一、现场情况概述
水库的安全问题，一直是防汛管理部门所关心的重要问题。XX市水库管理局为了加强水库安全监管，需要建立一套“水库水位、降雨量监控系统”，对水库雨水情信息进行实时监测，为防汛抗灾提供提供准确、及时的数据信息。
XX市水利局下属多个水库管理局，每个水库管理局管理着几十个水库。在每个水库管理局建设分中心，集中管理管辖的各水库，采集各水库的水位、降雨量数据，具备光纤敷设条件的水库还需要将连续的视频图像传输到中心，对于不具备光纤条件的水库，也需要将水库的照片定时传输到中心。
在水利局建设总调度中心，将各水库管理局的数据及图像集中显示。
二、系统总体设计
2.1系统概述
“水库水位、降雨量监控系统”的建设，包括现场水位、雨情信息采集设备以及监控中心信息接收及显示、应用系统的建设。现场测点信息采集与传输设备完成水位、降雨量信息的实时采集、基本分析处理（如警戒状态）与显示，并负责将数据以无线或者有线的方式传输到监控中心，通过软件进行接收、显示以及数据的存储、分析、处理与预警。
系统建设目标如下：
1）实现对水库水位、雨水情信息进行实时性采集，并可进行现场拍照，以及预警通知，对具有光纤条件的监测站可以传输连续的视频图像，保障系统信息的高效性、及时性、准确性、充分性。
2）所有监测站数据通过无线网络或者光纤网络直接传输至监控中心“水库水位、降雨量监控系统”，在电子地图可视化界面中直观显示各测点雨水情信息及警戒状态；在发生报警时，系统可自动发出报警信号,如：系统弹出信息、发出声音提示，并向相关部门指定人员发出报警短息通知。
3）“水库水位、降雨量监控系统”开发要坚持先进实用、稳定可靠的原则，并具备良好扩展性、兼容性和开放性，为系统后期扩展升级、向其他相关平台系统提供数据共享服务提供规范性接口。
2.2系统组成
1)本系统主要由：水利局调度中心、水库管理局分中心，雨水情自动监测站。
2)通讯网络：GPRS无线方式与光纤有线方式相结合。
3)监测站：具有光纤网络的站点安装雨水情监测终端与视频设备；
使用GPRS无线网络的的监测站安装雨水情监测终端与工业照相机。
4)水库管理局分中心：可以实时显示并存储所管辖的各水库的水位数据、降雨量数据，视频图像或现场照片。当出现水位降雨量超出警戒时，可以及时报警，并且将报警信息发送到相关人员手机。
5)水利局调度中心：集中显示各水库管理局的水库水位、降雨量、视频图像、现场照片，并生成报表与曲线。
2.3系统主要设备介绍
2.3.1水位、雨水情监测终端
（一） 终端功能说明
◆ 数据传输
可根据现场情况做成无线传输终端与有线传输终端。
1）有线传输终端：支持RJ45接口或者485接口。
2）无线传输终端：通过GPRS网络传输数据，终端具有长期在线、即时通讯特点，终端可同时与1~4个中心通信。
◆ 水位、降雨量信息采集
1）实时采集水位值、水位计故障（通、断）状态等信息，并可进行水位计量程设定。
2）实时采集降雨强度、小时雨量、日降雨量、场降雨量信息，并可设置雨量计分辨率等相关信息。
◆ 水位警戒报警
支持设置多级水位警戒线值，支持水位状态变化主动上报告警信息，保障信息的即时性、高效性。
◆ 雨情预警
支持设置多级雨强等级警戒线值，支持状态变化主动上报告警信息，保障信息的即时性、高效性。
◆ 拍照功能（使用GPRS传输方式时采用）
1）定时拍照加警戒拍照并存。
2）水位警戒报警时终端自动对现场拍照，并将照片传输至中心系统；
3）可设定定时拍照时间间隔，终端自动拍照，并将照片传输至中心系统。
◆ 视频图像传输功能（使用光纤传输方式时采用）
安装网络摄像机通过光纤网络可以将连续的视频图像传输到中心。
◆ 支持主动上报（定时上报、报警上报） + 系统软件问询
1）主动上报：主动上报包括定时上报、告警主动上报，是指监测点测控终端主动向中心发送测点数据或照片。
2）系统软件问讯：远程召测包括定时召测、即时召测，是指监控系统下发命令召测监测点水位数据或拍照。
◆ 历史记录存储、数据掉电不丢失、时钟保持功能
◆ 远程操作与维护：设置参数、召测数据、拍照
1）远程设参：测控终端支持远程设置测控终端参数。支持远程设置水位参数（包括：水位计量程、水位警戒线值等）。
2）远程召测、远程拍照：测控终端支持远程召测当前水位监测信息或拍照。
◆ 避雷保护功能
测控终端对所有输入输出引线（如电源线、传感器引线、通信线等）都采取多级隔离、吸收措施，最大限度地避免雷击等过电压过电流对测控器的破坏。
（二）水位、雨水情监测终端的技术特点
◆ 适用环境：
工作电压：DC10-30V
温度范围：-25～+70℃
湿度范围：相对湿度≤90%，无凝露≤95%
工作环境：无导电尘埃、无爆炸性、腐蚀性气体、无激烈震动、无液体喷溅。
◆ 通信接口（RS232/485）
接口类型：具有RJ45接口，串行RS232/RS485可选。
串口速率：300～19200bit/S
数据格式：8位数据位；1位停止位；1位起始位；无校验/奇校验/偶校验可设。
◆ 状态量（开关量）输入回路
输入信号类型：输入为不带电的开/合切换触点
测量精度：0.01%
◆ 模拟量输入回路
输入信号类型：① 4～20mA电流信号② 0～5V电压信号
采样频率：50Hz
最大不损坏输入范围：
输入电流：-20～+30mA；
输入电压：-0.5～+7V
测量精度：±0.5%
2.3.2 太阳能供电系统介绍
监测站设备采用太阳能电池板浮充蓄电池直流供电方式。为防止蓄电池电压过电或欠压现象，应配置相应的充电控制器进行钳位控制。
（一）选配因素
太阳能板的功率、蓄电池的容量以及充电控制器，根据以下因素选配：
1）设备功耗，包括守候功耗、工作功耗以及通信设备发送数据的功耗；
2）保证在10~20天连续阴雨天气情况下，能维持蓄电池正常工作；
3）在连续阴雨天气后，能在10天时间内，将蓄电池充足；
4）当地的日照指数；
5）充电控制器的钳位电压阈值应保证电池充足且不因过充而损坏。
（二）主要技术要求
1）蓄电池采用铅酸免维护可充电蓄电池。对于高寒地区，应选用耐低温的蓄电池；
2）太阳能板采用单晶硅太阳能电池组件，最大工作电压：17V，开路电压：21V；
(三)太阳能电池板配制计算方法
电池板配置功率（W）=设备功耗（W）×每天工作时间（小时）×1.2(安全系数)÷[5小时(每天有效工作时间) ×0.6(充电效率)]
（四）蓄电池配置计算方法
蓄电池配置容量（Ah）=设备功耗（W）×每天工作时间（小时）×阴雨天(天数)÷[设备供电电压(V) ×0.6(供电效率)]
三、水库管理局监控中心建设
监控中心是水库监测监控自动化系统工程的重要基础设施之一。它既是测监控自动化信息的公共传输平台，又是测监控自动化业务系统的运行环境。此外，还担负着与外界交换信息的任务。本节按照一个分中心来介绍水库管理局监控中心建设。
3.1硬件组成
监控中心主要由计算机网络及通信系统构成。
服务器：1台
工作站计算机：2台（选配）
打印机：1台
路由器：1台
交换机：1台
液晶大屏幕60″:1台(选配)
报警短信发送模块：1台
3.2水库水位、降雨量监控系统
◆ 系统采用B/S和C/S相结合模式设计
系统的设计是基于GPRS数据传输技术和网络技术之上的，软件开发采用B/S和C/S两种结构相结合的方式设计：
1）数据汇集处理和前端控制程序等应用系统采用C/S体系结构。
2）监控调度人员使用客户端软件访问系统完成所有操作，采用C/S体系结构。其他非监控类人员使用浏览器访问系统完成所有操作，采用B/S体系结构。
C/S与B/S系统结构模式介绍：
软件开发采用目前比较流行和成熟的应用集成体系结构模式主要有客户/服务器（Client/Server，简称C/S）结构模式以及浏览器/服务器（Browser/Server，简称B/S）结构模式。
B/S结构具有良好的扩充性，对客户端没有任何特殊要求，对用户数也没有限制，只需支持网络并具有浏览器功能即可。B/S模式只在服务器安装应用程序，客户端不须安装程序，直接使用IE或其他浏览器即可使用，修改应用程序只与服务器有关，客户端不作任何改动，操作简单，维护方便。
C/S结构具有较强的互动性，特别有利于系统的维护和复杂功能的实现，可以对信息进行各种操作，在高速网络环境下可以满足不同用户的需要。
◆ 软件同时支持通过GPRS、短消息、光纤网络等方式同现场终端通信。
◆ 支持浏览器、客户端软件登录网络（因特网、局域网）访问系统。
系统软件采用Web技术，局域网用户可通过内网访问，广域网用户可通过公网访问系统，经认证用户名和密码后进入相应级别管理系统，进行相关操作与管理。
◆ 电子地图可视化界面显示
1）主界面以通航流域测点分布图为背景，直观显示各测点位置分别情况、雨水情信息及警戒状态，并以各种不同颜色表示警戒状态。
2）管理人员可以通过鼠标拖动摆布测点的位置。
3）通过鼠标选择测点可直接进入测点详细信息显示界面，内容包括：测点的基本信息及最新监测数据（水位、降雨量、雨水情警戒状态、最后一张照片、水位曲线等信息）显示、即时召测、控制拍照功能。
◆ 系统支持定时主动上报+ 事件告警主动上报+ 定时问询 + 即时召测
主动上报包括定时主动上报和报警主动上报；
定时主动上报是指测控终端按指定时间间隔定期上报监测数据；
报警主动上报是指现场异常状态报警，如：设备故障、水位警戒状态变化、降雨量状态、终端开门等。
上位机问询包括定时问询和即时召测
定时问询是指软件定时下发采集命令，采集现场所有测点信息，采集时钟基准统一为计算机时钟，保证数据同时性。
即时召测是指用户在需要时，通过软件下发命令，采集指定监测点当前数据。
◆ 系统支持远程设置现场测点水位警戒线值、雨强等级报警，并支持接收水位报警信息，弹出报警信息提示、声音提示，并向相关部门指定人员发出报警短息通知。
1）系统接收到报警信息后弹出报警提示信息，并进行声音报警，管理人员确认信息后，可直接查看最新现场照片，显示当前现场状态。
2）系统可针对每个测点分别设定多个报警短信接收人，在接收到报警信息后，第一时间向其发出预警信息。
◆ 软件模块化设计，主要包括系统信息管理、测点信息管理、实时在线监测、历史记录管理、报表曲线分析、日志管理等功能模块
◆ 系统软件支持SQL数据库，可存储不少于三年的各种历史数据，数据存储间隔可设置。
◆ 软件良好扩展性、兼容性和开放性，可为系统后期扩展升级、向其他相关平台系统提供数据共享服务提供规范性接口。
