符合规约
《水文监测数据通信规约SL651-2014》
《水资源监测数据传输规约SZY206-2016》

SL651-2014水文监测RTU解决方案

作者:唐山蓝普科技有限公司来源:唐山蓝普科技有限公司

1、行业背景

1.1行业背景及需求分析

在水文监测系统建设时,由于河道、湖泊、水库地形复杂、分布的区域广等原因,实现现场监测管理难度很大,如何将监测现场采集到的雨量信息、水位信息、图片等按监测要求传输到监测中心时需要解决的重要问题,水利部SL51-2014《水文监测数据通信规约》规定了水文数据的采集和传输规范,我公司采用NB-IOT(兼容GPRS)技术研发的RTU数据遥测终端,通过了水利部SL51-2014认证,可以实现水文监测的远程数据采集和传输。

实现无人执守及野外条件下监控,要求实现以下功能:

·  水位、雨量支持定时报和召测,如果水位或雨量到了警戒线,有了险情,马上超限报警。

·  采用低功耗设计,特别适用于太阳能供电的监测现场。

·  水情的远端监控,图片抓拍功能,可外接工业照相机,进行图片抓拍

·  通信功能:支持NB-IOT、GPRS通讯方式;支持与多中心进行数据通信;支持实时在线、定时唤醒两种工作模式。

·   采集水位、雨量传感器、流量计的数据;采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。

·   支持远程参数设置、程序升级。

·   支持设备本身数据存储,掉电保存

1.2建设目标

建设方案的目标是提供一个包括前端采集和传输一体的RTU设备、支持远程设参数的配置软件、大数据云平台水情监控系统,该系统可实时监测各个监测点河道、水库等的水文数据和图片,前端设备包括工业照相机、雨量计、水位计等。水情信息、图片信息等通过NB-IOT或GPRS无线传输发送;大数据云平台提供设备权限管理、用户权限管理、信息查询统计等功能;参数设置软件提供RTU设备的本地、远程参数修改和远程升级功能。

2、系统架构

2.1体系架构

前端由Lanpu-1802遥测终端RTU和水位计、雨量计、工业照相机组成;遥测终端RTU将水位计或雨量计的监测数据通过NB-IOT或GPRS网络无线传输发送至蓝普大数据监测云平台,监测人员通过pc或手机可以访问云平台查询水情信息和管理设备。如下图所示:

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2.2技术架构

系统从逻辑上主要包括三个部分:水文遥测终端RTU、蓝普大数据监测云平台、设置参数软件。下面分别描述这三部分的功能:

1. 水文遥测终端RTU

水文遥测终端RTU采用了基于NB-IOT和SIM800C通信模块设计,以适应不同的传输场合,采用STM32核心处理系统,以嵌入式实时操作系统作为软件支撑平台,主要用于水情遥测,具备数据采集、存储、远程上报,管理功能。设备采用了低功耗设计,具有多路传感器接口、产品支持多种工作模式,包括自报模式、查询应答模式;支持多中心站;大容量数据存储;可以连接各种通信接口的传感器,包括脉冲、4-20mA、0-5V、RS485、RS232等,具体有采集工业相机图片数据,支持抓拍、定时拍照功能;采集水位计和雨量计、流量计、脉冲水表数据;采集设备供电状态和井盖门或箱门开关状态。支持监测参数定时上报、超限自动报警功能,可以监测自身供电电压,耐强电磁干扰,内置看门狗电路,确保设备可以在各种复杂环境下长时间稳定工作,永远在线。


2.大数据云平台

系统采用B/S架构开发,分布式Redis缓存技术,让系统支持海量并发,Web端能适应从IE7到IE9和Firefox、Chrome常用的浏览器,同时支持移动端查看。提供GIS数据资源地图,对区域内所有监测点位的实时数据进行全景展示与数据查询、分析等服务,系统能够接收前端设备上传的各种数据,进行分析处理,保存监测数据、告警等信息至监控中心数据库中,用于水情监测业务系统展示、分析、处理。大数据管理云平台使用包括Spring MVC4.0+,MyBatis, Apache ,BootStrap, WebSocket 等技术,支持多种数据库MySQL, Oracle, sqlserver等。分层设计:使用分层设计,分为dao,service,Controller,view层,层次清楚,低耦合,高内聚。安全考虑:严格遵循了web安全的规范,前后台双重验证,参数编码传输,密码md5加密存储,shiro权限验证,从根本上避免了SQL注入,XSS攻击,CSRF攻击等常见的web攻击手段。

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设备权限管理

3.设置参数软件

根设参软件根据用户的需求可以对RTU进行配置,包括IP地址、上报方式、编码数据类型选择、采样时间间隔,定时报间隔、报送阀值、时间设定等,除了通过串口本地设置参数功能外,系统还支持通过GPRS或NB-IOT远程设置参数、产品升级,如下图所示:

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3、产品特色

3.1  RS485隔离端口

Lanpu-1802RTU提供一路隔离485接口,设计采用了一个3通道隔离器、一个三态差分线路驱动器,一个差分输入接收器和ADI公司的isoPower®DC/DC转换器,它们采用5 V或者3.3 V单电源供电,实现完全集成的信号和电源隔离RS-485解决方案,对RS485输入输出引脚提供±15kv ESD保护,适合负责电磁环境、恶劣气象条件下使用。

3.2  NB-IOT系统

Lanpu-1802型RTU可以选配GPRS或NB-IoT通信系统,NB-IoT覆盖广且深,比GPRS覆盖增强20dB+;可以做到超低功耗,基于AA电池,使用寿命可超过10年;连接用户数量大,综上NB-IoT技术具有的低成本、广覆盖、低功率、大连接等特征。

3.3优越的扩展性能

各地水文的监控系统存在要求不同,比如使用《水文监测数据通信规约(SL651-2014)》、《水资源监测数据传输规约(SZY206-2016)》之中没有规定的扩展命令,每个地区要求监测的要素也不相同,数据采集设备如:流量计、水位计等也差别也非常大,蓝普遥测终端机可以根据客户要求协议定制系统,大数据云平台可以将其它厂家的RTU系统纳入统一管理之下,可随时察看任何地区,任一地点的实时水情信息。

3.4集中管理,方便维护

系统采用一个中心平台,采用完善的权限管理系统,权限管理包括人员权限管理和设备权限管理,用户只需一台普通PC登陆web后即可实时观测水情信息,可以通过手机客户端访问设备采集信息。


型  号

LANPU-1802

系统

主处理器

工业级嵌入式微控制器STM32

操作系统

嵌入式RTOS操作系统

输入参数

DI输入

8路(光耦隔离)

模拟量输入

4路0-5V或4-20mA(通过拨码开关选择)

串口参数

RS232

2路

RS485

2路(可以选配一路隔离RS485)

输出信号

4-20mA输出

2路

继电器输出

8路

数据存储

64M

容量可选

通信方式

NB-IoT


GPRS


其它

供电

12-24V

工作温度

-40-85℃

尺寸

138*80*63mm

安装方式

导轨式