一、应用背景

　　随着我国经济的不断繁荣，大中城市的建设也在突飞猛进地高速发展，城市圈也在已经不断扩大。为了缓解交通压力和保证出行的畅通，许多城市建设了不少的立交桥和下穿隧道。近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生，且有愈演愈烈的趋势。近年在我国很多城市，一场暴雨积水有的竟然高达一米以上，且长时间不能及时排走，给人们的出行带来了很大的不便，并引发几十宗行人的死亡和失踪事件。因此，已经引起市政、防汛、路政等政府有关部门的高度关注：一方面要积极修建并管理好排水设施，另一方面建设城市道路积水监测系统，也极为必要，它即可以为决策机构的领导提供道路积水的实时信息，也为市政排水调度管理机构提供支持，还可以通过广播、电视等媒体为广大老百姓提供出行指南。

　　建设一套城市道路积水监测预警系统可实时监测城区各地下道的积水水位并实现自动预警。市政管理部门借助该系统可整体把握整个城区内涝状况，及时进行排水调度。交通管理部门通过该系统可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、车辆误入深水路段造成重大损失。

　　二、解决方案

　　2.1系统建设目标

　　v通过建立一个远程道路积水预警管理系统，保证资料数据的集中性、一致性、完备性、可靠性。实现“集中管理、分散监控、数据共享”。

　　v通过远程道路积水预警管理系统的建立，使地道桥水位数据处于规范的管理和监控之下，为日常管理和维护提供快捷方便的科学数据，提高工作效率。

　　v通过该系统的建立，实现为日常人员安全出行及人民生命财产提供可靠的保障。在降雨时系统实现地道桥积水全程自动化和数字化，出现水位超高时自动提醒过往行人。

　　v通过该系统的建立，使系统内的日常工作由传统文字、报告形式，提高到统一的空间定位、空间分析与应用、**的数据库管理、专业的管网计算与图文并茂的信息管理模式，为出行调度与管理、供排水服务及水平提供了实时、准确的决策支持

　　2.2系统基本组成

　　本系统由监控中心、通信平台、监测终端设备、计量测量控制设备组成。

　　监控中心：硬件主要由服务器、工作站、网络传输模块。

　　软件主要由操作系统软件、数据库软件、道路积水预警管理系统。

　　通信平台：光纤网络。

　　监测终端设备：道路积水监测终端、LED显示屏、声光报警器。

　　计量测量设备：雷达液位计。

　　2.3系统拓扑图

　　三、监测中心

　　调度中心是系统的核心，主要由服务器、计算机、液晶显示屏、投仪影、打印机、道路积水预警管理系统软件组成。在调度中心，调度人员可以监测整个管辖区域内的所有地道桥实时积水数据信息；可以实时监测每个地道桥的视频图像；可以对管辖区域进行科学调度，达到安全预警和保障人民生命财产安全的目的。

　　现场所有监测监控设备直接与调度中心的服务器通信。各区域内的管理员可通过远程浏览服务器完成各项操作

　　3.1监控中心硬件要求：

　　1、监控中心硬件基本配置：服务器1台、磁盘阵列1套。

　　2、服务器：CPUcup8核 内存128g 2T硬盘

　　3、磁盘阵列：存储扩展 32T磁盘阵列。

　　4、硬盘：普通硬盘 >2T

　　3.2监控中心软件基本要求：

　　1、操作系统： Windows server 2012

　　2、数据库软件： Microsoft SQL Server 2012

　　3、监控与管理系统：道路积水预警管理系统。

　　3.3监测中心软件基本特点：

　　道路积水预警管理系统。

　　该软件是针对供排水行业开发的**软件，结构采用B/S结构，服务器安装数据库及供水公司调度远程监控管理系统，由系统管理员负责管理，领导者或其它工作人员经授权后可在自己的计算机上通过局域网访问服务器，可进行权利范围内的操作。需要该软件可以在INTERNET公网上发布，被授权者在任何地方的计算机上都可以通过INTERNET公网访问和操作该系统。该软件采用模块结构，主要包括两大模块：一个是人机界面、另一个是前置机。每个模块又由若干小模块组成。前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，它具有强大的兼容性，支持多种通信方式共存一个系统。人机界面包括基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，可根据不同客户的不同需求设计组合成个性化的监控与管理系统软件。

　　3.3.1显示功能：

　　在系统地图显示界面上能够实时显示每个地道桥积水实时液位值及设备状态。

　　3.3.2实时显示数据功能：

　　在实时数据显示界面上系统能够实时显示各个测点的实时数据及更新数据时间。

　　单击测点控制按钮则弹出二级工艺界面，显示测点动画及实时视频图像，球机画面上有控制按钮可控制现场球机动作。

　　3.3.3视频列表显示功能：

　　在视频列表显示功能中系统将所有图像以列表显示出来。在图像右侧显示当前测点安装地点、实时积水数据、时间等信息。

　　3.3.4 实时水位曲线界面

　　手机APP界面

　　3.3.5管理功能：

　　1、测点信息管理：可添加、删除、修改每个监控点信息。

　　2、权限管理功能：具有授权管理功能，管理员为**管理者，根据不同应用要求，分配给其它使用者不同的权利。

　　3、密码管理功能：根据不同的使用权利和用户设置不同的登录密码。

　　4、数据刷新管理：根据不同的使用权利和用户设置不同的数据刷新频率。

　　5、测点显示管理：根据不同的使用权利和用户设置可查看的数据和数量。

　　3.3.6告警功能：

　　1、设备变化告警：设备故障报警、箱门非法打开报警、通信中断告警。

　　2、设备超限告警：积水水位过高告警。

　　3.3.7存储功能：

　　1、测点信息、实时数据、事件记录、操作记录存入数据库。

　　3.3.8统计功能：

　　1、报表功能：日报、月报、年报；

　　2、曲线功能：日曲线、月曲线、年曲线；

　　3.3.9查询功能：

　　1、测点信息、历史纪录、历史曲线、事件记录、操作记录、历史报表；

　　3.3.10打印功能：

　　1、测点信息、历史纪录、历史曲线、事件记录、操作记录、报表；

　　3.3.11安全功能：

　　1、密码功能：进入和退出系统必须输入密码；

　　2、权限功能：不同的操作员具有不同的功能；

　　3、用户切换：不同的操作员交接时可以在系统切换。

　　四、通信平台

　　建立采用光纤网络平台传输数据。该网络有以下几大特点：

　　永远在线：设备可以永远在线，保证数据的实时传输。

　　高速传输：可支持千兆传输。

　　五、监测终端设备

　　5.1道路积水监测终端

　　道路积水监测终端主要实现的功能是采集实时水位，采集雨量计，当有雨时控制LED显示屏点亮显示节目。将数据实时水位值显示至LED屏幕上并将数据上报至管理中心。

　　监测终端内含主要设备

　　1）采集控制器――――――DG1010

　　2）网络传输模块―――――R100

　　3）钣金箱体------------------480*360*240*1.2

　　5.1.1 采集控制DG1010功能特点

　　显示功能

　　1）各种传感器状态：当前雷达液位计是否处于正常状态。

　　2）数据显示：显示当前地道桥实时积水数据等。

　　数据传输功能

　　1）通过R100网络传输模块将数据传输至数据中心。

　　上报方式

　　1）主动上报包括

　　主动上报包括定时上报或告警主动上报功能，是指监测点监测终端主动向中心发送测点数据。

　　2）上位机问讯（远程召测）

　　远程召测包括定时召测、即时召测，是指监控系统向下发命令召测监测点监测终端数据。

　　采集、设置功能：

　　1）采集各种智能传感器输出的数据：实时液位、实时雨量数据。

　　2）采集监测终端箱门状态。

　　3）设置各种智能传感器的量程及上下限报警信息。

　　4）采集雨量数据，当雨量大于设定值时，控制器给LED显示屏供电。

　　供电方式：

　　市电220V供电。

　　报警输出及显示功能：

　　1）报警显示

　　当水位超过警戒线时将当前液位发送至LED大屏上并提示过往行人。

　　2）报警输出

　　当水位超过警戒线时采集控制器自动启动声光报警器提醒过往行人。

　　时钟校准功能

　　RTU自带时钟，可以保证采集设备定时上报数据。

　　可以通过监测中心定时对采集设备远程统一自动标准时功能，保证数据时间准确性。

　　告警功能

　　智能传感器越限、非法开箱主动上报。

　　（水位限报警等）

　　9   历史记录存储、数据掉电不丢失、时钟保持功能：

　　1）存储定点历史数据

　　2）失电后，历史记录可保持2年不丢失。

　　3）失电后，时钟电路可正常计时1年。

　　10  技术参数

　　硬件配置：6路  PI、4路 DI、4路  AI、3路    DO、2路串口。

　　模拟量输入（AI）信号类型：4-20Ma/0-5V。

　　模拟量精度：0.5%  。

　　数字量输入（PI/DI）：脉冲输入。

　　数字量输出（DO）：脉冲输出。

　　工作模式：自报模式（空闲休眠、自动唤醒），上位机问询两种模式。

　　传输协议：传输方式4G全网通、上报协议为TCP/UDP传输协议。

　　存储容量：4M。

　　串口参数：1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600（Bit/s）可选，默认9600；数据位8位、停止位1位，校验位 N。

　　MTBF：大于25000H

　　供电电源：10V～30V DC。

　　功    耗：待机电流<0.1mA/12V；

　　工作环境：温度：-40～+85℃；湿度：≤95%。

　　安装方式：盘装式。

　　外形尺寸：145x100x65mm。

　　5.1.2  数据传输R100功能特点

　　技术参数

　　硬件配置：1路RS485、1路 RS232、1路WAN口、1路LAN口。

　　工作模式：自报模式（空闲休眠、自动唤醒），上位机问询两种模式。

　　传输协议：透明传输或者定制协议传输。

　　存储容量：4M。

　　串口参数：1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600（Bit/s）可选，默认9600；数据位8位、停止位1位，校验位 N。

　　供电电源：9V～30V DC。

　　网口速率：百兆。

　　功能特点

　　丢包率底：ping1000次，丢包率低于0.01

　　产品稳定：此产品采用工业级设计，-40～+85℃之间工作不死机。

　　抗干扰：采用钣金壳体本身能够抵抗外接干扰，内部采用抗干扰设计电路。

　　电源设计稳定：防反接处理接错正负极不烧板。

　　5.2  雷达液位计功能特点

　　RD-300 是一款用于地表水液位测量的非 接触式平面雷达水位计，其采用频率调制连 续波雷达（FMCW）技术对液位进行测量； 这种节能、非接触式的测量技术使得 RD-300 在测量时不受温度梯度、水面水汽、水中污 染物以及沉淀物的影响；优化的算法可以使 测量结果更加**。相对于传统的脉冲喇叭 式水位计具有体积小、方便安装、维护量小 的特点。

　　技术特点：

　　1. 重量小于 900g，构造紧凑、轻巧，防风抗抖能力强；

　　2. 非接触、安全低损、少维护、不受泥沙等影响；

　　3. 在洪水期高流速条件下也能进行监测；

　　4. 供电电路采用防反接、防雷保护设计；

　　5. 系统功耗低，一般太阳能供电即可满足测量需要；

　　6. 内置角度姿态传感器，可以感知安装倾斜情况，方便 安装调试；

　　7. 多种接口方式，既有数字接口又具有模拟接口，便于 接入各类系统；

　　8. 多种触发模式：周期、触发、手动、自动；

　　9. 安装特别简单，土建量很少；

　　10. 平板天线设计，避免了昆虫筑巢结网以及雾气对雷达信号影响的隐患；

　　11. 全防水设计，适合野外使用。

　　技术参数：

　　5.3  LED显示屏功能特点

　　LED屏为山西高科，规格为1平米。采用大品牌强力巨彩

　　P10单色户外显示屏。

　　显示屏采用户外防雨箱体如下图所示，将显示屏单元板逐一固定在箱体上能够达到很好的防雨效果。

　　显示屏具有DI、RS485接口。

　　DI接口：采集控制器输出信号给DI接口时显示屏可以切换节目单，显示不同的内容。

　　RS485接口：接受采集控制器传输过来的实时水位数据。

　　5.4  雨量计功能特点

　　产品概述

　　CG-04型翻斗式雨量传感器是一种水文、气象仪器，用于测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。

　　本仪器由承雨器部件和计量部件等组成。承雨口采用口径Φ200mm。计量组件是一个翻斗式机械双稳态秤重机构，其功能是将以mm计的降雨深度转换为开关信号输出。

　　1、功能特点

　　◆体积小，安装方便；精度高，稳定性好

　　◆线性度好，传输距离长，抗干扰能力强

　　◆漏斗处设计网孔，防止树叶等杂物阻塞雨量下流

　　◆翻斗部件支承系统制造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻转灵敏，性能稳定，工作可靠

　　◆仪器外壳用不锈钢制成，不起锈，外观质量佳

　　◆承雨口采用不锈钢皮整体冲拉而成，光洁度高，滞水产生的误差小

　　◆底盘内部设有水平调节泡，可以辅助底角将设备调整到**水平度

　　2、适用范围

　　可用于气象台（站）、水文站、农林、国防、野外测报站等有关部门，配合我公司自主研发生产的雨量记录仪来测量降水量、降水强度、降水时间等，也可为防洪、供水调度、电站水库水情管理提供原始数据。

　　工作、存储条件

　　工作温度：-40～85°C       工作湿度：0～100%RH

　　储存温度：-40～125°C      储存湿度：＜80%（无凝结）

　　4、技术参数

　　供电电压：5V～24V DC(485型需要，脉冲不需要)

　　承雨口径：φ200mm

　　测量范围：雨强0～4mm/min

　　测量误差：±2%

　　分 辨 率：0.2mm

　　防护等级：IP66

　　5.5电子水尺

　　SC-100型电子水尺

　　1.结构特点及适用领域

　　SC-100型触点式有线电子水尺是由若干根自带无线变送器的电子水尺（内置温度传感器）和一个有线水位数据采集器组成的水位、水温测量系统，电子水尺和数据采集器之间通过高集成和密封在一体，安装调试十分简单，此外它还具精度高，功耗低，兼容性好等优点，可广泛用于防洪抗旱，水文测验、水库调度、灌区配水、城市防洪、排污监测、供排水测量等领域的水位、水温的观测和遥测。

　　2.有线连接--安装十分方便

　　电子水尺和采集器之间集成和密封在一体，省去了链接电缆的麻烦和费用。一条485总线可连接多达三十个电子水尺，每条电子水尺都有一个**的识别吗，可实现分阶梯安装，整个安装，调试工作极为安装，整个安装，调试工作极为方便，用户可自行实施安装。

　　3.超低功耗

　　SC-100型触点式有线电子水尺全部器件选用目前国际上**的低功耗芯片，电子水尺在安装和替换上可以忽略其在整套设备上的用电功耗。

　　4.可同时监测水位、水温

　　SC-100型触点式有线电子水尺由于在电子水尺内集成温度传感器，用户在站房内不但可以观测水位还可同时监测水温，极大的减轻了工作人员的劳动强度，扩展了仪器的应用范围。

　　5.全量程编码--精度有保证

　　SC-100型触点式有线电子水尺采用全量程绝对编码，全量程范围内分辨率和精度恒定，不受温度、压力和湿度等环境因素的影响。

　　6.通用输出形式--兼容性好

　　SC-100型触点式有线电子水尺的数据具有RS-485串行口输出（通用Modbus-RTU协议）和其选配的2线制4-20mA电流环以及其选配的12位并行格雷码输出（兼容浮子水位计接口），可方便的与各个厂商的RTU配合组成水位遥测系统。

　　SC-100系列有线电子水尺主要技术指标

　　参数

　　1有效量程48cm*k(k=1.2.3..60)

　　2  水位变幅0~3m

　　3测量精度0.1，0.5,1cm(全量程测量精度）

　　4输出信号串行：RS485

　　5采样频率10S（全量程）

　　6静态电流<0.03ma

　　7功耗<0.36mw

　　8极限环境温度-40°C-110°C

　　9供电DC12V

　　10设计使用寿命>5年

　　5.6声光报警器

　　型号：TB-1101J

　　供电12VDC

　　安装尺寸图

　　5.7海康摄像头

　　型号：DS-2DC4223IW-D(S6)

n 支持区域入侵侦测，越界侦测，进入区域侦测和离开区域侦等智能侦测

n 采用**补光阵列，低功耗，红外补光100 m

n 内置加热玻璃，有效除雾

n 支持超低照度，0.005 Lux @F1.6（彩色），0.001 Lux @F1.6（黑白），0 Lux with IR

n 支持23倍光学变倍，16倍数字变倍

n 支持三码流技术，每路码流可独立配置分辨率及帧率

n 支持3D数字降噪，支持120 dB宽动态

n 支持定时抓图与事件抓图功能

n 支持定时任务，一键守望，一键巡航功能

n 支持海康SDK，开放型网络视频接口，ISAPI，GB/T28181，ISUP，萤石

n **支持256 GB MicroSD卡存储

n IP66，抗干扰能力强，适用于严酷的电磁环境，符合GB/T17626.2/3/4/5/6四级标准

规格参数

　　5.8泵站监测终端

　　泵站监测终端主要功能是采集水泵控制柜内的运行、停止、故障状态，远程控制、自动控制水泵抽水，采集水泵运行的三相电流和三相电压值。

　　监测终端内含主要设备

　　1）钣金箱体------------------600*500*300*1.2

　　2）PLC控制器-----------------smart S7-200 sr30

　　3）模拟量模块----------------EM04

　　4)电量采集仪表--------------DES203

　　5）开关电源、接触器等辅助器件

　　5.8.1 smart S7-200 sr30功能特点

　　S7-200 SMART是西门子公司开发的一款小型PLC,适用简单控制场合。

　　技术特点

　　产品灵活，需求容度高

　　对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，**限度的控制成本。信号板扩展能更加贴合用户的实际配置，提升产品的利用率，同时降低用户的扩展成本。

　　以太互联，经济便捷

　　CPU 模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到PLC 中，方便快捷，省去了**编程电缆。通过以太网接口还可与其它CPU 模块、触摸屏、计算机进行通信，轻松组网。

　　通用SD 卡，方便下载

　　本机集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可实现程序的更新和PLC 固件升级，极大地方便了客户工程师对*终用户的服务支持，也省去了因PLC 固件升级返厂服务的不便。

　　软件友好，编程** 在继承西门子编程软件强大功能的基础上，融入了更多的以太网通信 所有CPU 模块标配以太网接口，支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接：

　　· 可作为程序下载端口（使用普通网线即可）

　　· 与SMART LINE HMI 进行通信

　　· 通过交换机与多台以太网设备进行通信，实现数据的快速交互

　　技术参数

　　自带点位：S7-200 SMART，CPU SR30，标准型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC 供电，18 输入/12 输出。

　　供电：DC24V

　　网口协议：TCP/IP

　　网口速率：百兆

　　网口带载能力：4个

　　指令执行时间：0.15 μs

　　串口支持下列协议：  Modbus-RTU 、 PPI、 USS 、 自由口通信。

　　5.8.2 smart S7-200 EM04功能特点

　　EM04是模拟量输入模块，用于采集4-20ma信号的液位变送器。

　　技术参数

　　功耗：1.5W

　　输入通道：4个

　　输入信号类型：4-20ma

　　精度：0.2%

　　模数转换时间：625μs

　　安装方式：导轨

　　尺寸：45*100*81（宽*长*高）

　　5.8.3 电量采集仪表功能特点

　　DES系列电能表包括DES201(单相)和DES203(三相)两种规格。该系列电能表采用国际**的芯片及技术设计而成，具有脉冲输出功能，可用RS-485通讯接口与微机实现通讯，极大地方便了用电自动化管理。在保证质量和稳定性的前提下，该系列电能表具有体积小巧、安装方便(采用DIN35mm导轨安装）等优点，并且具有**的精度和良好的抗电磁干扰性能,完全符合部标DL/T614-1997和国标GB/T17215-2002中1级和2级电子式电能表的相关技术要求。

　　技术特点

　　1.测量单相或三相电压、电流，计量正、反向有功电能，并具有功率方向自动识别和指示功能;

　　2.可选分时复费率电能计量功能,可通过上位机设置尖、峰、平、谷4种费率，日时段可设8个时段或12时段（需标明）;

　　3.带-路RS485通讯接口、一路红外通讯，MODBUS-RTU协议或DL/T645规约可选，带-路有功电能脉冲输出;

　　4.50Al以下电流回路可直接接入，不需另配电流互感器;50A以上电流回路外配二次电流为5A的测量CT，二次线接入;

　　5.电压信号供电，不需要辅助电源;

　　6.7位宽温型LCD显示，数据轮显;

　　7.体积小巧，35mm标准导轨安装方式。

　　技术参数：

　　精度：0.5级

　　参比电压：3*380AC

　　电流规格：1.5(6A、5(20)A、10(40A、20480)A ; 50A以上建议外置二次电流为5A的测量CT

　　参比频率：50HZ

　　外形尺寸：126×89 x 76mm

　　安装方式：采用35mm标准导轨安装方式

　　工作环境：-10 ~60℃，相对湿度≤93%，无腐蚀气体，海拔高度≤2500m

　　通信：标配一路RS485接口、一路红外通讯，支持MODBUS-RTU协议或DL/T645规约

　　时钟准确度：误差≤0.5s/d

　　功耗：<5VA

　　5.9 水位计功能特点

　　投入式液位计基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用**的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器制作而成，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA）的一种测量液位的压力传感器，又可以称之为“静压液位计、液位变送器、液位传感器、水位传感器”。

　　技术特点：

　　稳定性好，精度高

　　直接投入到被测介质中，安装使用相当方便。

　　固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长从水、油到粘度较大的糊状都可以进行高精度测量，不受被测介质起泡、沉积、电气特性的影响宽范围的温度补偿。

　　具有电源反相极性保护及过载限流保护。

　　技术指标：

　　量程：0～10m；

　　精度等级：0.1%FS；0.5%FS（可选）；

　　稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年；

　　过载能力：150%FS；

　　零点温度系数：±0.01%FS/℃；

　　满度温度系数：±0.02%FS/℃；

　　防护等级：IP68；

　　输出信号：RS485、4-20mA（可选）；

　　供电电源：9V～36V DC；

　　环境温度：-10℃～80℃；

　　存储温度：-40℃～85℃；

　　结构材料： 外壳：不锈钢304

　　密封圈：氟橡胶

　　膜片：不锈钢316L

　　电缆：φ7.2mm聚氨酯**电缆

　　5.10  安装现场