1、行業(yè)概述
水利信息化就是充分利用現(xiàn)代信息技術，開發(fā)和利用水利信息資源，包括對水利信息進行采集，傳輸，存儲，處理和利用，提高水利資源的應用水平和共享程度，從而全面提高水利建設和水事處理的效率和效能。隨著中國水利行業(yè)以及船舶運輸行業(yè)的的迅猛發(fā)展，我國河流、運河、水庫等區(qū)域的相關產(chǎn)業(yè)也得到了進一步發(fā)展壯大，隨著信息化建設步伐的加快，對河流、運河、水庫等區(qū)域的相關信息化控制以及安全監(jiān)控系統(tǒng)的步完善，可以實現(xiàn)對可能或正在發(fā)生的汛情、險情、災情進行實時動態(tài)監(jiān)控，以便及時采取預防和相應的搶險措施，保障人民生命財產(chǎn)安全。
水文站是收集水資源信息的基本站點，是水文工作的基礎。水文站網(wǎng)持續(xù)地對我國江、河、湖、庫的地表水、地下水的水量、水質(zhì)等進行觀測，實時收集水文水資源數(shù)據(jù)，對水資源開發(fā)、利用、管理、保護，實現(xiàn)水資源的合理調(diào)配，提高水資源利用率和改善水生態(tài)等方面具有十分重要的作用。同時，還為防汛防潮的指揮調(diào)度提供了及時、準確的決策依據(jù)。
建設水文站遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對地上、地下水資源信息的實時監(jiān)測，對水源地及管理區(qū)實施全面視頻監(jiān)控，將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)、圖像、聲音、視頻等基礎信息實時傳送到監(jiān)控中心，極大地提高測報工作的精確度，改善傳統(tǒng)監(jiān)測的工作質(zhì)量，實現(xiàn)真正意義的實時水文信息的采集、監(jiān)控和統(tǒng)一管理。
2、政策背景
水利工程建設的現(xiàn)代化是為國家現(xiàn)代化服務的，因此水利行業(yè)現(xiàn)代化首先要滿足國家現(xiàn)代化進程中社會對水的各種需求。但是，水資源是有限的，對水資源的開發(fā)利用又必須遵循自然規(guī)律。
水利工程行業(yè)的現(xiàn)代化還表現(xiàn)為能清楚地認識水的基本規(guī)律，引導社會對水資源進行合理利用，控制不合理的需求和消費。
中國水利工程現(xiàn)代化是為滿足中國現(xiàn)代化對水利的需求。即在保障社會經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)安全的前提下，引導和控制各行業(yè)的用水需求，對有限的水資源進行合理配置，以滿足中國現(xiàn)代化進程中對水資源的總體需求。其基本途徑是通過以流域為單元的國土綜合整治和強化流域管理，提高流域國土的安全度、舒適度和富裕度
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年中國水利工程行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》分析：中國水利工程現(xiàn)代化過程將貫穿21世紀，目標應當是：未來在20年左右時間內(nèi)使經(jīng)濟發(fā)達的大城市周圍首先實現(xiàn)水利現(xiàn)代化。
我國水利觀念上的落后應通過宣傳和教育來彌補，對水利技術的落后要通過發(fā)展水利科技和增加水利投入來解決，而對管理體制上的落后必須通過有力的體制改革和法制建設來解決。
3、行業(yè)特點 1. 水文信息安全防范要求高，在遇到刮風、暴雨、決口等災害時，水文信息能夠及時傳遞到相關管理部門，在最短時間內(nèi)采取相應解決措施。
2. 水文站點在地理位置上分布較廣、位置較偏僻，監(jiān)控點選擇時應考慮到攝像機安裝地點，要求視野廣、無障礙、監(jiān)控角度大，盡量少設監(jiān)控點，如無法回避死角，可增加監(jiān)控點。
3. 一般各個水文站采集的數(shù)據(jù)需要先匯總到鄉(xiāng)水文站，各個鄉(xiāng)水文站再將這些信息傳回到縣水文站。因此，要求鄉(xiāng)水文站、縣水文站架設的無線設備所提供的帶寬較大，滿足業(yè)務傳輸?shù)膸捫枨螅_保無線鏈路穩(wěn)定性。
4. 當縣水文站與鄉(xiāng)水文站距離較遠時或中間不可視，存在遮擋的情況下，需要架設中繼設備。
5. 水利水文站數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸業(yè)務一般以數(shù)據(jù)為主，例如:水位、流量、流速、潮差等。
6. 考慮傳輸數(shù)據(jù)的準確性對防汛防潮指揮有重要的作用。
4、應用前景 水文無線監(jiān)測系統(tǒng)，可在多種環(huán)境下運作，抗災性較好，可確保水文信息采集系統(tǒng)在各種惡劣天氣情況下，都能正常運行;安裝方便，無需鋪設網(wǎng)絡電纜，可大量節(jié)省投資;具有的靈活性和可擴充性，通過在需要監(jiān)測的地點架設監(jiān)控攝像設備和無線基站，即可迅速實現(xiàn)系統(tǒng)的拓展，促進逐步全面實現(xiàn)水文信息采集自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡化。
智通水利遠程監(jiān)控系統(tǒng)旨在建立一個基于3G/4G廣域網(wǎng)、GIS平臺的智能水利遠程監(jiān)控系統(tǒng)，加快水利管理信息化建設進程。整個項目充分體現(xiàn)系統(tǒng)集成的思想，網(wǎng)絡符合總體規(guī)劃及長遠發(fā)展。系統(tǒng)設計在一個較高的起點上充分保證系統(tǒng)的可伸縮性和可擴展性，具備相當?shù)耐ㄐ?、計算機和網(wǎng)絡設備的信息容量及處理能力，并有一定的超前性，軟硬件預留接口，便于維護、升級和擴展，以適應將來整個系統(tǒng)發(fā)展的要求。
5、通訊方式 水利行業(yè)中，由于水利對國計民生的重要性，加上電信運營商的基礎設施條件和業(yè)務選擇性推動，有線網(wǎng)絡仍是主要傳輸途徑，也是門的方式，從以往的項目建設經(jīng)驗看，至少占了七成以上。而無線傳輸在過去主要是作為水文采集和圖片傳輸?shù)耐ǖ?，現(xiàn)在也是作為輔助手段來難以鋪設線路的地域監(jiān)控需求。
安防系統(tǒng)中采用何種傳輸方式，一般會結合監(jiān)控的要求和環(huán)境兩方面來考慮，對于監(jiān)控畫面要求清晰、實時的點位（比如水庫、堤圍、漁港、樞紐等），一般采用有線傳輸，會自建專網(wǎng)或租用運營商的專線資源（至少也有ADSL專線），傳輸穩(wěn)定、帶寬充足，可以保障監(jiān)控效果，問題是施工周期長、投入大、維護難度大，目前也基本只有電信運營商才愿意建設。
一些無人值守泵站、河道監(jiān)測站、水文站位于崇山峻嶺深處或荒無人煙之地，或者即便在城區(qū)，但有線網(wǎng)絡難以到達或者是投資收益比例差距較大，需要考慮無線網(wǎng)絡（目前以3G/4G網(wǎng)絡為主，也有考慮Wi-Fi的）或點對點傳輸通道（如微波無線擴頻、OFDM、COFDM），優(yōu)勢是架設周期短、成本低，便于安裝施工、調(diào)試、運行、維護。
（1）有線方式
有線方式主要有：有線以太網(wǎng)（RJ45線、光纖）、工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）。
有線以太網(wǎng)主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡容量大，缺點是布線復雜、擴展性差、施
工成本高、靈活性差。
工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸可靠，設計簡單，缺點是
布網(wǎng)復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差、通信容量低。
（2）無線方式
無線方式主要采用移動運營商的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接入業(yè)務，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及的4G LTE網(wǎng)絡等。
無線方式的優(yōu)點是：成本低廉、建設工程周期短、適應性強、擴展性好、維護方便并且擴展容易。
基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術，基于服務端應用寬帶有線網(wǎng)絡提供固定IP或者動態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號，將這些服務端參數(shù)設置在才茂通信無線傳輸終端工業(yè)路由器上，利用它能夠自動解析域名地址，連接到服務端的充電樁管理平臺，可以為水利行業(yè)提供實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、發(fā)布、遠程管理與控制、實現(xiàn)遠程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案。
6、系統(tǒng)組成及組網(wǎng)方案 智能水利遠程監(jiān)測系統(tǒng)主要由信息中心、通信網(wǎng)絡、水利遠程監(jiān)控點3部分組成。
1、信息中心：信息中心由相應的應用服務器與通信服務器組成，通信服務器用于與各水利遠程監(jiān)控點的通信，應用服務器用于記錄各水利遠程測控點的相關信息。
2、通信網(wǎng)絡：通信網(wǎng)絡作為信息中心與各水利遠程監(jiān)控點進行信息交換的樞紐，是整個系統(tǒng)中的核心部分，其工作特點是通信次數(shù)頻繁，每次的通信傳輸量不大?？紤]到智能水利遠程監(jiān)控系統(tǒng)將來業(yè)務的發(fā)展和系統(tǒng)的可擴展性，系統(tǒng)采用專線方式接入到3G/4G廣域網(wǎng)絡中。各終端的信息數(shù)據(jù)從終端到達3G/4G廣域網(wǎng)絡后通過專線和智能水利遠程監(jiān)測系統(tǒng)連接，智能水利遠程監(jiān)測系統(tǒng)和3G/4G廣域網(wǎng)絡之間通過防火墻進行保護。
3、水利遠程監(jiān)控點：水利遠程監(jiān)測點采用3G/4G廣域網(wǎng)，所有的信息數(shù)據(jù)通過3G/4G廣域網(wǎng)絡進行傳輸。
方案一：水利系統(tǒng)工業(yè)路由器應用拓撲圖
方案二：水利系統(tǒng)工業(yè)路由器+WIFI應用拓撲圖
本系統(tǒng)主要由水文監(jiān)測站、才茂無線工業(yè)路由器（各種2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸設備）、水文系統(tǒng)管理平臺軟件等組成。
1、才茂工業(yè)路由器可以提供RJ45/RS232/RS485端子接口等各種接口的設備與各種適配的水文監(jiān)測傳感器連接；
2、工業(yè)路由器通過各種無線網(wǎng)絡，將各種水文數(shù)據(jù)無線透明傳輸?shù)椒掌鞫说南到y(tǒng)管理平臺。
考慮到水利遠程監(jiān)測系統(tǒng)容量大、監(jiān)控點多而分散、對信息數(shù)據(jù)的智能處理分析要求高的特點，采用專線接人和專用APN方案。使用專用的APN有：進行訪問權限的控制，比因特網(wǎng)的安全性能提高、可控性提高，網(wǎng)絡傳輸?shù)膬?yōu)先級得到保證等好處。
7、核心產(chǎn)品 才茂3G/4G工業(yè)級無線路由器，通過3G/4G網(wǎng)絡，將遍布各地的自助服務終端實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠組網(wǎng)，組網(wǎng)規(guī)模大、部署距離不受限制、建設工期短，預算初投資小，為跨區(qū)域大數(shù)據(jù)管理提供技術保障。
產(chǎn)品主要功能：
1、 內(nèi)置3G/4G模塊,雙模同時在線,自由切換
2、 雙模鏈路備份,支持3G/4G和有線備份
3、 支持VPDN、APN,支持IPSec(支持CA數(shù)字證書)、GRE、IPIP、PPTP、L2TP和DHCP Server
4、 支持WEB、CLI、SSH、平臺多種參數(shù)管理方式,本地、遠程、平臺固件和補丁升級
5、支持WEB 配置保存和恢復，實現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設備的快速配置
6、智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線
7、支持TFTP 軟件遠程升級
8、支持DHCP/DHCPD 功能
產(chǎn)品特色特性：
1、工業(yè)級無線模塊：采用工業(yè)級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩(wěn)定。
2、電磁防護：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV 電磁隔離防護
3、使用方便簡單,上電自動拔號,故障率低
4、采用軟硬雙看門狗設計,永遠在線模式,確保24小時在線運行、自動維護
5、串口ESD 保護：串口RS232 內(nèi)置15KV ESD 保護。
6、支持M2M云平臺設備在線狀態(tài)管理功能,維護簡單、成本小
7、EMC電磁兼容3、4級,適用于對穩(wěn)定性要求高、干擾較大的環(huán)境
8、結束語 水文是水資源開發(fā)利用管理與保護、防治水害以及工程建設規(guī)劃、設計、施工、管理、調(diào)度的依據(jù)。在大力加強節(jié)水、保護水質(zhì)、實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用的前提下，提高現(xiàn)有水資源的管理水平尤為重要。水文站是收集水信息的基本站點，是水文工作的基礎。通過水文站持續(xù)地對我國江、河、湖、庫的地表水、地下水的水量、水質(zhì)等進行觀測，實時收集水資源數(shù)據(jù)，對水資源開發(fā)、利用、管理，保護，實現(xiàn)水資源的合理調(diào)配，達到提高水資源的利用率和改善水生態(tài)的目標等方面具有十分重要的作用。同時，還可為防汛防潮指揮調(diào)度提供了及時、準確的決策依據(jù)。
