曾磊(無錫市錫山區(qū)水利局,江蘇無錫 214101)

感知錫山水利物聯(lián)網(wǎng)綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

曾磊(無錫市錫山區(qū)水利局,江蘇無錫 214101)

無錫市錫山區(qū)位于長(zhǎng)江三角洲腹地,江蘇省東南部,無錫市東北部。南臨太湖,北通長(zhǎng)江,由于受地理位置和自然條件的影響,常年遭受洪、澇、漬、臺(tái)風(fēng)等多種自然災(zāi)害的襲擊,給社會(huì)發(fā)展和人民生活帶來巨大影響。雖經(jīng)過多年的建設(shè),特別是近年來以治理望虞河、白屈港、錫山城區(qū)為中心的大規(guī)模防洪工程建設(shè),錫山區(qū)水利基礎(chǔ)設(shè)施得到了加強(qiáng)。但是,錫山區(qū)水利事業(yè)發(fā)展對(duì)照無錫建設(shè)特大城市的要求及錫山區(qū)中長(zhǎng)期國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,尚存在很大的差距,水利現(xiàn)代化管理水平有待大幅提高。因此,加快推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水利領(lǐng)域的應(yīng)用,促進(jìn)防汛技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展,進(jìn)一步提高防汛應(yīng)急管理能力已經(jīng)迫在眉睫。

水利 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研究

1 引言

充分利用物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù),針對(duì)以防汛為核心的多種水利監(jiān)測(cè)對(duì)象,以感知為先、傳輸為基、計(jì)算為要、管理為本,構(gòu)建感知與決策全向互聯(lián)的智慧型防汛感知網(wǎng)絡(luò),率先實(shí)現(xiàn)錫山水利監(jiān)測(cè)監(jiān)控的現(xiàn)代化和智能化,最終達(dá)到“測(cè)得準(zhǔn)、傳得快、算得清、管得好”的智慧水利。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了全面實(shí)現(xiàn)感知錫山水利的自動(dòng)化、信息化與科學(xué)化,通過建設(shè)13個(gè)水位感知點(diǎn)、10個(gè)雨量感知點(diǎn),采集數(shù)據(jù)分別發(fā)送到各圩區(qū)所屬鎮(zhèn)(街道)和錫山區(qū)水利局。各鎮(zhèn)(街道)通過防汛抗旱管理系統(tǒng)查詢、分析實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù),并為市防汛辦提供數(shù)據(jù)接口。主要建設(shè)內(nèi)容包括：錫山區(qū)信息分中心和轄區(qū)內(nèi)的水資源與防汛抗旱信息采集系統(tǒng)建設(shè),建成分中心站、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、取水量監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、地表水位監(jiān)測(cè)、雨量感知的任務(wù),建設(shè)水資源與防汛抗旱預(yù)警管理系統(tǒng)、水資源GIS綜合管理系統(tǒng)、移動(dòng)水資源信息查詢系統(tǒng)等。

2.1 JFZ-01數(shù)字雨量計(jì)

本項(xiàng)目雨量計(jì)采用當(dāng)前性能最先進(jìn)的數(shù)字雨量計(jì)——“長(zhǎng)期自記型雨量計(jì)”,傳感器、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)裝置、數(shù)據(jù)傳輸處理裝置全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化,感雨靈敏度和準(zhǔn)確度高,適應(yīng)雨強(qiáng)范圍大。儀器安裝調(diào)整方法簡(jiǎn)單,無需對(duì)感雨器進(jìn)行調(diào)整,只要它的翻斗能可靠翻動(dòng)并輸出開關(guān)量信號(hào)即可。分以下幾個(gè)步驟完成安裝：先制作基座和埋設(shè)地腳螺釘,安裝底座;然后調(diào)整計(jì)量組件及安裝測(cè)量纜和浮子;接著安裝重錘(平衡錘)和重錘纜,浮子和重錘安裝完成后,在沒有底水的情況下,浮子應(yīng)當(dāng)落在浮子桶下部,重錘應(yīng)懸掛于上方;最后安裝調(diào)試控制盒。

2.2 WFX-40型數(shù)字水位計(jì)(自纜式)

水位計(jì)采用單浮子式自收纜水位計(jì),水位計(jì)工作時(shí)井管內(nèi)只有一根測(cè)纜牽動(dòng)浮子跟蹤水位升降變化,實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)測(cè)量。首先建造觀測(cè)房(室)或防淋防盜箱,儀器可安裝在觀測(cè)房中或防淋防盜箱中,觀測(cè)房防淋防盜箱應(yīng)堅(jiān)固、不滲漏并通風(fēng)良好,具有防盜功能;然后制作安裝支承板,安裝支承板為木板或其它材質(zhì)板,其尺寸為350mm(長(zhǎng))×240mm(寬)×15mm(厚),在支承板的左前方開有直徑為φ50mm的過線孔;再安裝支承板,用4個(gè)支承柱或砌塊將支承板支起,使支承板距井口之間的高度為180-200mm,以便于投放浮子。安裝支承板時(shí),應(yīng)注意必須使儀器底板過線孔、支承板過線孔對(duì)準(zhǔn)測(cè)井中軸線。最后開箱檢查儀器,用工具打開木包裝箱取出儀器,并打開儀器防護(hù)罩,然后閱讀使用說明書并取出浮子備用。這時(shí)能觀察到儀器的重錘已用三個(gè)螺釘M1、M2、M3、固定底板上,卷揚(yáng)輪固定于支承板上,測(cè)纜已纏繞在卷揚(yáng)輪上,卷揚(yáng)纜的一端已系緊在卷揚(yáng)軸上。

2.3 YD型遙測(cè)終端機(jī)

結(jié)合該項(xiàng)目的個(gè)性化需求,我們采用了公用基礎(chǔ)平臺(tái)、個(gè)性化應(yīng)用設(shè)計(jì)的YD型遙測(cè)終端機(jī)(簡(jiǎn)稱RTU)產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸,同時(shí)考慮到各應(yīng)用部門組網(wǎng)方面的需要,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。特別適合中心對(duì)多點(diǎn),點(diǎn)多分散的中小數(shù)據(jù)量的傳輸。

2.4 單色LED3.75顯示屏

LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件,是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示系統(tǒng)。屏幕播放可使用超級(jí)解霸V8播放各種視頻,播放器默認(rèn)的窗口位置、大小與顯示屏實(shí)際顯示區(qū)域可能不吻合,需要拖動(dòng)播放窗口到顯示屏實(shí)際顯示區(qū)域內(nèi),再調(diào)整播放窗口的四個(gè)方向,使之與顯示屏實(shí)際顯示區(qū)域相同即可。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

感知錫山水利物聯(lián)網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)OS采用windowsServer 2003sp2、應(yīng)用服務(wù)采用Tomcat6.0及數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle 10.2.0g作為開發(fā)工具和平臺(tái),根據(jù)實(shí)際工作需要主要開發(fā)了數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)、防汛信息管理系統(tǒng)、防汛信息預(yù)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)防汛信息采集系統(tǒng)、雨量、水位感知點(diǎn)建設(shè)、中心站建設(shè)六大部分。

(1)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)：包括相關(guān)硬件采購(gòu)及管理系統(tǒng)的開發(fā)及系統(tǒng)集成,系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫(kù)、日志管理等基本功能。

(2)防汛信息管理系統(tǒng)：包含相關(guān)硬件(含智能終端設(shè)備)的采購(gòu)及管理軟件的開發(fā)及系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、水情日常業(yè)務(wù)管理、雨水情綜合對(duì)比分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)幫助等功能。

(3)防汛信息預(yù)警系統(tǒng)：包含相關(guān)硬件(含智能終端設(shè)備)的采購(gòu)及管理軟件的開發(fā)及系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)預(yù)警閥值設(shè)置、預(yù)警聯(lián)動(dòng)、預(yù)警信息存儲(chǔ)與查詢、分級(jí)預(yù)警等功能。

(4)實(shí)時(shí)防汛信息采集系統(tǒng)：包含相關(guān)硬件(含智能終端設(shè)備)的采購(gòu)及管理軟件的開發(fā)及系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信息存儲(chǔ)、信息接收查詢、信息顯示、信息共享等功能。

(5)雨量、水位感知點(diǎn)建設(shè)：包含土建、設(shè)備安裝、采集設(shè)備安裝、通訊設(shè)置、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等。

(6)中心站建設(shè)：包括區(qū)中心站建設(shè)和鎮(zhèn)分中心建設(shè),實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬件的安裝、配置、系統(tǒng)部署,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)集成等工作。

4 結(jié)語

本文以感知錫山水利物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)為依托,將物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)應(yīng)用于水利防汛工作中,通過此項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè),更好的體現(xiàn)了智慧水利的精神實(shí)質(zhì),為當(dāng)前的防汛工作科學(xué)決策提供了先進(jìn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。在今后的工作中,還需在以下兩方面進(jìn)行完善：一是進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)采集信號(hào)的傳輸,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性;二是進(jìn)一步做好設(shè)備的維保和系統(tǒng)的運(yùn)行記錄。