1、行業(yè)概述
水利信息化就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)和利用水利信息資源，包括對水利信息進(jìn)行采集，傳輸，存儲，處理和利用，提高水利資源的應(yīng)用水平和共享程度，從而全面提高水利建設(shè)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(yùn)輸行業(yè)的的迅猛發(fā)展，我國河流、運(yùn)河、水庫等區(qū)域的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展壯大，隨著信息化建設(shè)步伐的加快，對河流、運(yùn)河、水庫等區(qū)域的相關(guān)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(zāi)情進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控，以便及時采取預(yù)防和相應(yīng)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(diǎn)，是水文工作的基礎(chǔ)。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(jìn)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(hù)，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(zhǔn)確的決策依據(jù)。
建設(shè)水文站遠(yuǎn)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(chǔ)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(shè)的現(xiàn)代化是為國家現(xiàn)代化服務(wù)的，因此水利行業(yè)現(xiàn)代化首先要滿足國家現(xiàn)代化進(jìn)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(rèn)識水的基本規(guī)律，引導(dǎo)社會對水資源進(jìn)行合理利用，控制不合理的需求和消費(fèi)。
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(jì)、環(huán)境、生態(tài)安全的前提下，引導(dǎo)和控制各行業(yè)的用水需求，對有限的水資源進(jìn)行合理配置，以滿足中國現(xiàn)代化進(jìn)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(qiáng)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(jì)，目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是：未來在20年左右時間內(nèi)使經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)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(yīng)通過宣傳和教育來彌補(bǔ)，對水利技術(shù)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(shè)來解決。
3、行業(yè)特點(diǎn) 1. 水文信息安全防范要求高，在遇到刮風(fēng)、暴雨、決口等災(zāi)害時，水文信息能夠及時傳遞到相關(guān)管理部門，在最短時間內(nèi)采取相應(yīng)解決措施。
2. 水文站點(diǎn)在地理位置上分布較廣、位置較偏僻，監(jiān)控點(diǎn)選擇時應(yīng)考慮到攝像機(jī)安裝地點(diǎn)，要求視野廣、無障礙、監(jiān)控角度大，盡量少設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，如無法回避死角，可增加監(jiān)控點(diǎn)。
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(shè)的無線設(shè)備所提供的帶寬較大，滿足業(yè)務(wù)傳輸?shù)膸捫枨?，確保無線鏈路穩(wěn)定性。
4. 當(dāng)縣水文站與鄉(xiāng)水文站距離較遠(yuǎn)時或中間不可視，存在遮擋的情況下，需要架設(shè)中繼設(shè)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(wù)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(zhǔn)確性對防汛防潮指揮有重要的作用。
4、應(yīng)用前景 水文無線監(jiān)測系統(tǒng)，可在多種環(huán)境下運(yùn)作，抗災(zāi)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(yùn)行;安裝方便，無需鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)電纜，可大量節(jié)省投資;具有的靈活性和可擴(kuò)充性，通過在需要監(jiān)測的地點(diǎn)架設(shè)監(jiān)控攝像設(shè)備和無線基站，即可迅速實現(xiàn)系統(tǒng)的拓展，促進(jìn)逐步全面實現(xiàn)水文信息采集自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。
智通水利遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，加快水利管理信息化建設(shè)進(jìn)程。整個項目充分體現(xiàn)系統(tǒng)集成的思想，網(wǎng)絡(luò)符合總體規(guī)劃及長遠(yuǎn)發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計在一個較高的起點(diǎn)上充分保證系統(tǒng)的可伸縮性和可擴(kuò)展性，具備相當(dāng)?shù)耐ㄐ?、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息容量及處理能力，并有一定的超前性，軟硬件預(yù)留接口，便于維護(hù)、升級和擴(kuò)展，以適應(yīng)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(yùn)營商的基礎(chǔ)設(shè)施條件和業(yè)務(wù)選擇性推動，有線網(wǎng)絡(luò)仍是主要傳輸途徑，也是門的方式，從以往的項目建設(shè)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(shè)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(jié)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(diǎn)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(yùn)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(hù)難度大，目前也基本只有電信運(yùn)營商才愿意建設(shè)。
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(luò)難以到達(dá)或者是投資收益比例差距較大，需要考慮無線網(wǎng)絡(luò)（目前以3G/4G網(wǎng)絡(luò)為主，也有考慮Wi-Fi的）或點(diǎn)對點(diǎn)傳輸通道（如微波無線擴(kuò)頻、OFDM、COFDM），優(yōu)勢是架設(shè)周期短、成本低，便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。
（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(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大，缺點(diǎn)是布線復(fù)雜、擴(kuò)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(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠，設(shè)計簡單，缺點(diǎn)是
布網(wǎng)復(fù)雜、擴(kuò)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(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及的4G LTE網(wǎng)絡(luò)等。
無線方式的優(yōu)點(diǎn)是：成本低廉、建設(shè)工程周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展性好、維護(hù)方便并且擴(kuò)展容易。
基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，基于服務(wù)端應(yīng)用寬帶有線網(wǎng)絡(luò)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(wù)端參數(shù)設(shè)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(wù)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(yuǎn)程管理與控制、實現(xiàn)遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)主要由信息中心、通信網(wǎng)絡(luò)、水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)3部分組成。
1、信息中心：信息中心由相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器與通信服務(wù)器組成，通信服務(wù)器用于與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的通信，應(yīng)用服務(wù)器用于記錄各水利遠(yuǎn)程測控點(diǎn)的相關(guān)信息。
2、通信網(wǎng)絡(luò)：通信網(wǎng)絡(luò)作為信息中心與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將來業(yè)務(wù)的發(fā)展和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)采用專線方式接入到3G/4G廣域網(wǎng)絡(luò)中。各終端的信息數(shù)據(jù)從終端到達(dá)3G/4G廣域網(wǎng)絡(luò)后通過專線和智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)連接，智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)和3G/4G廣域網(wǎng)絡(luò)之間通過防火墻進(jìn)行保護(hù)。
3、水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)：水利遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)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(luò)進(jìn)行傳輸。
方案一：水利系統(tǒng)工業(yè)路由器應(yīng)用拓?fù)鋱D
方案二：水利系統(tǒng)工業(yè)路由器+WIFI應(yīng)用拓?fù)鋱D
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(shè)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(shè)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(luò)，將各種水文數(shù)據(jù)無線透明傳輸?shù)椒?wù)器端的系統(tǒng)管理平臺。
考慮到水利遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)容量大、監(jiān)控點(diǎn)多而分散、對信息數(shù)據(jù)的智能處理分析要求高的特點(diǎn)，采用專線接人和專用APN方案。使用專用的APN有：進(jìn)行訪問權(quán)限的控制，比因特網(wǎng)的安全性能提高、可控性提高，網(wǎng)絡(luò)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(luò)，將遍布各地的自助服務(wù)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(shè)工期短，預(yù)算初投資小，為跨區(qū)域大數(shù)據(jù)管理提供技術(shù)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(yuǎn)程、平臺固件和補(bǔ)丁升級
5、支持WEB 配置保存和恢復(fù)，實現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設(shè)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?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
7、支持TFTP 軟件遠(yuǎn)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(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
2、電磁防護(hù)：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV 電磁隔離防護(hù)
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(shè)計,永遠(yuǎn)在線模式,確保24小時在線運(yùn)行、自動維護(hù)
5、串口ESD 保護(hù)：串口RS232 內(nèi)置15KV ESD 保護(hù)。
6、支持M2M云平臺設(shè)備在線狀態(tài)管理功能,維護(hù)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(jié)束語 水文是水資源開發(fā)利用管理與保護(hù)、防治水害以及工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理、調(diào)度的依據(jù)。在大力加強(qiáng)節(jié)水、保護(hù)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(diǎn)，是水文工作的基礎(chǔ)。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(jìn)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(hù)，實現(xiàn)水資源的合理調(diào)配，達(dá)到提高水資源的利用率和改善水生態(tài)的目標(biāo)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(zhǔn)確的決策依據(jù)。
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