全防范子系统通过前端视频处理单元进行接入。拓扑图如图 2所示。

2.2 3G无线传输系统

前端监控站与监控中心的实现方式如下图3所示，在每个前端监控站配备一台3G路由器，并给该路由申请一个固定IP，由3G路由器上传视频信号至监控中心，监控中心要求同样有固定的IP。3G路由器支持EVDO、 WCDMA、TDSCDMA等多种网络制式并且出于数据、图像传输安全性的考虑，无线网络要采用VPN的方式构建虚拟专网。

国内3G网络的比较：

1）联通WCDMA（HSPA）网络理论上，下行速率可达到14.4Mbit/s（上网卡目前为7.2M，手机一般为3.6M，视不同的芯片处理能力不同而不同）；上行速率可达5.76Mbit/s。

2）移动TD-SCDMA：移动TD网络理论上，下行速度峰值可达2.8Mbit/s，上行速度峰值也可达384kbit/s。

3）电信CDMA2000 EVDO：电信EV-DO网络理论上，下行速度峰值可达3.1Mbit/s，上行速度峰值可达1.8Mbit/s。

3.3监控中心系统

监控中心系统是为水利行业用户量身定制的视频监控软件，采用模块化设计，部署方便，操作简便，还可根据行业自身管理要求和监控现状做进一步的定制开发，充分体现监控安全防范管理的效率。

3.4太阳能供电系统

由于水文设施分散，分布范围广，而且大多设置在无人值守的地区，无法供应电力，因此取电的最便捷的方式为太阳能供电。由于水文安装的仪器设备要求24小时运行，因此需要高可靠的供电系统。

太阳能供电系统主要由太阳能电池板、蓄能电池、充放电控制器等构成。太阳能电池板选型应首先符合相应的质量标准和国家标准，针对不同的外场设备能耗和工程地域的气候资源情况，采取因地制宜最优化设计策略，正确选配太阳能组件，保证在工程地域最小日照时间的月份也能使系统获得足够的太阳能能源。蓄能电池选型针对外场设备系统电源要求，工程地域气候条件及系统续航能力以最安全设计原则综合配比，在最长的持续阴雨天气的情况下也能保证重要负载的电量供应。充放电控制器选型应为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。

结语：水文防盗报警监控系统建成后可以将所有数据信息通过运营商3G无线传输网络进行传输，能够在各监控中心对管辖范围内的水文进行查看和管理，并能报警联动，实时把图片、报警信息发送到相关人员智能手机，实现水文信息进行实时监测。

参 考 文 献

[1]王鲁江.基于CDMA 1X技术的水文监测系统研究[J].福建电脑，2011年第3期：117-118.

[2]吴秋兰，梁勇，张承明，葛平俱.基于GPRS的无线水文自动测报系统的设计[J].计算机工程，2007，1（02）：280-282.

[3]廖利芳，张劲松，李文耀.基于GPRS的水文数据采集系统的设计[J].光通信研究，2007年第1期：48-50.