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一、概述

成都市窨井數(shù)量多，分布區(qū)域廣，雖然成都市政排水部門有巡視人員定期巡查，但是無法24小時對每個窨井做到實時監(jiān)控，一旦有污水溢滿的情況出現(xiàn)，事故響應時間無法保證，窨井阻塞、溢滿不及時處理會嚴重影響老百姓日常生活。

  城市窨井液位監(jiān)測系統(tǒng)軟件是整個窨井液位監(jiān)測系統(tǒng)解決方案的核心組成部份，對窨井液位監(jiān)測儀、無線液位變送器等前端窨井監(jiān)測的感知數(shù)據(jù)進行匯集、展示、分析；系統(tǒng)可以跟進預警需求及業(yè)務要求制定多級報警機制，根據(jù)報警等級不同而展現(xiàn)不同的報警方式，并進行顏色提示、聲音提示、短信推送、電話撥號等報警推送方式，對城市窨井液位數(shù)據(jù)監(jiān)測分析，為內(nèi)澇分析、淤堵分析提供數(shù)據(jù)支撐。

窨井環(huán)境特點：無電源、潮濕、腐蝕性強、信號弱，不是普通RTU可以勝任，石家莊圣啟科技針對此種特殊環(huán)境，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)目前發(fā)展前景，研發(fā)出采用NB-IoT通訊的電池供電產(chǎn)品：NB-IoT窨井水位監(jiān)測終端，防護等級IP68，配合石家莊圣啟科技自主研發(fā)的超低功耗水位計，完全適應窨井的特殊惡劣環(huán)境，尤其是NB-IoT采用窄帶技術(shù)，使它的穿透性比2G、3G、4G網(wǎng)絡都強，保證數(shù)據(jù)傳輸非常穩(wěn)定。

第二部分

城市窨井監(jiān)測終端

1、產(chǎn)品簡介

窨井水位可直觀準確的反映城市排水管道的運行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測是智慧排水的重要組成部分，窨井內(nèi)通常比較潮濕、無法供電、信號質(zhì)量較差，水位監(jiān)測難度很大。窨井水位監(jiān)測終端是一款集水位監(jiān)測、支持無線通訊、IP68防護、電池自供電等功能于一體的智能設備，能夠完美適應窨井監(jiān)測環(huán)境。

排水管理部門通過窨井水位監(jiān)測軟件可全面掌握排水管網(wǎng)的充滿度，有效支撐排水管網(wǎng)的日常運維工作和汛期排澇聯(lián)動。

窨井水位監(jiān)測終端

2、產(chǎn)品功能

  信息采集：采集窨井水位數(shù)據(jù)和井蓋開關狀態(tài)（擴展功能）；

       通訊方式：支持4G/3G/2G、NB-IoT多種通訊方式；

       供電方式：電池自供電,無需外接電源；

       防護等級：IP68，防潮、無懼浸泡；

智能報警：水位數(shù)據(jù)越限、井蓋狀態(tài)異常，自動上傳報警信息；

  遠程管理：支持遠程參數(shù)設置、設備維護。        

窨井水位監(jiān)測終端主要包括無線通訊部分和水位測量部分，并可擴展井蓋狀態(tài)監(jiān)測功能。水位測量部分可以采用投入式水位計、超聲波水位計或雷達水位計，根據(jù)項目需求進行選擇。 

如圖，

3、三種水位計對比

窨井水位監(jiān)測終端應用拓撲圖  

4、產(chǎn)品特點

   （1）IP68防護等級，無懼窨井惡劣環(huán)境 

   窨井水位監(jiān)測終端采用工業(yè)級設計，防護等級達到IP68，能夠適應井下濕度高、易浸泡、冷熱交替、污水腐蝕等惡劣環(huán)境。     

（2）支持多種通訊方式，滿足各種監(jiān)測現(xiàn)場

   窨井下信號質(zhì)量本來就差，而且每個監(jiān)測點的網(wǎng)絡覆蓋情況也不盡相同，為解決這一難題，窨井水位監(jiān)測終端支持4G/3G/2G、NB-IoT等多種通訊方式，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇最合適的通訊方式。

（3）電池自供電，超低功耗運行

為應對無供電環(huán)境，窨井水位監(jiān)測終端采用了電池自供電設計，超低的運行功耗、“休眠+喚醒”的工作模式，使得電池壽命可達3-5年。

（4）遠程維護，操作更方便

   可遠程修改數(shù)據(jù)采集、上報頻率，并對設備進行維護、診斷、升級，減少運維人員的工作難度，操作更方便。如圖示，

5、主要技術(shù)參數(shù)

6、監(jiān)測軟件

 窨井液位監(jiān)測終端具備手機APP監(jiān)測，隨時掌握窨井液位異常情況，隨時隨地查看監(jiān)測點信息、無線液位變送器運行狀態(tài)，可通過APP查看監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄、告警記錄等，支持通過微信小程序進行窨井液位監(jiān)測。

城市窨井對于城市排水管道的安全運行關系重大，城市窨井水位直觀準確地反映城市排水管道安全運行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測系統(tǒng)也是這些年全國各地智慧城市大數(shù)據(jù)項目的重要組成部分。

第三部分

窨井水位及井蓋監(jiān)測系統(tǒng)

1、系統(tǒng)概況

   窨井是雨/污水排水管網(wǎng)的必要構(gòu)筑物，是方便日常檢查、預防和疏通管道堵塞的重要設施。

 窨井水位及井蓋監(jiān)測系統(tǒng)窨井內(nèi)安裝監(jiān)測設備，實時監(jiān)測液位、流速、流量等指標，數(shù)據(jù)越限自動報警，通過4G/NB-IoT無線網(wǎng)絡將現(xiàn)場信息遠傳至監(jiān)控中心軟件。

 該系統(tǒng)幫助排水管理部門全面動態(tài)了解管網(wǎng)運行情況和變化規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)淤堵、污水溢流等現(xiàn)象，以便快速做出管道疏通、排澇防汛響應。為排水管網(wǎng)安全、健康運行提供有力保障，同時為管網(wǎng)運行調(diào)度、養(yǎng)護管理、改造設計提供有效的數(shù)據(jù)支撐，提升排水管網(wǎng)信息化管理水平。

系統(tǒng)可擴展水質(zhì)監(jiān)測、井蓋移位監(jiān)測、有害氣體濃度監(jiān)測、視頻監(jiān)控、壓力監(jiān)測等。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

（1）感知層

無線液位變送器、液位監(jiān)測儀位于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的最底層，通過傳感網(wǎng)絡獲取感知信息。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的核心，是信息采集的關鍵部分。

（2）網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層是數(shù)據(jù)通信的核心，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕ǖ?，網(wǎng)絡層主要采用NB-IoT通信網(wǎng)絡，具備覆蓋廣、連接多、速率快、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點。

（3）通信服務層

通信服務層由物聯(lián)網(wǎng)設備管理平臺組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯集與管理，為管網(wǎng)監(jiān)測平臺及其他應用平臺提供專業(yè)、便捷的數(shù)據(jù)接口服務。

（4）應用層

應用層為窨井液位監(jiān)測系統(tǒng)平臺及第三方應用平臺，為運維部門、管線權(quán)屬單位等相關部門提供數(shù)據(jù)展示、決策分析等信息服務。

如圖示。

3、系統(tǒng)組成

◆ 現(xiàn)場監(jiān)測設備構(gòu)成：

  窨井監(jiān)測RTU: DATA-6220/6216B（電池供電、IP68防水型RTU）

  水位檢測設備：投入式液位計（也可選用超聲波液位計及其他液位計）

  井蓋狀態(tài)檢測設備：行程開關（限位開關）

◆ 系統(tǒng)實現(xiàn)說明 

  （1）行程開關安裝于井蓋下方，井蓋蓋上時剛好觸碰到行程開關的觸頭；當井蓋被移動時，行程開關的觸頭狀態(tài)發(fā)生變化（如由“開”到“閉”），并把這個狀態(tài)變化信號通過線纜輸出給窨井監(jiān)測RTU。

  （2）投入式水位計的探頭安裝于窨井底部并牢牢固定，實時檢測窨井內(nèi)的水位數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過線纜輸出給窨井監(jiān)測RTU。

  （3）正常情況下，窨井監(jiān)測RTU定時（時間間隔可設）將井蓋狀態(tài)和水位數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA/4G/NB-IoT網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)測中心；當井蓋狀態(tài)發(fā)生變化或水位數(shù)據(jù)超過預設的報警值時，窨井監(jiān)測RTU則實時向監(jiān)測中心上報報警信息。

   （4）中心的排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)軟件動態(tài)顯示各窨井的水位數(shù)據(jù)和井蓋狀態(tài)，提供查詢、統(tǒng)計、分析功能，并通過彈窗、提示音、短信等多種形式提示報警信息。

4、系統(tǒng)功能

  ★ 監(jiān)測管網(wǎng)重要節(jié)點窨井水位，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)淤積、堵塞現(xiàn)象。

      ★ 監(jiān)測窨井井蓋狀態(tài)，井蓋丟失、移位等異常發(fā)生時立即報警。

      ★ 及時提供管網(wǎng)運行預警信息，為應急防汛工作提供決策依據(jù)。

      ★ 診斷排水管網(wǎng)中的瓶頸管段，為管網(wǎng)改造提供依據(jù)。

      ★ 為評估低洼、易澇區(qū)域的排水能力提供分析數(shù)據(jù)。

      ★ 追溯管網(wǎng)運行歷史狀況，輔助進行事故分析。 

5、系統(tǒng)特點

  ◆ 專業(yè)設備

    IP68防水、電池自供電、微功耗運行。

  ◆ 多樣功能

    可根據(jù)具體需求靈活調(diào)整功能、增減監(jiān)測項。

  ◆ 兼容性強

    對下可匹配各類檢測儀表、感知設備；

    對上可通過OPC、數(shù)據(jù)庫等形式對接其它應用平臺。

  ◆ 維護方便

    窨井監(jiān)測RTU支持遠程參數(shù)設置、遠程設備維護。 

6、主要設備組成

（1）、監(jiān)測現(xiàn)場（單個測點）

（2）、監(jiān)測中心

第四部分

可視化云平臺

可視化監(jiān)管云平臺是以大數(shù)據(jù)存儲、運算、展現(xiàn)作為目的，利用云計算將數(shù)據(jù)快速處理和加工成各種數(shù)據(jù)報表，及時向有關人員提供數(shù)據(jù)信息服務，并提供相應的業(yè)務支持和管理功能。

1、通過GPRS網(wǎng)絡遠程監(jiān)測水位

   選用投入式水位計和水位監(jiān)測終端監(jiān)測現(xiàn)場水位，并通過GPRS網(wǎng)絡將水位數(shù)據(jù)傳送給排水管理處分控中心。為靈活布設測點、不受供電條件限制，建議選用太陽能供電型水位監(jiān)測終端。

2、通過4G/5G網(wǎng)絡遠程監(jiān)控實時視頻 
   此種方式下，選用視頻攝像機和視頻監(jiān)控終端監(jiān)控現(xiàn)場實時視頻，并通過4G/5G網(wǎng)絡將監(jiān)控視頻傳送至監(jiān)測分控中心。為了降低運營費用，可選擇只在汛期實施無線視頻監(jiān)控。

3、大數(shù)據(jù)分析

對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總、分析，構(gòu)建水力分析模型，準確獲取管網(wǎng)液位數(shù)據(jù)，進行淤堵及內(nèi)澇分析等。

4、數(shù)據(jù)查詢

實現(xiàn)對系統(tǒng)中無線液位變送器的監(jiān)測數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、電池電壓等信息查詢，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)報表打印，可實現(xiàn)日、周、月、季度報表生成。

5、GIS一張圖

運用GIS技術(shù)，將窨井液位監(jiān)測點位通過一張圖直觀展示，可清晰、直觀展示各個監(jiān)測點分布信息，實時掌握區(qū)域范圍內(nèi)的無線液位變送器點位情況。

6、趨勢分析

對無線液位變送監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢分析，形成趨勢曲線，可實現(xiàn)日、周、月、季度趨勢分析。