第一章 项目概述
1.1 项目背景
近20年来，我国城市化进程加快，城市地区由于人口密集，物资财产密度不断加大等特点，高强度暴雨积水形成的洪涝灾害对城市化地区产生的威胁和带来的损失愈来愈大。由于城市的不断扩建，使工业区、商业区和居民区等不渗水的面积越来越大，而树木，农作物、草地等渗水面积逐步减小；同时，在城市化过程中也使相当部分的流域被不渗水地面所代替。如此，雨季暴雨来袭时，下穿隧道、下沉式道路、低洼路段等容易造成积水。
尤其是下穿隧道和下沉式道路，当路过的车辆对该路段积水情况不了解，很容易被突发的积水淹没并困在水中，同时该路段积水难以快速排出，车内人员来不及逃生的话，容易造成人员伤亡，此类事件在北京、广州、深圳等人口密集的城市已经发生了多起。所以对下穿隧道、下沉式道路内涝进行监测报警问题成了城市积水问题里面的最严重、最迫切需要解决的问题。为最大程度降低道路积水导致的内涝所造成的损失，一方面我们要大力加强城市排水基础建设，另一方面为全面掌握城市内涝状况，实现排水的统筹调度。
目前，针对城市积水排查大部分还采用人工巡查方式对立交桥和公路低洼区域的积水进行监测，以确定该地点的积水情况，此方法无法科学及时的反馈正确信息，同时会造成大量的人力浪费，而采用安装监控摄像头的方式虽避免人工实地查看，但不能准确的反映积水深度，同时监测画面也会造成观测人员的错误判断，而且影像设备在黑夜或光线较为暗淡的情况下，也无法满足自动监测的需要。
1.2 建设目标
在研发设计城市道路积水实时监测在线告警系统的时候，我们应该总结前人开发的经验，结合最新自控和软硬件技术，建设以信息化为基础，无缝隙、精准化、可视化、智慧型现代城市道路积水监测预警体系，实现对各个道路积水集中分布式监控和智能化管理的目标，保证系统的高稳定性、高可靠性、高安全性。具体目标如下：
■ 技术的先进性
系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流，关键的道路积水监测实时采集、传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。在满足功能的前提下，系统设计具有先进性，并且在今后一段时间内保持一定的先进性。
■ 稳定性
整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。采用先进成熟的技术来架构由各个子系统组成稳定可靠的大系统，使系统能安全平稳地运行，有效地消除各子系统可能产生的瓶颈，选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性，确保各设备的正常运行。
■ 经济性
在城市道路积水实时监测在线告警系统的建设上，一直以更高性价比为目标，不断升级和改进软硬件产品，针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计，综合客户需求以及扩展性要求，选择最合适的产品，降低系统造价，为客户节约项目成本。
■ 实用性
在设备选型时，依据项目实际情况结合目前我国市场上的占有率高的各类产品中选择具有性能价格比和扩充能力的产品。
■ 可维护性
方案在设计过程中根据客户需求、项目规模等等选择合适的监控产品和技术方案实现，其采用的产品均满足简单、实用、易操作、易维护的特性，力争使系统更容易使用和维护，降低客户使用监控系统的管理和维护成本。
■ 可管理性
方案中现场各设备及各分系统都集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。
■ 安全性
城市道路积水实时监测在线告警系统安全可靠，具有一定的安全保护措施，防止病毒感染、攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的安全和保密性。
■ 规范性
控制协议、编解码协议、接口协议、传输协议等应符合相关国家标准、行业、标准和环保部颁布的技术规范。
1.3 设计依据
■ 《水位监测标准》（GBJ138-1993）
■ 《水位观测标准》（GB/T 2800I~2001）
■ 《水雨情预报规范》（SL250—2000）
■ 《水文自动测报系统技术规范》（SL 61-2015）
■ 《水文自动测报系统设备通用技术条件》（GB/T 27994-2011）
■ 《水文自动测报系统通信电路设计规定》（SL 199-1997）
■ 《水文自动测报系统设备基本技术条件》（SL/T 102-1995）
■ 《水情自动测报系统运行维护规程》（DL/T 1014-2006）
■ 《水情自动测报系统技术条件》（DL/T 1085-2008）
第二章 项目介绍
2.1 城市道路积水实时监测在线告警系统介绍
城市道路积水实时监测在线告警系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、新型传感技术等构成的系统，以物联网技术为支撑，集“智能感知、智能服务”为一体，建设智能监测体系，提高调控能力，为保障人民生命、财产安全等提供技术手段。
该系统由积水监测站、环境监控云平台组成，主要为城市道路、地面、隧道、立交桥等容易积水的场合提供实时监测及预警服务。系统采用高度集成的一体化设备积水监测站，实时监测城区各低洼路段的积水水位并实现自动报警。通过整合各监测点数据，掌握整个城区内涝状况，并及时进行排水调度。市政管理部门可借助该系统做到常监测、早预警、早准备，对可能因暴雨出现洪涝的地方进行相应的处理，减少城市内涝发生的几率，同时对水位上升区域的群众做好预警工作。交通管理部门可通过该系统获取各路段的实时积水水位，并借助广播、电视等媒体为广大群众提供出行指南，避免人员、车辆误入深水路段，减少群众的经济损失、保障群众人身安全。
本系统施工部署非常简便，细节考虑周到，扩容方便。系统采用4G信号传输方式将采集到的水位信号传输至环境监控云平台，无距离限制，还避免了敷设线路的麻烦；监控管理平台也非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面。
2.2 城市道路积水实时监测在线告警系统拓扑图
2.3 城市道路积水实时监测在线告警系统优势
■ 专注所以专业
我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。
■ 系统级整体性及平台化
借助自身多年来的行业经验，结合客户需求的方方面面，给出系统级、整体性的解决方案，具备更好分工以及协同效率，设计将具备良好的系统扩展性。该系统集可视化、智能化、无人化于一体，采用先进的监测技术和设备为城市道路的运行维护提供更多的技术支持和保障。
■ 专业传感器，精准监测
城市道路积水实时监测在线告警系统采用高精度传感器，测量范围广，准确度高，确保产品优异的可靠性、高精度和互换性。
■ 施工部署简单、方便
整个系统集软硬件一体化设计，高度集成，使用寿命长。采用4G（全网通）、以太网方式上传监测数据至环境监控云平台，部署简单方便，避免布线；监控管理平台多种部署方式，针对简单需求可以实现傻瓜式安装，非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，轻松实现监控功能及报警的配置。
■ 提供免费云平台，功能强大
平台采用B/S架构，维护和升级方式简单，最少支持1000个采集设备的监控和管理，采用专业的数据库，稳定可靠、易于扩展，支持软、硬件分层，支持多级用户管理权限。云平台自动收集上传的监测数据，通过GPS地图、列表、图标、曲线的方式在平台页面端显示，满足用户对实时监测信息的多维度、多层面查看数据。
■ 多平台远程管理
城市道路积水实时监测在线告警系统支持电脑PC端、APP移动端、微信公众号多种方式远程查看/管理数据。
■ 具有丰富的自动告警方式
当城市道路水位超过设置的限值时，系统支持电话、短信、声光、邮件等报警功能，及时通知管理人员。同时，现场积水监测站会声光、语音告警，LED双色显示超限数据，提醒现场的行人与车辆。
■ 系统支持设备实时定位
该系统可在云平台设备管理中设置设备经纬度，当数据异常或数据超限，用户可根据经纬度定位，快捷找出设备异常的位置，及时处理便于后期维护与管理。
■ 跨区域统一管理
通过设立统一监控管理站，对分布在不同区域的多个设备和信息进行全数字化集中监控管理，满足现各监测站点统一监管需要。
■ 应用广泛
该系统即可用于河道、灌渠、地下排水管道网等地为城市排水工作提供数据支持；又可用于路口低洼、下穿桥、立交桥、桥洞、隧道等地为人们出行安全提供保障；还可用于地下车库预防洪涝灾害，保护人们的财产安全，保障社会经济效益。
■ 软硬件产品集成度高
城市道路积水实时监测在线告警系统软硬件产品根据行业发展的需要，与时俱进，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能，不断集成有效地新功能，使产品具备越来越高的集成度，给客户提供更高性价比的产品。
■ 支持定制
我司在设计方案时从客户使用的角度出发，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求定制方案，做到在应用和维护尽可能方便省心。
第三章 积水监测站
3.1 简介
积水监测站（型号：RS-WDM-100-*）由电子水尺、双色LED显示屏、电控箱（内含远程遥测终端）、报警灯、语音播报器、两米立杆、太阳能供电系统（选配）组成。其中电子水尺通过485通信，将测量到的水位信息传输到远程遥测终端，遥测终端将得到的水位值通过 4G 通讯模块，再传送给后台服务器，然后传送到微信小程序/云平台网页终端。同时可以将检测到的水位值，实时显示在 LED 屏上，水位超限会触发号筒扬声器和声光报警器双重报警。从而全面掌握城市内涝状况、实现排水统筹调度，建立起城市内涝监测预警系统。
3.2 结构组成
建大仁科积水监测站由以下几部分组成：
2m立杆+供电系统+防水电控箱（远程遥控终端）+电子水尺+摄像头（选配）+双色LED显示屏+声光报警器+语音播报器
3.3 功能特点
■ 1路下行ModBus-RTU接口
积水监测站具有1路下行 ModBus-RTU 接口，连接电子水尺，波特率4800，可实时读取电子水尺数值。
■ 外接电子水尺
建大仁科电子水尺（型号：RS-DR-*-1）采用先进的处理器芯片作为控制器的设备。量程支持定制，通过测量电极的水位以获取数据，具备极高的精度及抗干扰能力。壁挂式安装，可根据现场情况进行多种工作模式的修改，外壳采用先进的生产工艺，使用不锈钢材料做壳体防护材料，内部采用具有高密封性的材料进行特殊处理，使得产品不受泥浆、腐蚀性液体、污染物、沉淀物等外界环境的影响。
■ 4G/RJ45通讯接口（二选一）
积水监测站支持4G全网通，只需插入一张手机卡便可将数据上传至远端监控软件平台，还可选择插网线来通过网口上传。客户可因地制宜选择数据传输方式。
■ 1路485口可接字库卡
积水监测站通过RS485手拉手布线原则，可同时接两个字库卡，通过地址区分，波特率为9600，最远通信距离2000米。方便行人与车辆在隧道、下穿桥等场所，双向均可看到/听到路面积水提示。字库卡使用双色屏字库卡，显示方式为竖直显示，单元板点阵数为16*96，显示内容为“当前积水深度0.35米”，可滚动显示，汉字部分显示绿色。数字部分正常显示绿色，超限显示红色，离线显示红色。限值可通过手机APP设置，默认值为0.15米。
■ 定制LED显示屏
客户可根据实际需求定制LED显示屏尺寸、格式。如下图：
■ 1路485可接声光报警器和语音播报器
积水监测站可同时接两组声光报警器和语音播报器，通过地址区分，波特率9600，使用上行485口接此设备，水位未超设置限值时，声光报警器和语音播报器都不工作，当超限时，语音播报器自动播报，播报内容固定为“当前水位较深，注意行车安全”同时声光报警器工作，超限一次声光报警器和语音播报器播报三次，三次后在判断是否超限，每次播报间隔固定5S。
■ 独有蓝牙配置APP
积水监测站除了可以通过远程云平台配置，还可通过现场蓝牙连接配置APP，配置上传目标地址、上传目标端口、水位偏差值、水位阈值、水位回差、延时时间、数据上传间隔、ICCID值等。
■ 多种供电方式可选择
建大仁科积水监测站支持三种供电方式，分别是220V交流供电、太阳能板+蓄电池供电、双供电方式。其中太阳能板+蓄电池供电方式可保障监测站在阴雨天连续工作7天（蓄电池充满电）。而双供电方式支持220V市电与太阳能板+蓄电池两种供电方式，在使用过程中优先市电供电，当市电断电后太阳能板和蓄电池才提供供电，双重保障。
■ 一体化设计
积水监测站杆体上增加微连孔设计，所有设备一律杆内走线，有效避免紫外线及鸟虫对设备线造成的损坏。杆体底部留有检修口，不仅方便检修，还方便RS485走线，一举多得。
■ 抗震防雷性能好
积水监测站拥有防雷击、抗干扰等保护措施，采用了降额、电磁兼容、野值剔除等多种技术，增强了监测站对野外环境的抵抗能力，使其更加适应野外各种恶劣的环境。
■ 选配摄像头
为了及时具体了解现场周边积水情况，积水监测站可选配可适配海康摄像头，通过网络字符叠加器将监控画面一起上传至环境监测云平台，达到对环境的视频监测。
■ 安装方便
兼容多种立杆，安装简单灵活。
■ 适配性高
可搭配我司提供的多种软件平台。
3.4 技术参数
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供电 |
AC220V |
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供电方式 |
市电或太阳能供电 |
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设备功耗 |
≤25 W |
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工作温度 |
-40—80℃ |
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设备接口 |
接口类型 |
说明 |
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RS-485主站接口 |
通过RS-485采集数据 |
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LED屏显示接口 |
双色LED显示屏（最大点数96*16） |
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1路485采集 |
最远通信距离2000米 |
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2路开关量(预留） |
电压输入范围：0～5V |
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2路模拟量(预留） |
采集范围：4-20mA、0-5V、0-10V
默认4-20mA |
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1路水浸检测(预留） |
可检测有无水 |
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报警设备 |
支持现场声光告警、语音播报告警
支持语音播报 |
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LED屏 |
尺寸102cm*22cm双色屏 |
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设备支架 |
2米立杆 |
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电控箱 |
用于放置远程遥测终端机、电源 |
第四章 综合环境监控云平台
4.1 概述
综合环境监控云平台（www.0531yun.com）以先进的信息采集系统、物联网、云平台、大数据以及互联网等信息技术为基础，各级用户通过PC端WEB、APP客户端、微信端等多种渠道访问平台数据，实现远程系统管理功能。用户可实时对项目上每个重要参数进行实时监测、管理，同时实现基于平台的远程手动控制。
4.2 功能介绍
4.2.1 数据实时监控
平台支持实时查看所测环境的气象环境数据。数据可以通过图形化界面、列表等方式反映，图形化界面的优势在于让用户直观看到数据和传感器相对位置，列表则更利于用户对数据进行对比。
【首页数据展示】
【列表展示】
4.2.2 实时地图显示
系统以物联网技术和GIS技术为支撑，使用户更加直观的观测所有测点分布位置及状态。
4.2.3 超限告警
当任一要素超过预置报警值、设备处于离线状态时，系统能提供平台界面告警、短信告警、电话告警、邮件告警等报警方式，并进行事件记录，供调用和分析。
支持所有监测因子报警上限、下限，预警上限、下限设置，支持因子数据异常字体变色，因子告警数据颜色用户可自定义。
针对短信、振铃、微信、邮件告警方式有专门的告警联系人管理列表，便于当报警联系人变动时快速查询、添加、删除。
4.2.4 视频监控
全面性的监管，实现积水监测站周边环境画面联网呈现，还可将电子水尺监测到的数据通过视频字符叠加器可叠加在监控画面上，其界面显示全部信息，避免反复切换，实现远程监控。
4.2.5 历史数据查询、导出
可通过系统查询每个监测点的设备信息，对设备监测数据、历史数据进行查询。并生成数据曲线图，具有单个或多个因子数据存储/查询/导出数据功能，支持PDF、excel等多种数据格式导出，导出内容标题、使用单位名称用户可自定义，同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、保存数据间隔、离线判断间隔等重要信息。
【历史数据列表查看】
【历史数据曲线查看】
4.2.6 系统管理
平台具有完善的权限分级和管辖分区等等功能，无限级权限设定，根据要求自由组合权限。用户操作具有完善的日志记录，方便查看操作记录。
4.2.7 账号分级
支持账号分级管理，针对项目实际需求增设子账号，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色，并赋予角色的不同权限管理，所有的用户操作都进行自动记录，没有权限的用户将不能进行操作。
【账号管理】
【管理员权限设置】
【管理员菜单权限】
4.2.8 设备管理
可对设备进行节点、报警、储存进行设置。
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名称 |
解释 |
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设备名称 |
填写设备名称，默认名称为设备地址 |
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设备地址 |
显示设备地址，不可更改 |
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设备经纬度 |
写入设备经纬度，可在地图中查看设备显示位置。（注意：如果以设备自带经纬度信息为准，此处可不填写） |
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告警记录 |
开启告警记录，当设备报警时，数据库中会记录告警信息，关闭告警记录，则无法查询告警记录。 |
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离线短信 |
开启离线短信，当设备离线时会发送告警短信至绑定手机号 |
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离线邮件 |
开启离线邮件，当设备离线时会发送告警邮件至绑定邮箱。 |
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离线判断间隔 |
设置设备离线时间，当设备在设置时间内重新上线，平台默认此设备未离线。 |
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短信告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警短信，时间最低设置5分钟。 |
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邮件告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警邮件。 |
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保存数据间隔 |
设置时间间隔保存设备数据。 |
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短信最多发送次数 |
防止设备超限时间过长，一直发送告警短信，可设置最多发送短信次数。 |
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节点列表 |
设备节点设置，详情见节点信息设置。 |
4.2.9 流量卡预警功能
实时获取现场4G型物联网设备的卡号，自动分析卡号剩余流量，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞。
4.2.10 大屏可视化
可投屏显示，自动刷新，集中滚动显示各监测点的环境监测数据，实时展现水位、降雨量等要素的动态曲线，数据清晰、直观，便于管理人员进行系统查看。
4.2.11 移动端APP
为方便移动端用户监测数据，推出“云控通”手机APP，方便用户24小时实时监测。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/异常报警，支持离线告警功能，支持实时数据查看，历史数据曲线查看，还可连接蓝牙打印机进行数据打印。
4.2.12二次开发
建大仁科提供的云平台完全免费，界面完全中性，并支持用户二次开发。
4.2.13 千人千面
针对小规模应用的用户，云平台提供可配置的“千人千面”界面与私有域名解析的服务，客户只需要投入几十元购买一个域名，备案成功后就能拥有自己的私有登录链接，且登录界面平台名称可根据用户要求更改。
