一、概述

成都市窨井?dāng)?shù)量多，分布區(qū)域廣，雖然成都市政排水部門(mén)有巡視人員定期巡查，但是無(wú)法24小時(shí)對(duì)每個(gè)窨井做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦有污水溢滿的情況出現(xiàn)，事故響應(yīng)時(shí)間無(wú)法保證，窨井阻塞、溢滿不及時(shí)處理會(huì)嚴(yán)重影響老百姓日常生活。

  城市窨井液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件是整個(gè)窨井液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案的核心組成部份，對(duì)窨井液位監(jiān)測(cè)儀、無(wú)線液位變送器等前端窨井監(jiān)測(cè)的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集、展示、分析；系統(tǒng)可以跟進(jìn)預(yù)警需求及業(yè)務(wù)要求制定多級(jí)報(bào)警機(jī)制，根據(jù)報(bào)警等級(jí)不同而展現(xiàn)不同的報(bào)警方式，并進(jìn)行顏色提示、聲音提示、短信推送、電話撥號(hào)等報(bào)警推送方式，對(duì)城市窨井液位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(diǎn)：無(wú)電源、潮濕、腐蝕性強(qiáng)、信號(hào)弱，不是普通RTU可以勝任，石家莊圣啟科技針對(duì)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(cè)終端，防護(hù)等級(jí)IP68，配合石家莊圣啟科技自主研發(fā)的超低功耗水位計(jì)，適應(yīng)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(luò)都強(qiáng)，保證數(shù)據(jù)傳輸非常穩(wěn)定。

第二部分

城市窨井監(jiān)測(cè)終端

1、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

窨井水位可直觀準(zhǔn)確的反映城市排水管道的運(yùn)行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測(cè)是智慧排水的重要組成部分，窨井內(nèi)通常比較潮濕、無(wú)法供電、信號(hào)質(zhì)量較差，水位監(jiān)測(cè)難度很大。窨井水位監(jiān)測(cè)終端是一款集水位監(jiān)測(cè)、支持無(wú)線通訊、IP68防護(hù)、電池自供電等功能于一體的智能設(shè)備，能夠適應(yīng)窨井監(jiān)測(cè)環(huán)境。

排水管理部門(mén)通過(guò)窨井水位監(jiān)測(cè)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(yùn)維工作和汛期排澇聯(lián)動(dòng)。

窨井水位監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)狀態(tài)（擴(kuò)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(wú)需外接電源；

       防護(hù)等級(jí)：IP68，防潮、無(wú)懼浸泡；

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

  遠(yuǎn)程管理：支持遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、設(shè)備維護(hù)。        

窨井水位監(jiān)測(cè)終端主要包括無(wú)線通訊部分和水位測(cè)量部分，并可擴(kuò)展井蓋狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。水位測(cè)量部分可以采用投入式水位計(jì)、超聲波水位計(jì)或雷達(dá)水位計(jì)，根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行選擇。 

如圖，

3、三種水位計(jì)對(duì)比

窨井水位監(jiān)測(cè)終端應(yīng)用拓?fù)鋱D  

4、產(chǎn)品特點(diǎn)

   （1）IP68防護(hù)等級(jí)，無(wú)懼窨井惡劣環(huán)境 

   窨井水位監(jiān)測(cè)終端采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，能夠適應(yīng)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(cè)現(xiàn)場(chǎng)

   窨井下信號(hào)質(zhì)量本來(lái)就差，而且每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況也不盡相同，為解決這一難題，窨井水位監(jiān)測(cè)終端支持4G/3G/2G、NB-IoT等多種通訊方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇最合適的通訊方式。

（3）電池自供電，超低功耗運(yùn)行

為應(yīng)對(duì)無(wú)供電環(huán)境，窨井水位監(jiān)測(cè)終端采用了電池自供電設(shè)計(jì)，超低的運(yùn)行功耗、“休眠+喚醒”的工作模式，使得電池壽命可達(dá)3-5年。

（4）遠(yuǎn)程維護(hù)，操作更方便

   可遠(yuǎn)程修改數(shù)據(jù)采集、上報(bào)頻率，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、診斷、升級(jí)，減少運(yùn)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(cè)軟件

 窨井液位監(jiān)測(cè)終端具備手機(jī)APP監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握窨井液位異常情況，隨時(shí)隨地查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息、無(wú)線液位變送器運(yùn)行狀態(tài)，可通過(guò)APP查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄、告警記錄等，支持通過(guò)微信小程序進(jìn)行窨井液位監(jiān)測(cè)。

城市窨井對(duì)于城市排水管道的安全運(yùn)行關(guān)系重大，城市窨井水位直觀準(zhǔn)確地反映城市排水管道安全運(yùn)行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是這些年全國(guó)各地智慧城市大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的重要組成部分。

第三部分

窨井水位及井蓋監(jiān)測(cè)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(yù)防和疏通管道堵塞的重要設(shè)施。

 窨井水位及井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)窨井內(nèi)安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位、流速、流量等指標(biāo)，數(shù)據(jù)越限自動(dòng)報(bào)警，通過(guò)4G/NB-IoT無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)信息遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心軟件。

 該系統(tǒng)幫助排水管理部門(mén)全面動(dòng)態(tài)了解管網(wǎng)運(yùn)行情況和變化規(guī)律，及時(shí)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(yīng)。為排水管網(wǎng)安全、健康運(yùn)行提供有力保障，同時(shí)為管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度、養(yǎng)護(hù)管理、改造設(shè)計(jì)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(kuò)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)、井蓋移位監(jiān)測(cè)、有害氣體濃度監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、壓力監(jiān)測(cè)等。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

（1）感知層

無(wú)線液位變送器、液位監(jiān)測(cè)儀位于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的層，通過(guò)傳感網(wǎng)絡(luò)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(guān)鍵部分。

（2）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)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(luò)層主要采用NB-IoT通信網(wǎng)絡(luò)，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(diǎn)。

（3）通信服務(wù)層

通信服務(wù)層由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理平臺(tái)組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯集與管理，為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)及其他應(yīng)用平臺(tái)提供專(zhuān)業(yè)、便捷的數(shù)據(jù)接口服務(wù)。

（4）應(yīng)用層

應(yīng)用層為窨井液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)及第三方應(yīng)用平臺(tái)，為運(yùn)維部門(mén)、管線權(quán)屬單位等相關(guān)部門(mén)提供數(shù)據(jù)展示、決策分析等信息服務(wù)。

如圖示。

3、系統(tǒng)組成

◆ 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備構(gòu)成：

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

  水位檢測(cè)設(shè)備：投入式液位計(jì)（也可選用超聲波液位計(jì)及其他液位計(jì)）

  井蓋狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備：行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)）

◆ 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)說(shuō)明 

  （1）行程開(kāi)關(guān)安裝于井蓋下方，井蓋蓋上時(shí)剛好觸碰到行程開(kāi)關(guān)的觸頭；當(dāng)井蓋被移動(dòng)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸頭狀態(tài)發(fā)生變化（如由“開(kāi)”到“閉”），并把這個(gè)狀態(tài)變化信號(hào)通過(guò)線纜輸出給窨井監(jiān)測(cè)RTU。

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

  （3）正常情況下，窨井監(jiān)測(cè)RTU定時(shí)（時(shí)間間隔可設(shè)）將井蓋狀態(tài)和水位數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS/CDMA/4G/NB-IoT網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)測(cè)中心；當(dāng)井蓋狀態(tài)發(fā)生變化或水位數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的報(bào)警值時(shí)，窨井監(jiān)測(cè)RTU則實(shí)時(shí)向監(jiān)測(cè)中心上報(bào)報(bào)警信息。

   （4）中心的排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件動(dòng)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(jì)、分析功能，并通過(guò)彈窗、提示音、短信等多種形式提示報(bào)警信息。

4、系統(tǒng)功能

  ★ 監(jiān)測(cè)管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)窨井水位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)淤積、堵塞現(xiàn)象。

      ★ 監(jiān)測(cè)窨井井蓋狀態(tài)，井蓋丟失、移位等異常發(fā)生時(shí)立即報(bào)警。

      ★ 及時(shí)提供管網(wǎng)運(yùn)行預(yù)警信息，為應(yīng)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(píng)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(yùn)行歷史狀況，輔助進(jìn)行事故分析。 

5、系統(tǒng)特點(diǎn)

  ◆ 專(zhuān)業(yè)設(shè)備

    IP68防水、電池自供電、微功耗運(yùn)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(cè)項(xiàng)。

  ◆ 兼容性強(qiáng)

    對(duì)下可匹配各類(lèi)檢測(cè)儀表、感知設(shè)備；

    對(duì)上可通過(guò)OPC、數(shù)據(jù)庫(kù)等形式對(duì)接其它應(yīng)用平臺(tái)。

  ◆ 維護(hù)方便

    窨井監(jiān)測(cè)RTU支持遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)。 

6、主要設(shè)備組成

（1）、監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)（單個(gè)測(cè)點(diǎn)）

（2）、監(jiān)測(cè)中心

第四部分

可視化云平臺(tái)

可視化監(jiān)管云平臺(tái)是以大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、展現(xiàn)作為目的，利用云計(jì)算將數(shù)據(jù)快速處理和加工成各種數(shù)據(jù)報(bào)表，及時(shí)向有關(guān)人員提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)，并提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)支持和管理功能。

1、通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水位

   選用投入式水位計(jì)和水位監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)水位，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將水位數(shù)據(jù)傳送給排水管理處分控中心。為靈活布設(shè)測(cè)點(diǎn)、不受供電條件限制，建議選用太陽(yáng)能供電型水位監(jiān)測(cè)終端。

2、通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)時(shí)視頻 
   此種方式下，選用視頻攝像機(jī)和視頻監(jiān)控終端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻，并通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控視頻傳送至監(jiān)測(cè)分控中心。為了降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，可選擇只在汛期實(shí)施無(wú)線視頻監(jiān)控。

3、大數(shù)據(jù)分析

對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總、分析，構(gòu)建水力分析模型，準(zhǔn)確獲取管網(wǎng)液位數(shù)據(jù)，進(jìn)行淤堵及內(nèi)澇分析等。

4、數(shù)據(jù)查詢

實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中無(wú)線液位變送器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、電池電壓等信息查詢，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)表打印，可實(shí)現(xiàn)日、周、月、季度報(bào)表生成。

5、GIS一張圖

運(yùn)用GIS技術(shù)，將窨井液位監(jiān)測(cè)點(diǎn)位通過(guò)一張圖直觀展示，可清晰、直觀展示各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布信息，實(shí)時(shí)掌握區(qū)域范圍內(nèi)的無(wú)線液位變送器點(diǎn)位情況。

6、趨勢(shì)分析

對(duì)無(wú)線液位變送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析，形成趨勢(shì)曲線，可實(shí)現(xiàn)日、周、月、季度趨勢(shì)分析。