1、 山美水庫水資源環境保護監控系統山美水庫水資源環境保護監控系統方案書泉州毅通信息科技股份有限公司二零一三年五月- 30 -目 錄第一部分、系統概述- 2 -1. 需求背景- 2 -2. 系統設計- 2 -第二部分、水庫地理信息數據管理系統- 3 -1. 系統開發環境- 3 -2. 系統建設和應用基礎- 4 -3系統建設技術路線- 6 -第三部分、地質災害預警系統- 9 -1系統設計- 9 -2. 系統目標- 10 -3. 總體架構- 10 -4. 系統組成- 12 -第四部分、水資源監測系統- 21 -1. 系統設計- 21 -2. 系統架構- 21 -3. 感知層設計- 22 -4. 網絡層

2、設計方案- 23 -5. 水文信息采集- 24 -第一部分、系統概述1. 需求背景山美水庫系晉江流域惟一一座集防洪、供水、灌溉、生態和發電等功能為一體的大型水利樞紐工程，其庫容6.55億立方米、流域面積1023平方公里，是晉江下游三市一縣五區400多萬人口生產生活的主要水源地，為泉州經濟社會發展提供水資源支撐和保障。山美水庫周邊居民密集，庫灣多岸線長，隨著周邊鄉鎮經濟的發展，隨意傾倒渣土、直排污水、非法圍墾、違章建房等現象逐漸增多，單靠人工巡查和庫區幾個視頻監控點很難及時發現水事違法、水質污染案件。山美水庫轄區內有近4000畝森林，范圍大、地形復雜，靠人工巡查很難及時發現森林火災。可參照北京的

3、經驗，利用北斗導航技術的地質災害監測預警系統，實現對水庫上游及周邊地區進行全方位監測、監控，可以實時監測水事違法、水質污染等事件，并及時發現地質災害、森林火災提前做好防災準備。對山美水庫整個流域及轄區內近4000畝森林的實時有效監控，能有清楚的監控圖像，能看見傾倒渣土、直排污水、非法圍墾、違章建房等水事違法及水質污染事件的過程；能看見森林火災時的煙霧或起火點的圖像；實現對山美水庫整個流域及轄區內地質災害監測預警全覆蓋。2. 系統設計山美水庫水資源環境保護監控系統的方案設計構想取得于地理信息系統、全球定位系統、北斗衛星影集災害遙感預警通信系統、網絡傳輸技術等應用的諸多便利，構筑空間傳感器網絡，息

4、于一體的傳感器系統等已成為對地觀測、空間信息科學等領域的發展趨勢之一，對防汛的災情分析評估、水質多點智能監測、流域地理空間監控等的實際應用。山美水庫水資源環境保護監控系統的方案設計構想應實現山美水庫水資源環境保護監控管理的智能化和數字化，并對水質污染事件進行多點監測、流域地質災害實時觀測、森林防火全面監視，并對非法圍墾、違章建房等水事違法事件進行全覆蓋預警等，可以實時評估水體污染和影響范圍，實時監控大面積泥石流、滑坡等山地災害的影響范圍。此外，還可根據北斗導航監測預警系統資源衛星監測圖象對水庫水資源環境進行保護監控。還可以對水的混濁度、PH值、含氮度等要素進行實時智能監測，對污染源的位置作定性

5、實時監測。實現山美水庫水資源環境保護監控管理的智能化和數字化，能實時多點監控水體污染和影響范圍，實時監控大面積泥石流、山體滑坡等山地災害的影響范圍，森林火災的影響范圍，周邊鄉鎮居民傾倒垃圾、非法圍墾、違章建房等水事違法事件的影響范圍進行預警監控。第二部分、水庫地理信息數據管理系統水庫地理信息數據管理系統數據，主要包括建立山美水庫流域地理基礎空間數據庫和資源專題數據庫。地理基礎空間數據庫包括山美水庫流域地形、地貌、遙感影像等信息；資源專題數據庫包括森林、地質、水體、非法圍墾和傾倒垃圾等信息。1. 系統開發環境(1)GIS服務器：ArcGIS Server 9.3，ArcSDE(2)空間數據庫：S

6、QLSever2005(3)應用服務器：IIS(4)空間數據引擎：ArcSDE 9.3 for Oracle或 ArcSDE 9.3 for SQLSever(5)操作系統：Windows XP(6)客戶端：IE瀏覽器，ArcGIS explorer(7)開發語言：NET平臺下C#(8)開發工具：AO，Microsoft Visual Studio 2005(9)硬件環境：服務器端CPU Core2 6600，硬盤250G，內存3G；客戶端支持瀏覽器的PC機。2. 系統建設和應用基礎2.1數據基礎水庫地理信息數據資源包括基礎地理數據、遙感數據和專題數據兩種資源它們是相輔相成的關系。數據庫中除林

7、業二類普查數據外，還需包括以下數據：1. 基礎地理數據基礎地理數據是GIS系統的核心數據，是各種空間分析的基本對象。主要包括為所有地理空間數據提供共同的坐標參考系的大地控制數據，交通數據，行政境界數據，居民地數據，地名注記數據以及對應的屬性數據，林業現狀圖等。常用圖層主要包括：道路圖層、地名圖層、高程圖層、等高線圖層、河流圖層、村委會圖層、林業資源圖層、小班圖層等。2. 多源、多時相遙感數據對遙感數據進行數據處理，生成兼有高分辨率和多光譜信息的遙感影像，提取林業信息、林業現狀數據和制作三維模型。3.專題地圖主要是指各種林業專題圖和森林分類信息：林區三維影像模型圖、火險區劃圖、撲火設施配置體系(

8、嘹望監測網。防火隔離帶，防火道路，防火檢查站，物資儲備庫等)、通信配置體系、電力配置體系、林業資源戰略規劃、造林工程、森林道路規劃等。4、DEM數據用于三維可視化以及用戶的分析、量算。4、DOM數據以航空遙感影像為數據源，以實測GPS點和DEM數據為糾正控制點，參考精度符合要求的地形圖或林業用地圖，對航空拍攝數據進行幾何校正，再將校正后的數據進行配準、勻光勻色和標準圖幅分幅，制作成真彩色的監測區DOM和標準分幅DOM。數字正射影像圖疊加專題信息之后，擺脫了傳統專業線劃圖過于抽象，非專業人員不易理解的局限，使地表信息更加直觀、內容更加豐富多彩，便于林業部門對森林資源的管理和保護。2.2森林防火地

9、理信息系統數據庫建設系統數據庫可采用Oracle+ArcSDE，也可采用SQLSever+ArcSDE數據庫技術。SQLSever+ArcSDE是目前世界上最成熟、最穩定的空間數據管理技術，也是省、市級基礎地理信息數據庫工程建設的主流模式。根據本系統的實際應用和具體要求，本項目中建議采用SQLSever+ArcSDE。在水庫水資源環境保護監控系統中，主要存儲兩種類型的數據：基礎地理數據和水資源管理題數據。由于數據庫中要包括大量的空間數據，所以要求數據的存儲空間足夠大，一臺服務器已不能很好的滿足需求，因此系統應采用分布式數據庫來實現數據的并行管理，以提高數據的存取效率，增強數據的可靠性和可用性。

10、建議山美水庫水資源環境保護監控系統數據庫建設采用標準的三層體系結構，如下圖所示：數據查詢分析空間數據管理數據入庫數據庫維護ArcIMSArcGIS EngineArcSDE9.XOracalDLG，DOM，DEM數據層中間層應用層 數據庫三層體系結構圖 (1)數據層采用MSSQL關系型數據庫系統和ArcSDE空間數據引擎，實現四川省森林防火基礎地理數據的高效存儲和管理。(2)邏輯層(中間層)通過ArcSDE空間數據引擎實現對空間數據的訪問，基于ArcG1S Engine和ArclMS技術構建空間信息綜合應用開發平臺，實現空間數據應用的業務邏輯，如空間數據的表現和操作。(3)應用層在ArcG1S

11、 Engine和ArclMS的基礎上，實現四川省森林防火基礎地理數據庫的具體應用。3系統建設技術路線3.1系統建設的主要內容該項目的建設內容主要包括以下幾個方面：二類資源圖片信息數字化、編輯、查錯等；對地形圖進行掃描、裁邊、糾正、配準等；對地形圖上的主要道路和河流等信息進行數字化和編碼；森林防火基礎設施分布情況數字化；集成遙感數據；系統地圖數據集成標準化；人員培訓等工作。項目的具體實施過程可分為以下幾個步驟：1、統一規程規范采用國家統一的規程規范，使基礎數據的采集、錄入、更新、處理在統一的框架下開展，以保證系統在科學、有序的狀態下正常運行。同時，通過規程規范，提高系統兼容性，保證數據共享、資料

12、共享、成果共享。2、建立森林資源基礎數據平臺主要包括基礎地理信息庫、遙感數據庫、森林資源基礎數據庫和管理信息數據庫的建立和完善。在森林資源基礎數據平臺的建設中，以森林資源基礎數據庫的建立為核心，以二類調查區劃的小班為基本單位，建立地理信息、遙感影像信息、資源屬性信息的森林資源基礎數據平臺。同時，逐步將各地森林資源管理，特別是與林業重點工程有關的森林資源管理（規劃設計）數據納入森林資源基礎數據庫中，并通過系統相應的功能設計，在一定管理條件的約束下，使各類森林資源基礎數據做到及時更新，以保障系統為各級管理部門提供及時、科學、客觀的動態信息。使系統運行在豐富的森林資源基礎數據基礎之上。 3、開發研制

13、軟件系統軟件分為二大部分。一部分是圍繞森林資源基礎數據平臺的建立、運行、維護、使用、更新、管理及網絡化所需的軟件；另一部分是森林火災預防和應急管理所需的軟件。選用先進的軟件平臺，按應用需求，研制開發應用軟件系統。軟件研制開發以空間數據庫技術、地理信息技術、網絡傳輸與數據交換技術為核心，以基礎地理信息數據、遙感數據、森林資源調查、監測等數據為基礎，以各類數據的動態更新為保障，以簡單易用為目標，開發建立科學、適用、功能全面、實時變化的信息管理系統軟件，為各級林業主管部門提供信息查詢、分析評價、輔助管理、輔助決策等功能。 4、建立安全完備的網絡系統。充分利用計算機網絡技術，在安全、高效、節約的原則基

14、礎上，建立全省的森林資源管理信息網絡系統。網絡系統著重實現數據的傳輸、交換功能，充分利用現有的網絡資源，在保證安全性的基礎上，以分布式數據庫技術、地理信息系統技術、權限管理技術等為主要手段，實現數據的傳輸交換。并在此基礎上，建立網絡信息發布系統和網絡信息查詢系統。3.2系統建設的技術路線系統建設的目標從應用層次上為二部分。一部分為森林資源基礎數據平臺，著重解決相關部門對相關地理信息、資源信息基礎數據管理和更新以及防火設施、防火隊伍和防火檔案的管理和應用等問題；另一部分為火災應急管理信息系統，主要用于森林火災發生過程中的撲救現場指揮，著重提高林業防火管理的現代化水平。系統提供對全要素的林相圖、地

15、形圖、防火專題圖等數字地圖的信息查詢和管理。通過火點定位、火情查詢實現森林火災的快速定位，林相、地形、防火信息快速查詢及災后損失評估功能，并能結合全球GPS或國產雙星定位系統，實時接收撲火隊伍GPS經緯度數據，監視行進路線，或是圈定火場范圍，及時統計火災損失。同時提供標繪工具配合撲火隊伍的指揮，為領導進行防火指揮提供輔助決策。3.3系統功能模塊系統功能主要包括以下幾個部分：1.全面的道路信息，隨時可查到各種等級的道路；2.各種防火設施如撲火隊伍，防火塔等專題圖的分布，各種設施的快捷查詢，為防火指揮決策起到良好的作用。3.通過了望塔或是經緯度火情報告，精確的確定火點位置，快速的查找周圍的最近的撲

16、火隊伍，附近的道路情況和林相信息，可以制定相應的撲火方案。4.快速生成任意范圍的三維圖形，飛行，旋轉，高程查詢，渲染等多種手段， 使得領導者能夠足不出戶就能對災情準確及時指揮。5.配合GPS衛星定位，可以更加方便的掌握撲火隊伍情況。 森林火災衛星監測及應急疏散指揮示意圖在系統的建設中，將采取軟件集中研建，數據分級負責，建設分步實施的方式進行：1應用遙感技術（RS）、地理信息系統技術（GIS）、全球定位系統（GPS）、數據庫技術（DBMS）和網絡技術（WEB）等，在國家基礎地理框架和基礎地理信息支持下，以森林資源一類、二類和其他專項普查、調查數據為基礎，建立森林防火與檢測平臺。為各部門信息化建設

17、提供公共數據平臺。2選用適宜的軟件平臺進行二次開發，實現對小班的遙感影像、矢量地形圖、柵格地形圖、矢量小班信息的集成管理。3采用各種先進實用的軟件技術，在森林資源基礎數據平臺的基礎上，開發森林防火管理與檢測系統。4充分應用各類信息，結合林政管理信息系統及其它信息系統的運行成果，采用科學的方法實現對森林資源基礎數據高效的實時更新和森利火災的準確預測與監控。根據項目需求和實際應用要求，系統應分為以下兩個主要功能模塊：森林防火綜合地理信息查詢、管理與林火預測模塊和火災應急指揮撲救模塊和災后損失評估模塊。第三部分、地質災害預警系統 1系統設計突發性滑坡、崩塌、泥石流是我國最嚴重的地質災害類型，因其發生

18、時間短、隱蔽性強、破壞性大，極易造成重大人員傷亡和巨大經濟損失。據不完全統計，近10年來，因滑坡、崩塌、泥石流造成死亡和失蹤的人員每年平均約1000人，造成直接經濟損失年均38.6億元。5.12汶川特大地震引起的滑坡、崩塌、泥石流造成大量人員傷亡和失蹤。據現場調查統計，地震區地質災害類型以滑坡為主，其次為崩塌和泥石流。四川、甘肅和陜西等省地震區84個縣(市、區)發現重大地質災害點8439處，其中，滑坡4372處，崩塌2309處，泥石流515處，威脅109萬人的生命安全。長期以來，我國建立的群測群防網絡基本上覆蓋了全國山區丘陵縣市，每年有效避災上千起。然而，現有監測手段大多采用人工收集方式，技術

19、方案存在數據收集不及時，信息覆蓋面不足的缺點。即使現有的野外自動監測，也僅限于少數幾個獨立的示范區，且區內監測設備沒有成網，沒有形成一個實時動態監測體系，難以滿足滑坡泥石流快速預警和突發應急處置的需求。無線傳感器網絡技術延伸了傳感器的感知觸角，實現對目標狀態信息的非接觸傳遞、實時監測、協作處理、本地化決策，以及與互聯網和移動通信網的泛在接入，大大提高了信息采集的實時性、可靠性和靈活性。以傳感器網絡技術為基礎，結合寬帶移動通信技術，選擇不同地質環境背景、不同氣候條件的地質災害監測示范區建設，解決滑坡泥石流監測預警的關鍵技術，建立監測預警信息系統，獲取實時動態監測數據，建立滑坡泥石流的預測模型，及

20、時捕捉重大滑坡泥石流的前兆信息，為災害防治提供技術支撐，保障國民經濟穩定健康發展。2. 系統目標本系統針對山美水庫地質災害防治工作的現實需求，將無線傳感器網絡、寬帶移動通信技術與滑坡泥石流監測預警技術相結合，開展應用示范和產業化建設，使我國地質災害野外監測技術和預警方法取得突破性進展，達到國際領先水平，為我國地質災害監測預警網絡體系建設和應用推廣提供技術支撐。1. 針對滑坡泥石流監測、預警、應急處置的特點，提供長期監測和應急通信網絡體系結構、自組織網絡協議及節點級系統軟件；2. 面向滑坡泥石流災害處置的應用需求，定制開發小型化、低功耗、高可靠傳感器網絡節點級關鍵技術，接入移動通信網絡的系列網關

21、設備；3. 提供基于2G/3GE技術的多媒體信息匯聚寬帶無線傳輸技術及研制相應設備，并為多媒體應急通信指揮系統提供技術支持；4. 提供滑坡泥石流監測新型傳感器設備，滑坡泥石流監測預警系統和應急條件下的無線寬帶多媒體監控系統，為災害的預警和應急處置提供支持。3. 總體架構監測地質災害的傳感器節點構成一個異構的網絡。雨量傳感器、土壤含水率傳感器、地表裂縫傳感器、深部位移傳感器產生的數據量小，且數據不是時刻變化的；而次聲傳感器、GPS設備與視頻傳感器產生的數據量大。為了在滿足數據要求的條件下更好的利用帶寬資源，擬采用低速率與高速率傳感器節點共存的異構網絡體系結構。雨量傳感器、土壤含水率傳感器、地表裂

22、縫傳感器、深部位移傳感器采用低速率網絡傳輸協議；地聲傳感器、GPS設備與視頻傳感器采用高速率寬帶網絡傳輸協議。圖 4-2長期監測網絡體系結構示意圖在實際應用中，單個傳感器網絡的網絡規模直接影響網絡容量的提升，故將傳感器網絡設計為三層的MESH 網絡。第一層為使用ZigBee協議的低速率探測傳感器網絡。網絡中的各種探測傳感器節點與中繼節點通過自組織成網的方式形成最底層的傳感器監測網。協議的自組織性主要體現在，傳感器節點故障時的網絡快速愈合能力和新的節點增加部署時的快速組網能力。擬采用帶有快速鄰居發現與更新的自組織網絡協議，實現預期的目標。第二層為匯聚網關層，使用WiFi進行數據的傳輸，該層包括Z

23、igBee-WiFi網關、WiFi中繼節點、2G/3G網關與大數據量的音視頻傳感器節點、GPS傳感器節點和地聲傳感器節點。探測傳感網絡中的數據可以通過任一個ZigBee-WiFi網關接入匯聚網關層，通過在匯聚網絡中中繼到達某一2G/3G網關，2G/3G網關具有WiFi到2G/3G的網關功能，能夠將使用WiFi匯聚到的數據通過2G/3G網絡發送到監測中心。為了滿足大數據量的傳感器設備如音視頻傳感器等的數據速率要求，也將他們放入到匯聚網關層，他們可以以單跳或多跳的方式將數據傳送至2G/3G網絡中。第三層為2G/3G網絡與地質災害監測中心站。為了更好的利用移動通信基礎設施，本系統擬使用2G/3G網絡

24、與遠程地質災害監測中心站進行數據交換。2G/3G網絡具有覆蓋范圍廣、數據傳輸率高的特點。使用2G/3G網絡可以基本滿足當前的監測傳感器與多媒體數據的傳輸需求，并可以大大降低研發和部署成本。對于地質災害監測的匯集傳輸是一個很好的選擇。4. 系統組成系統擬搭建在室內，首先需要模擬野外的土壤環境，由于常見的地質災害多由降雨而引發，因此還需要進行降雨的模擬。因此系統由以下及部分組成：模擬土壤環境、人工降雨系統、地質災害監測傳感器、傳感器網組件、后臺軟件系統。現分別進行說明。4.1. 地質災害監測傳感器地質災害監測傳感器包含了對常見的滑坡、泥石流等地質災害的全方位的監測，主要包括：雨量傳感器、土壤含水率

25、傳感器、地表裂縫傳感器、深部位移傳感器、孔隙水壓力計以及次聲監測單元等傳感器。下面分別進行說明。4.2 孔隙水壓力傳感器孔隙水壓力傳感器組件是孔隙水壓力觀測的傳感器，包含傳感器本體、激振模塊、測頻模塊，適用于測壓管中水壓、水位的測定、回填或原位孔隙水壓力的測定、揚壓力的測定、水位或容器中流體壓力的測定，抗干擾能力強、長期穩定、密封可靠。性能參數：（1） 量程：（0-）0.12.0MPa可選；（2） 分辨率： <0.15%F.S（其余量程）；（3） 不重復度：<0.5%F.S；（4） 綜合誤差：<1%F.S;（5） 工作溫度：0-70。4.3土壤溫濕度水分傳感器土壤溫濕度水分傳

26、感器組件是將溫度和濕度測量元件集于一體觀測的傳感器，每套產品包含數只傳感器本體和一個高精度A/D采集卡，采用TDR（時域反射）原理，適用于土壤容積環境的測量，采用環保材料，全密封設計，經久耐用。性能參數：(1) 濕度：測量參數：土壤容積含水量單 位：%（m3/m3）量 程：0100%（m3/m3）精 度：050%（m3/m3）范圍內為±2%（m3/m3） 測量區域：90%的影響在以中央探針為中心直徑3cm、高6cm的圓柱體內 穩定時間：通電后約1秒響應時間：響應在1秒內進入穩態過程工作電壓：12V DC工作電流：50 mA輸出信號：420mA標準電流環密封材料：ABS工程塑料探針材料

27、：不銹鋼遙測距離：小于200米整體尺寸：直徑：50mm，全長：200mm， 探針長度：70mm(2) 溫 度： 量 程：28精 度：±0.24.4 固定式測斜儀固定式測斜儀（俗稱測斜探頭）是用于路基、邊坡等的地下深部形變、位移測量的實時監測儀器。固定式測斜探頭組安裝在專用測斜管內（同移動式測斜儀），橫跨有變形（相對位移）的區域。其測量原理是：地層/結構物移動變形引起測斜管變形，測量探頭通過敏感自身的斜度（傾角）的變化來解算出測斜管在預定方位上的形變量，多個測量探頭組合安裝可以獲得沿測斜管的撓度變形剖面圖。性能參數：（1） 標準量程：±50°（垂直）；（2） 分辨率

28、：優于8角秒（±0.02mm/500mm）；（3） 測量精度（符合度）：優于±0.1%F.S；（4） 重復性（不重復度）：優于±0.05%F.S；（5） 耐水壓: 1MPa（100m水深無泄漏）；（6） 適用測斜管內徑：5672mm；（7） 工作溫度范圍：20 50。4.5裂縫位移計裂縫位移計是為適應滑坡地表裂縫監測開發的大量程裂縫位移計，基于拉繩式位移傳感器開發，具有量程大、低功耗、可埋設安裝等特點。性能參數：（1） 有效量程：0mm1000mm；（2） 分辨力：0.5mm；（3） 測量精度：優于0.5%FS；（4） 工作溫度范圍：-20 50；4.6土壓力傳感

29、器組件土壓力計組件是使測量土壓力的傳感器，以鋼弦作為傳感元件，以連續激振的工作方式進行測量，適用于房屋基礎、擋土結構、水壩、隧道等的長期觀測，包含傳感器本體、激振模塊、測頻模塊，抗干擾能力強、長期穩定、密封可靠。性能參數：（1） 量程：（0-）0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0，3.0，5.0，10.0MPa可選；（2） 分辨率：<0.2%F.S（0.1，0.2MPa）; <0.15%F.S（其余量程）；（3） 不重復度：<0.5%F.S；（4） 綜合誤差：<1%F.S;（5） 工作溫度：0-70。4.7次聲監測單元泥石流在形

30、成和運動過程的聲發射信號中有次聲成份，這種次聲成份為有確定的時域和頻域特性的信號，幾乎不衰減且約等于聲速，以空氣為介質傳遞。次聲監測單元能在泥石流到達前率先捕捉到它的次聲信號，可以提前報警。次聲監測單元是一個獨立的監測單元，連續通電工作，實時監測附近的次聲信號，每隔3-5分鐘上報一次數據，不具備遠程設置的功能，需事先在下位機設置好IP地址、端口號。監控中心收到數據后，進行分析處理，達到按經驗設定好的報警閾值時，自動發出報警信息，并通過短信通知相關人員。性能參數：（1） 傳感器靈敏度約50mV/Pa；（2） 數據采樣頻率50Hz100Hz；（3） 存儲卡容量：512M，可存儲90小時數據；（4）

31、 功耗：<4W；（5） 額定電壓：AC220V/50Hz/DC±12V；（6） 工作電壓AC176-264V，40-60Hz，DC10V-15V。4.8土壤PH傳感器土壤PH傳感器主要用于長期監測土壤PH值的變化，采集的數據通過無線的方式傳輸到控制端，以利于時時了解土質的變化情況及實施保護措施。性能參數：（1）測量范圍；0-14PH（2）溫度范圍；0-80°（3）零電位PH值；7±0.25PH（4）斜率；95%（5）相應時間；10秒（6）精度；±0.02PH（7）輸出；±1999mV，25°時一個PH單位對應于59.16mV4.

32、9視頻攝像頭攝像頭采用海康的機械驅動的云臺攝像頭，可以通過控制程序調節攝像頭拍攝的角度和距離，最終將視頻數據傳輸到指控中心。指控中心的視頻服務器實時存儲每個攝像頭采集到的數據，以供如后分析。視屏模塊方案采用國內安防產品提供商海康威視的4寸網絡高速智能球機。主要特性有：（1）系統功能: 采用1/4"索尼高性能CCD, 圖像清晰 精密電機驅動, 反應靈敏, 運轉平穩, 精度偏差少于0.1度, 在任何速度下圖像無抖動 支持RS-485控制下對HIKVISION、Pelco-P/D協議的自動識別 支持三維智能定位功能, 配合DVR和客戶端軟件可實現點擊跟蹤和放大 支持多語言菜單及操作提示功能

33、, 用戶界面友好 支持數據斷電不丟失 支持斷電狀態記憶功能, 上電后自動回到斷電前的云臺和鏡頭狀態 支持光纖模塊接入 支持內置溫度感應器, 可顯示機內溫度 支持防雷、防浪涌、防突波功能 室外球達到IP66防護等級 支持3D數字降噪 支持定時任務預置點/花樣掃描/巡航掃描/水平掃描/垂直掃描/隨機掃描/幀掃描/全景掃描等功能（2） 機芯功能: 支持自動光圈、自動聚焦、自動白平衡、背光補償和低照度(彩色/黑白)自動/手動轉換功能, 寬動態功能可選 支持隱私屏蔽（3）云臺功能: 水平方向360°連續旋轉, 垂直方向-5°-185°, 無監視盲區 水平預置點速度最高可達1

34、50°/s, 垂直預置點速度最高可達100°/s 水平鍵控速度為0.1°150°/s, 垂直鍵控速度為0.1°100°/s 支持256個預置位, 并具有預置點視頻凍結功能 支持8條巡航掃描, 每條可添加32個預置點 支持4條花樣掃描, 每條路徑記錄時間大于10分鐘 支持比例變倍功能, 旋轉速度可以根據鏡頭變倍倍數自動調整 支持守望功能, 預置點/花樣掃描/巡航掃描/水平掃描/垂直掃描/隨機掃描/幀掃描/全景掃描可在空閑狀態停留指定時間后自動調用(包括上電后進入的空閑狀態) 支持報警功能, 內置2路報警輸入（7路可選）和2路報警輸出,

35、支持報警聯動, 可在報警后觸發調用預置點/巡航掃描/花樣掃描/SD卡錄像/觸發開關量輸出/客戶端電子地圖（4）網絡功能: 采用H.264視頻壓縮算法和TI高性價比的最新達芬奇處理芯片和平臺, 性能可靠穩定 支持以太網控制, 同時支持模擬接入 可通過IE瀏覽器和客戶端軟件觀看圖像并實現控制 支持SDHC卡和標準的SD卡存儲 支持三級用戶權限管理 支持雙碼流技術 支持多種網絡協議, TCP/IP、HTTP、DHCP、DNS、RTP/RTCP、PPPoE(FTP、SMTP、NTP、SNMP可添加) 支持1路音頻輸入和1路音頻輸出（5） 應用場景可廣泛應用于需要大范圍監控的場所, 如:河流、森林、公路

36、、鐵路、機場、港口、崗哨、廣場、公園、景區、街道、車站、大型場館、小區外圍等場所。（6） 外形尺寸(單位:mm)4.10 傳感網組件傳感網組件由Zigbee低功耗節點IOT-NODE2530和WiFi中高速率節點兼網關IOT-ARM9組成，具體介紹如下：1）、Zigbee低功耗節點IOT-NODE2530IOT-NODE2530開發套件是一款功能強大的2.4G無線傳感網絡（WSN）開發套件，它提供了功能齊全的WSN節點IOT-NODE2530、全面支持ZigBee 2007 Pro的無線通信協議棧和WSN可視化軟件。套件還提供了通用TICC系列芯片編程器和相關使用說明。IOT-NODE2530

37、節點基于TI SOC芯片CC2530，該芯片射頻部分采用TI公司第二代IEEE 802.15.4射頻芯片CC2520，容量達256KB的低功耗FLASH存儲器。整個系統采用了標準尺寸的接口插針，可以實現按照不同的應用需求進行擴展。性能參數：（1） CC2530F256：增強型8位的8051 處理器（2） 芯片閃存：256kB Flash、8kB 內部SRAM（3） 工作電壓：2.0V3.6V（4） 工作頻率：2.4GHz（5） 低功耗：具有四種低功耗工作模式，最低功耗模式下工作時僅0.4A的流耗，外部中斷能喚醒系統（6） 傳輸速率：250Kbps（7） 可編程的輸出功率高達4.5dBm（8）

38、節點開關： 1個電源選擇開關；（9） 供電方式： 2節5號電池供電，USB供電以及外接電源供電；（10） 接口：1個RS232接口；10針JTAG插座；外擴I/O口；1個兩節電池盒；1個SMA天線座；2）、WiFi中高速率節點IOT-ARM9IOT-ARM9開發套件是一個基于NXP LPC3250 ARM9微處理器的無線軟硬件平臺，采用模塊化的設計理念開發，注重穩定性與可靠性。它極大地簡化了用戶的開發過程，降低了開發成本和設計風險。開發平臺除了集成SPI WiFi（符合802.11b/g標準）和CC1000之外，還支持外擴USB商用攝像頭、商用USB WiFi網卡、WCDMA 3G模塊，方便用

39、戶進行各種無線通信開發。此外，平臺還配備了7個TTL IO口、1個USB 2.0接口、1個SD卡座、1個LCD接口、2個UART接口與1個JTAG連接器，可以方便地實現硬件擴展。性能參數：（1） 處理器：NXP LPC3250微處理器，工作主頻可高達266MHz（2） 開發平臺集成64MB SDRAM、256MB Nand Flash、2MB Nor Flash、2MB SPI Flash（3） 支持NandFlash、NorFlash，支持網絡、USB和SD接口下載燒寫內核和文件系統（4） TFT-6862 3.5寸液晶屏，像素為320X240（5） 集成CC1000通信芯片及433M天線（

40、6） 集成SPIWiFi通信模塊，可選USBWiFi和WCDMA 3G通信模塊（7） 32.768KHz RTC實時時鐘（8） 通過USB連接PC攝像頭和以太網口連接高清云臺攝像頭（可選）（9） 1個USB OTG 2.0接口，mini-B 連接器，ESD保護，1個SD卡座，2個UART接口（10） 1個電源指示燈，1個可編程指示燈，1個無線網卡模塊通信指示燈，4個用戶級LED燈（11） 工作溫度: -20+70（12） 工作濕度: 090%，無冷凝第四部分、水資源監測系統1. 系統設計水利信息化綜合體系中，應用系統以水資源管理、農村水利信息管理等水利部提出的八大重點工程為核心，服務于各種水利

41、業務管理；信息化基礎設施不僅包括水利應用系統賴以存在的網絡硬件平臺，還包括水利基礎信息采集點、水利通信骨干網絡的建設。我國水利信息化還基本處于基礎設施完善和業務應用初步建設的階段，為加快水利行業信息化的進程，需要更廣泛、有效地運用高新科技，結合水利行業的業務特點，尤是近期如火如荼的物聯網相關技術。水利物聯網解決方案立足水利行業信息化的發展。通過提供灌區信息化管理系統、水資源管理系統、水利通信與自動化系統等，對水文、水質、閘門等實時信息的采集、傳輸、處理加工和應用，切實提高水利行業管理的綜合能力和管理水平，實現向動態管理、精細管理、定量管理和科學管理的轉變。2. 系統架構水利物聯網管理系統采用流

42、量監測設備、水質檢測設備和視頻監測設備等，對水流量、水質、視頻信息等進行實時采集，以標準工業電信號上報綜合信息化采集器，接入到中國移動TD-SCDMA網絡或者中國聯通的3G網絡。綜合信息采集器采用多路A/D復用傳感器采集通道，可外接多路模擬量、數字量傳感器探頭，提供水質檢測儀協議轉換和數據量轉換，提供視頻模擬信號轉換數據信號（H.264），最終將視頻信號、水質監測信號和水量監測信號合并上傳。為保證設備可靠運行，需要提供完善的室外環境適應設計，如攝像機及水質檢測儀需安裝于野外環境中，其余設備均安裝于室外設備箱體內。箱體設計應充分考慮防潮、防雨、防雷擊、高低溫工作環境等因素。在供電系統成熟區域，電

43、源采集可直接從動力配電室引出，只需布設電源線纜進行接入；在不具備供電系統的區域，采用太陽能板供電，這樣使用壽命長、性能穩定、維護費用較低。（水利物聯網管理系統方案架構圖）本系統由感知層、網絡層、應用層組成。其中，感知層包括：水文傳感器（水溫、流量、流速、PH值等）、管道傳感器（水壓、流量等）、水利設備標識（RFID標簽、一維碼標簽等）、視頻攝像頭、采集節點等。網絡層包括：節點間的ZigBee網絡、wifi網絡、3G網絡、GPRS網絡等。應用層包括：設備管理系統、監控系統、WEB服務系統等。水利物聯網實驗室側重于將復雜的系統，通過簡單的設備和原理展現出來，有利益學生對物聯網技術的認識，并且提供了

44、廣泛的接口，方便進行二次開發和進行深入研究。在學生培養方面，實現了從簡到繁的漸進學習；在開發方面，實現了可調可控，易于開發的友好環境；在產業應用方面，通過對模塊化的操作，便于在工業應用中集成；在科研方面，通過物聯網實驗室的基礎設備，可憑借平臺申請相關項目，并且在平臺上進一步進行科學研究。3. 感知層設計感知層節點負責著信息采集，信息采集節點采用多路A/D復用傳感器采集通道，可外接多路模擬量、數字量傳感器探頭，提供水質檢測儀協議轉換和數據量轉換。將數據通過無線或者有線方式傳輸出去。視頻模擬信號轉換數據信號（H.264），最終將視頻信號、水質監測信號和水量監測信號合并上傳。信息采集節點由三個主要模

45、塊組成：低功耗芯片組模塊，傳感器接口模塊和電源模塊。其中，低功耗芯片組模塊包括了處理器、射頻模塊以及低功耗管理模塊，低功耗的一體化設計成可以對芯片進行修改以適應低功耗要求。通過設置低功耗管理模塊，可以對處理器和射頻模塊的功耗進行統一的管理，進而使得對功耗的管理更具有靈活性。通過設置傳感器接口模塊，增加了節點設備的靈活性。通過配置不同的傳感器接口模塊，可以使節點設備匹配不同類型的傳感器，從而以非常小的代價提供非常高的靈活性。另外，通過設計接口模塊，可以使節點連接多種類型的傳感器。電源模塊為低功耗芯片組模塊和傳感器接口模塊提供電能支持。電源模塊由電源采集模塊、電源控制模塊以及電源存儲模塊組成。由于

46、設備工作在野外，無法獲得穩定的有線電源，因此考慮采用太陽能，而電源采集模塊負責能量的采集。由于太陽能受時間和天氣等外界因素的影響比較大，因此設置電源存儲模塊，將采集的能量存儲起來，供無法獲得太陽能的時候使用。電源控制模塊負責整個電源模塊的管理。信息采集節點設備組成4. 網絡層設計方案由于傳感器網絡節點的通信能力較弱，相隔一定距離的傳感器節點之間不能實現直接通信，而為了能夠將傳感的數據及時有效的發送出去，整個傳感器網絡必須要能夠連接成一個能互連互通的網絡，因此，傳感器網絡網關必不可少。傳感器網絡網關在傳感器網絡中的作用相當于橋梁，可以將彼此間相互獨立的信息區域連接起來。無線傳感器網絡必須面臨復雜

47、的環境，必須通過各種不同的高低速率的無線協議的合作才能準確的獲取監測地區的準確數據。因此，網關設備必須能夠處理各種不同協議之間的數據轉發。5. 水文信息采集水利信息化是國家信息化建設的重要組成部分，它是指充分利用現代信息技術，深入開發和廣泛利用水利信息資源，實現水利信息采集、傳輸、處理和服務的網絡化與智能化，全面提長水利事業各項活動的效率和效能的歷史過程。水文信息包括了所有描述水體天然和人為影響等各類要素，是水利信息中最重要、最活躍的部分，是水利信息資源的主體之一。5.1 傳感器傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出

48、，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。在水利物聯網中，傳感器多種多樣，可采集水文、水質等信息，以及水利的其他物理信息，例如：水位、水壓、流速、流量、PH值等。1）、水位傳感器水位傳感器提供高精度的水位測量，應用范圍廣，包括一些惡劣的環境。自帶動態溫度補償系統，在很寬的溫度范圍仍具有較高的測量精度。它適用于數據記錄器、遙測、監測設備。由一個固態沉入式壓力變換器組成，壓力變換器封裝在一個20mm直徑的不銹鋼外殼內。配有模制防風雨電纜和2芯線4-20mA信號輸出，用于連接到監測裝置。壓力范圍：0-1，5，10，20，40，75，152米(可選)

49、精度：±0.1% 滿量程（恒溫）輸出：4-20mA 或 0.5-2.5VDC(取樣電阻125歐姆)電源電壓：8-36VDC工作溫度：-40+852）、水壓傳感器水壓傳感器采用擴散硅進口芯片，電路采用信號隔離放大，截頻干擾設計（抗干擾能力強，防雷擊）過壓保護，限流保護，抗沖擊，防腐等。316不銹鋼全封焊，結構小巧、緊湊，有良好的防潮能力和優異的介質兼容性。壓力傳感器是在單晶硅片上擴散上一個惠斯通電橋，電壓阻效應是橋壁電阻值發生變化，產生一個差動電壓信號。此信號經專用放大器，再經電壓電流變換，將量程相對應的信號轉化成標準420mA/05VDC/010VDC信號。 量 程： -0.100.

50、001100MPa（中間量程任選）綜合精度： 0.2%FS壓力類型： 負壓、絕壓、表壓、密封壓（絕壓加140）（可選測量介質： 氣體 液體輸出信號： 420mA 供電電壓： 1236VDC 介質溫度： -4085環境溫度： 常溫-4085零點溫漂移：±0.01%FS/量程溫度漂移：±0.01%FS/補償溫度： 070安全過載： 150%FS極限過載： 200%FS防護等級： IP65采樣頻率： 2ms3)、水溫傳感器水溫傳感器是一個堅固耐用的水樣溫度測量器件。探頭與7.6米船舶級電纜塑壓連接，采用2線制，電子部件全部由船舶級環氧樹脂封裝。輸出：4-20mA 測量范圍：-50

51、+50精度：±0.1工作電壓：10-36VDC工作溫度：-50+1004）、PH傳感器pH傳感器堅固耐用、值得信賴。配備7.6米的船舶級電纜，電纜長度可根據需要調整。pH傳感器輸出是3線配置的4-20mA，使用船舶級環氧樹脂將電子部件完全封裝在不銹鋼外殼里。pH值傳感器還使用了可拆卸的防護罩、可更換的pH電極，易于維護。輸出：4-20mA測量范圍：0-14 pH精度：2% 滿量程工作電壓：10-36 VDC工作溫度：-5+555）、電導率傳感器電導率傳感器使用4級電極測量技術，提供大量程的電導率和溫度的準確讀數。由于離子溶液的電導率隨溫度升高而增加，因此內置溫度傳感器，相對標準25，

52、提供2%/的自動溫度補償。內置接口模塊把數字電導率和溫度數據轉為2股獨立的4-20mA信號，分別連接數據記錄器和可編程邏輯控制器（PLC）設備。 測量范圍：0-200µS/cm，200-2000µS/cm，2-20mS/cm，20-200mS/cm，200-2000mS/cm（可選）分辨率：0.1µS/cm，1µS/cm，0.01mS/cm，0.1mS/cm，1 mS/cm（分別對應上述測量范圍）精度：讀數的±0.5% 溫度范圍：-5+70溫度精度：0.2輸出：4-20mA雙信號（電導率和溫度傳感器）最大壓力：35 psi（25米水深）最小浸入

53、深度：36mm工作電壓：10-36 VDC工作溫度：-5+706）、溶解氧傳感器溶解氧傳感器堅固耐用、值得信賴。連接到7.6m的船舶級電纜。溶解氧傳感器輸出為3線配置，4-20mA，使用船舶級環氧樹脂將電子部件完全封裝。輸出：4-20mA測量范圍：0-100%飽和度，0-8mg/L(溫度補償至25)精度：±0.5% 滿量程最大壓力：40 psi電壓：10-36VDC輸出電流：15.5mA+傳感器電流工作溫度：-40+557）、OPR傳感器ORP傳感器堅固可靠，配有7.6米的船舶級電纜。傳感器信號輸出為三線配置，4-20mA。其電子部件全部封裝在船舶級環氧樹脂（在線版本尺寸為PVC管，

54、兩端帶螺紋，還有蓋帽）。輸出功率：4-20mA范圍：-500+500 mV精度：2% 滿量程最大壓力：40psi輸出電流：0.2 mA+傳感器電流8）、濁度傳感器濁度傳感器是一款高精確度的入水式儀器，可用于現場環境或過程監測。應用范圍包括：水質檢測及監管、河道監測、水流測量、水庫水質檢測、地下水檢測、廢水處理及工業排污控制。范圍：0-50NTU和0-1000NTU（可選）精度：±1% 滿量程輸出：4-20mA方法：90°散射法，帶校正功能工作電壓：10-36 VDC輸出電流：30mA+傳感器輸出預熱時間：5秒操作溫度：-10+50最大壓力：30 psi5.2 采集控制節點采

55、集節點就是將傳感器感知到環境的模擬信號，通過ADC轉換為點信息，初步的進行數值化處理、存儲等，之后，通過網絡將數據發送出去。IOT-NODE2530開發套件是一款功能強大的物聯網和無線傳感網絡開發套件，它提供了功能齊全的傳感器網絡節點IOT-NODE2530全面支持ZigBee 2007 Pro的無線通信協議和WSN可視化軟件。套件還提供了通用TI出品的CC系列芯片編程器和相關使用說明。完備的硬件、軟件及技術支持使得用戶可以輕松地將該套件廣泛應用于工業、科研和教學等領域。 IOT-NODE2530節點基于TI SOC芯片CC2530，片內FLASH的容量達256KB。整個系統采用了通用接口插針，可以按照應用需求進行擴展。硬件配置及相關參數：1.IOT-NODE2530節點CC2530F256：增強型8位的8051 處理器板載內存：256KB片內Flash、8KB片內SRAM工作電壓：2.0V3.6V射頻頻率：2.4GHz低功耗：具有四種低功耗工作模式，最低功耗模式下工作時僅0.4A的流耗，外部中斷可喚醒系統傳輸速率：250Kbps可編程的輸