水库水雨情测报系统

1、1.1 工程简介1.1.1 自然概况及洪水情况1.1.2 水库工程建设情况1.2 工程建设必要性1.3 工程建设的可行性水库水雨情自动化检测系统是一种先进的水文气象参数实时采集和传输、处理系统。它应用通信、遥测和计算机等技术手段来完成雨量、水位、流量等各种参数的实时处理，并以其来实现防洪、供水、发电等优化调度，提高水资源的合理开发利用，其经济效益和社会效益是十分显著的。水库自建库以来，水库的管理人员具备了丰富的水库管理、运行经验，通过各种手段积累了大量水库流域内的水情资料，这些水情资料为建设系统提供最基本的数据依据。我国从七十年代末开始建设水情自动测报系统和闸门监控系统，目前技术已经成熟。特别

2、是进十年来， 我国大中型的洪水调度系统的建设已逐步普及，使得水库洪水预报、实时预报及水库洪水调度自动化技术得到了迅速发展， 并日成熟。流域雨水情信息采集及传输系统、 数据处理及中心控制系统的硬件设备、传感器等的生产步入规范化和定型化阶段，设备故障率极低。综上所述，为了确保XX 水库防汛的安全运行，提高管理质量，充分发掘水资源的潜力，进步提高流域内水库的经济效益和社会效益，建设XX 水库水雨情自动化监测系统是可行的。二、 总体设计2.1 目标任务2.1.1 目标遵照国家防汛抗旱总指挥部印发的水库洪水调度系统设计与开发规则及水情自动测报系统规范 ，根据全国防汛指挥系统和水利信息化建设要求， 水库水

3、雨情自动画监测系统的设计目标是：建成“先进、实用、可靠、统一、可扩展”的水雨情自动化监测系统，在国内具有领先水平。建成的洪水调度系统应具有下列功能：野外遥测站为无人值守站，全天候工作，具有良好的防雷能力；系统设备结构简单、维护方便、性能先进、可靠性高、省电定型产品；实时采集、传输、接收各遥测站的水情信息，并实现实时动态显示；用计算机网络系统实现实时数据处理，在线实时水雨情测报；利用计算机网络系统通过Internet/Intranet 向主管部门发送水情数据、传递水情信息；2.1.2 任务2.1.2.1 水情自动遥测系统1. 遥测站网规划：主要依照水情自动测报系统规范( SL61-94 )和水情

4、站网规划技术导则(SL34-92) 的规定和XX水库建设水库洪水调度系统的要求，结合流域的自然地理情况，进行站网规划。2. 站网设计： 应按照国家防汛抗旱总指挥部1999 年 8 月制定的 “水库洪水调度系统设计与开发规则”， 结合流域的自然地理情况，在满足水库洪水调度、洪水预报精度、预见期的要求下，合理进行站网设计。3. 通信电路设计：通信设计应满足实时、可靠、准确、方便地传输水情数据的要求。通信电路的质量应保证在99%的时间内，数据传输的误码率不大于1X104。4. 站网防雷设计：水库流域地处山区防雷设计是保证遥测站运行可靠重要手段，也是可靠性重要指标。2.1.2.2 水库环境视频监测系统

5、1 . 水库环境视频监测系统具有功能：实时监测水库被监测范围内环境情况，实时监测水库水位变化其情况。2 .水库环境视频监测系统应能通过INTERNET/INTRANETW络系统或电信公众网传输其它汛情数据信息，达到资源共享。2.1.2.3 信息化网络系统信息化网络系统的主要功能：信息化网络系统管理，数据库管理，各种数据传输与交换管理，资源共享，办公自动化管理，等其它管理功能。2.2 设计依据水库水雨情自动监测系统自动化系统设计应遵循以下规范、规程的要求：SL61-94水情自动化测报系统规范；DL/T5051-1996水情自动测报系统设计规定；SL34-92水文站、网规划技术导则；SL/T102

6、-1995水情自动测报系统设备基本技术条件；SL/T180-1996水情自动测报系统设备遥测终端机；SL/T181-1996水情自动测报系统设备中继机；SL/T182-1996水情自动测报系统设备前置通信控制中心；SL199-97水情自动测报系统通信电路设计规定；国家防汛抗旱总指挥部1999年8月制定的“水库洪水调度系统设计与开发规则”；国家防汛指挥系统总体规划和设计纲要；全国水利信息化规划大纲。2.3 系统总体结构2.3.1 系统组成XX水库水雨情自动化监测系统总体构架拟采用10/100M快速以太网技术， WINDOWS000网络操作平台，以ClientServer方式组建信息化网络系统，为

7、实现全管理处LAN和WAN)O络服务平台视频监测系统系统等提供先进、提供基础条件，为建设XX水库数据库系统、雨水情自动遥测系统、 实用、稳定、可靠的网络体系，实现资源共享，大大提高水库管理水平，最大限度地发挥水资源的数据 系办公自动化系统效益，促进经济社会的可持续发展。系统结构如图 2-1所示。应用系_自动测报系.，息化网络中、视频监测系统F网络管理系统|图2-1 XX水库网络系统总体结构2.3.2 系统功能2.3.2.1 水雨情自动测报系统水情自动测报系统主要功能：在水库流域内形成一个能控制流域降雨时空分布特性的遥测信 息采集网络，利用各种通信方式实时地自动完成流域内水雨情信息采集、传输到中

8、心站，并将采集 水雨情信息通过局域网络存入数据库。2.3.2.2 视频监测系统视频监测系统的主要功能：实时监测被监测范围内的环境情况、水库水位变化情况等，防止 人为蓄意破坏水库相关设施，减轻工作人员工作量，通过网络通信系统将监测实时画面传送到上级 防汛调度指挥中心，为防汛调度决策提供参考。2.3.2.3 信息化网络系统信息化网络系统的主要功能：为流域内水雨情信息采集、视频监测系统、数据库管理、办公自 动化等提供一个数据平台。2.3.3 系统结构2.3.3.1 自动测报系统水库水情自动测报系统是一种先进的水情气象参数实时采集和传输系统，主要包含有自动雨量计、自动水位计、遥测数传仪、通信设备、中心

9、控制仪、计算机工作站等组成，如图2-2所示。SIli -S- 不交通信阿Ik JJ控中心视频监盘系率蟀铺破爸3所示，主要包括摄像设备、视频服务器I、凝航毒、簿徒 阳嗡等O系统以传输网络为平台，以摄像设备为基础，以计算机网络为工具,通过人机交互实规川河吧里竺竺小传输。池平 年屿监鼬系统具有主要功能：1.实时、动起的心测疲幡控时象;中心控制仪心 站 配 电计算机工作站2 .对监控图进厅本地雨/音程录像，回放、检索;信息化网络中心3 .远程控制埼台 计图2-2水情自动测报系统结构4 .系统的信息传递和图像、数据显示功能。2.3.3.3 信息化网络系统2-4水库信息化网络系统拓扑结构信息化网络系统主要

10、包含核心交换机、中心服务器、数据库、系统管理中心、低端交换机、路 由器等。该系统主要为洪水调度、雨水情测报、信息传递提供运行平台。卫星地面站省市防汛网络2.3.3.4 相关系统相关系统是指洪水自动化调度系统、水情自动遥测系统外的系统，大坝安全监测系统、电视监控系统、办公自动化系统等，均可进入信息化网络系统中心的系统。2.4本设计范围本设计范围主要完成水情自动化测报系统、视频监控系统、信息化网络系统。三、水情测报通信组网设计3.1 组网原则XX水库水情测报通信组网应遵循以下原则： 通信设计应满足实时、可靠、准确、方便地传输水情数据的要求。 通信电路的质量应保证在 99%的时间内，数据传输的误码率

11、不大于1X10-4。 选择具有高可靠性的工作体制。 通信组网方案应满足遥测水情 （水位）站位置不变。遥测雨量站位置原则上不变的要求，并应尽量减少中继站数目及中继级数，使系统结构简单合理实用可靠。站点的选择力求安装、运行维护及看管方便。 通信设备应选用技术先进，经济实用，经鉴定合格，质量上乘的产品。 遥测水情站网设计应满足水库洪水调度、洪水预报精度、预见期的要求。3.2 测报系统站点选择依据水情自动测报系统规范（SL61-94）和水情站网规划导则（SL34-92） 的规定和XX 水库洪水调度系统的要求，在水库流域内形成一个能控制流域降雨时空分布特性和水库各种来水情况的信息采集网络，结合流域的自然

12、地理情况，在满足水库洪水调度、洪水预报精度、预见期的前提下，XX水库遥测水情站点的选择通过反复论证，拟确定雨量站5座；水位站4座；分中心站 1 个，中心站1 个。3.3 通信方式选择水情测报系统目前采用的通信方式有超短波、卫星、短波、有线通信GSM(CDMA短消息等五种方式。3.3.1 五种通信方式的性能比较3.3.1.1 超短波通信超短波通信是采用超短波230MHZS段组网，该频段是国家无线电管理委员会指定的数据传输专用频段。超短波通信方式的优点是：信号传输比较稳定，质量较好，又具有一定的绕射能力，是我国目前水情自动测报系统中应用最多，技术上也较成熟的通信方式。超短波通信方式的缺点是：传播距

13、离较近，受地形限制，在山地通信时需设置中继站。3.3.1.2 卫星通信近几年，通信卫星 VAST系统、Inmarset-C 海事卫星及神州天鸿卫星通信系统在水情自动测报系统应用也日趋增多，而且也日趋成熟，是未来水情测报的一大发展方向。卫星通信方式的优点是：传输质量最好，传输距离不受限制，覆盖面积大，受地形、气候的影响小，组网灵活。设备的抗雷击能力强。卫星通信方式的缺点：神州天鸿卫星通信系统和Inmarset-C 海事卫星通信系统在收费上采取使用时收费，不使用时不收费的方式，但依然有较高的使用成本，而且系统天线仰角较低，在某些陡峭的山脚下，建站有困难。通信卫星VAST 系统设备体积较大，功耗大，

14、系统建设成本高，且不利于维护管理。3.3.1.3 短波通信短波通信是利用短波在电离层的反射来进行的通信。短波通信方式的优点是：传播距离较远，受地形限制较少，投资少，建设快，抗破坏能力强。短波通信方式的缺点：受电离层、气候的影响，通信质量差，信道稳定性差。3.3.1.4 PSTN 系统PSTN( Public Switching Telephone Network )遥测报汛网络系统是近年来在水情和其他部门迅速崛起的种具有高可靠性、组网灵活、成本低、维护方便等优势的新型通信传输手段。但由于系统运行通话费用较高， 运行成本高， 而且发送数据间隔较长， 不能及时实时地反映上游的水雨情， 也不能真正做

15、到水库调度自动化。3.3.1.5 GSM (CDMA )短消息系统GSM( CDMA短消息是电信部门向用户提供的一种数字通信资源，是一种无线通信公网。水利 上主要是使用GSMK CDMA短消息系统的短消息平台进行组网。点对点的短消息业务是由短消息业务中心完成存储和前转功能的，短消息发送到短消息中心后，先存储在短消息服务器上，然后再转发到接收机上。利用短信息平台组网，具有以下优势：系统响应速度快，传输时效好，信道稳定可靠。系统容量较大，可传输的数据量较大。信息量限制为 140 个字节 (7 比特编码， 160 个字符 ) 。GSM(CDMA信道无需中继，即可用于无线远程传输，加上它属于双向通信，

16、可方便地实施远 程控制，所以组网十分灵活。GSM( CDMA系统设备体积小、重量轻、功耗低。由于不需要架设室外天线，安装方便，一次 性建设投资少，维护管理简单，运行费用较低。3.3.2 通信方式的选择从上述对比分析可见：对于XX 水库水雨情自动化监测系统而言，卫星通讯虽优点多但运行成本相对较高，短波通信虽廉但质量太差，超短波需要建设中继站，而在水库流域范围基本上都有GSM CDM灯机信号覆盖，所以我们建议在本系统中我们认为使用GSMK CDMA短消息通信方式为最佳方案。四、水情测报信息传输设计4.1 信息传输设计原则XX水库自动测报信息传输设计必须遵循以如下设计原则:传输设计应满足实时、可靠、

17、准确、方便地传输水情数据的要求。传输电路的质量应保证在99%的时间内，数据传输的误码率不大于1X10-4。选择具有高可靠性的工作体制。4.2 信息传输工作体制选择目前，水情自动测报系统信息传输体制基本上分为自报式和应答式两种方式。4.2.1 两种体制的工作方式自报方式：当水情发生一个计量单位的变化时，（即雨量变化1mm水位变化1cm）,遥测站实时自动采集存贮，并立即向中心站发送这些数据。 这种方式的特点是各遥测站主动报数，中心站被动接收。应答方式：当水数据发生变化时，遥测站自动聚集和存贮这些数据，但并不立即发送，只在接收到中心站的召测命令后， 才将存贮的最新数据发送给中心站。 这种方式的特点是

18、中心站主动召测，而各遥测站被动响应。4.2.2 两种体制的性能比较4.2.2.1 系统结构及设备复杂程度自报式体制的数据单方向传输， 因而仅需要单向信道， 系统结构简单。 遥测站只发送， 不接收，中心站只接收，不发送，因而设备的软硬件简单，设备投资低，设备维修容易。应答式体制属双向通讯，需要双向信道，系统结构复杂。遥测站和中心站均需具备发送和接收功能，设备软硬件复杂，投资高，维修困难。4.2.2.2 电源消耗自报式体制的遥测站在不发送数据的时处于微功耗状态，用7AH蓄电池组和小容量太阳能光电板浮充方式供电，体积小、重量轻，便于实现结构一体化设计。应答式体制的遥测站因接收机一直处于接收守候状态，

19、 因而电源功耗大， 通常为自报式测站的数十倍以上，需要特大容量的太阳能光板浮充供电，蓄电池容量也要求较大。使用交流供电，则使供电设备复杂，且存在引进雷击的危险。4.2.2.3 实时性自报式体制即测即发，实时性很强。应答式体制只有在中心站召测时才发，实时性较差。4.2.3 工作体制的选择由上述对比分析可见，自报式体制的大多性能优于应答式体制。4.3 水情信息网络传输方式4.3.1 网络平台确定网络平台的确定包括硬件平台和软件平台两大部分。硬件平台的建设主要是选择先进实用、性能稳定的网络设备、服务器、工作站等设备，建立良好的网络拓扑结构。软件平台的建设主要包括 操作系统、数据库系统、应用软件开发系

20、统三部分内容，在软件选型、研究开发过程中着重考虑以下因素： 先进性好：在 Windows 32位平台上，选用 Visual Basic 、Visual C+ 等最新版本计算机 编程语言，按客户机/服务器结构设计开发系统软件； 实时性强：基于网络应用层开发的数据通讯程序，使各工作站之间的实时数据传输及动态数据的反应速度得到保证； 支持多种数据库：采用ODBCK术与数据库联接，支持目前各种数据库，保证操作软件与数据库的联接、调用； 开放性：系统软件应采用设置定义结构，图形报表输出应采用非编程定义，完全向用户开放，以便适应系统变化、站点增减，以及图形表格输出的自行定义； 扩展性：拟全部选用微软公司的

21、软件开发语言及其 Windows平台，避免兼容性问题并保证其 可扩展性。应用软件应不因硬件或软件平台的升级而淘汰，不同协议的通讯程序、设制图形的基本图元及表格定义中的网格函数均采用外挂式结构（DLL动态链接库结构），增加系统功能仅需增加或修改相应的系统动态链接库，以便系统的扩展和修改调试。 数据库标准化：以一九九八年四月国家防总最新制定的国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构定义数据库表结构，使数据库表结构更合理、更通用，为将来在省内各部门充分做到互 连、互通，以及操作提供了基础的条件。基于上述要求，选择 Windows 2000操作平台。Windows 2000是微软公司操作系统中最新的、功

22、能最强的产品，该操作系统采用Windows界面，操作直观，管理简单易行，Windows 2000的主要特点是: 安全性高：提供一个高级可靠的C2级安全环境； 可靠性好：操作系统对系统软件和硬件的出错情况有所预计并进行适当的处理，使得系统本身及用户数据和程序得到保护； 强大的网络能力：Windows 2000支持多种协议，具有强大的异种机、异种操作系统的互连能力，使不同档次的计算机通过各种标准通讯协议以工作站形式与 Windows 2000 操作系统连结。4.3.2 数据网络传输协议数据网络通讯模块主要负责单机、 局域网内计算机、 广域网内计算机的程序模块之间的信息通信，该程序组主要在网络七层结

23、构的应用层下采用单进程多线程结构进行开发，其包含下列内容：本地机各程序模块间的进程通信；网络间的文件传输；远程数据访问；电子邮件传输；网络管理。由于选择 Windows 2000 操作平台，该程序组主要在网络七层结构的应用层下采用单进程多线程结构进行开发，支持 X.25、 NetBEUI、 TCP/IP、 IPX/SPX 等多种协议。五、水情测报设备选型5.1 设备选型原则XX 水库水雨情测自动化系统地处山区。交通不便，覆盖面积较大，遥测站距水库管理处远且无人值守。结合国内建设自动测报系统经验及本工程特点，设备选型应遵循以下原则 :设备选择应以结构简单，维护方便，性能先进，可靠性高，省电等要求

24、，选择可靠性高，已定型，有一定运行经验的设备。野外遥测站为无人值守站，应能满足全天候工作的要求。各站具备自检能力，并能对电源电压进行自动监测。除中心站外，所有站点均采用直流供电方式，并具有可靠的防雷措施。应可靠实时采集、发送水情信息。5.2 遥测站设备选型XX 水库水情系统遥测站结构如图 5-1 所示，主要是采用超声波水位计和雨量筒组成遥测站，采用自报式工作体制。组成GSM通信机RS232,通信接口单元太阳能电源图5-1 GSM雨量监测站组成框图5.2.1遥测站功能a、实时数据采集：当水位传感器发生变化1个增量(即1CM时，设备自动采集存贮并将水位更新值发送出去。b、定时数据采集：实时采集水位

25、传感器数据，定时将当前值发送出去。c、自适应数据采集：当传感器数据在容限内变化时，按定时方式采集数据：当数据突变时， 可根据变幅自动增加发送次数，以取得数据极值。d、设备自检：当数据口无增量变化时，设备定时自检，并将各口及电源状态发送出去。e、站号当地设置：可方便地在当地设置站号。5.2.2遥测站设备技术指标遥测站的主要技术指标及功能如下：(1)工作温度： -20 C+50C。(2)静态功耗：V 1 m A (含收信机)。(3)可靠性指标：MTBF = 8年(每年实际维护保养 1小时)。(4)电台功率：5W 或25W(5)具有watchdog功能，即具有软件故障自动恢复功能。（ 6）具有电台保

26、护功能。（7）具有数据纠检错功能，引入BCH码，抗突发干扰强。（ 8）具有多路径数据传送功能，以便灵活组网。（ 9）具有与国内所有不同体制的水情遥测及控制系统联网。（ 10 ）具有传统存贮再生中继所具有的其它功能，转发速率为 300 波特，数据传输的月畅通率大于98%。（11）入口信噪比门限： S/N min w 16dB （ Pe v l X10-5）。（12）遥测站设备的使用寿命 710年。5.2.3 遥测站水位传感器设备配置本系统采用超声波水位计，它在各水情自动测报系统中和国家防汛指挥系统试验中普遍使用。它与水位数据收集、存储、处理系统配套，可作为国家专设站网长期收集水位信息的水位传感器

27、。该水位计适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸、地下水及各种水工建筑物处的水位测量。超声波水位计主要技术指标：1 测量范围： 10.0 米、 20.0 米、 40.0 米；2分辨力： 1.0cm ；3 .准确度：10m量程时，95%）点的允许误差为0士0.2 % FS, 99%KU点的允许误差为w0.3%FS; 10m 量程时， 0.3 % FS;4波浪抑制：非接触超声波水位计的输出稳定，具有消波浪功能；5 .平均无故障时间MTBF R 20000小时；6供电和防雷电方式：采用直流供电，传感器及信号传输应具有有效的防雷措施；7 .工作环境温度：-20C+ 50C,工作环境湿度：95% RH

28、 （40C凝露）。5.2.4 遥测站雨量传感器设备配置本系统采用国内自动翻斗式雨量传感器， 它在各水情自动测报系统中和国家防汛指挥系统试验中普遍使用。自动翻斗式雨量传感器主要技术指标：1 .承雨量内径：200mm2 . 分辨率：0.5mm；3 . 降雨量测量范围： 0.01-4mm/min ；4 .翻斗计量误差： 4%;5 .输出信号方式：磁钢一干簧管式开关信号；6 .开关接点容量：DC V 12V, I w 120Ma；7 .接点工作次数：1X1078 .工作环境温度：-10 C+ 50 C9 .3水情信息接收处理中心站设备选型中心站以分布式多微机的局域网方式配置，系统采用客户机/服务器结构

29、。一套YCZ前置机连接到水情采集工作站上采集数据。水情采集工作站以太网方式连接到局域网，将采集数据送入数据库。网络互联采用工业标准 TCP/IP协议，运行 Windows 2000操作平台下。YCZ前置机是水情自动测报系统中心站的通信控制设备，系统中所有各遥测点的数据均要经过 它进入计算机构成水情工作站。水情工作站以太网方式连接到局域网，网络互联采用工业标准 TCP/IP协议，运行Windows 2000操作平台下。YCZ前置机采用嵌入式 CPU系统设计，功耗低、内存大、通信接口多，即可用于自报系统也可用于应答系统。系统中心站组成如图5- 3所示。Modem雨量计直流稳压电源前置机 I水情工作

30、站前置机除具有高可靠的工作特性外，以五漉银版a组的勾合理、使用方便和维护简单等优点。其主要技术指标如下:输入输出接口：电台数传接口1个，RS232或口 2个，RS485接口 1个；工作方式： 无线（UHF/VHF）或有线（RS485）;传 输 速 率：无线1200波特（典型300波特），有线 4800波特；无线传输载频（300波特）：“信号” 一一980Hz, “空号” 一一1180Hz;无线调制器输出电平：100mV ;无线解调器允许解调电平：20mV无线解调特性：pe10-5（6db）;有线传输距离:2.4km（2400 波特）。六、视频监测系统设计6.1 设计原则先进性： 在投资费用许可

31、的情况下， 系统采用当今先进的技术和设备， 一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能长的时间内与行业发展相适应。可靠性： 采用成熟的技术产品， 在设备选型和系统设计中都尽量提高系统的可靠性与易维护性。安全性： 对于视频监控系统，其本身的安全性能不可忽视， 系统设计时，必须采取多种手段防止本系统遭受各种形式与途径的非法破坏。可扩充性： 系统设计时应充分考虑今后的发展需要， 系统应考虑预备容量的扩充与升级换代的可能。规范性：在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。6.2 系统结构计算机数字视

32、频监控系统，是集实时图像监控、图像技术处理和硬盘录像为一体的综合监控管理系统，系统由前端摄像、传输、控制、显示、记录 5 大部分组成。前端摄像部分完成模拟视频的拍摄等功能，主要器件包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器和支架等。摄像机通过内置的 CCD 及辅助电路将现场情况拍摄成为模拟视频电信号，经同轴电缆传输。防护罩给摄像机和镜头提供适宜的工作环境。本次采用的摄像机支持夜间图像监测，可实现日夜图像监控。 22 倍自动聚焦红外摄像机可根据拍摄角度的不同，自动调整焦距，获取清晰画面。传输部分主要由同轴电缆组成。 传输部分要求对前端摄像机摄录的图像进行实时传输，同时要求传输具有损耗小，可靠的传输

33、质量。本次图像监控要求可控。 记录部分由网络视频服务器和图像工作站完成， 网络视频服务完成模拟祝频信号的数字采集、 MPEG4 H 264 等标准的压缩， 图像工作站水库管理处，完成监控数据记录和检索、录像等功能。在上级指指挥调度中心可设置远端可控业务台，安装上客户端软件，即可查看所辖摄像点的图像，以及对云台的控制，控制权限分为多级。显示部分完成在系统显示器上的实时监视信号显示和录像内容的回放及检索， 通过视频解码器，还可将图像在电视墙上进行显示。系统支持多画面回放，所有通道同时录像、支持视频移动侦测录像等功能。本次在设计上，录像和监视、数据传输均采用Dl 格式，具有非常高的清晰度和性价比。6

34、.3 系统录像容量计算配置的系统录像分辨率704 X 576，完全能够达到用户对视频监控的高清晰要求，图像保存 30 天。图像工作站所需硬盘空间，计算过程如下：一、以 704 X 576 分辨率， 16 位增强色进行录像，采用 MPEG4 压缩编码技术（压缩比为150： 1），则一路视频信号每小时所需硬盘空间最大为：（704X576X16bitX25 帧/秒 X3600 秒）+8bit/B + 1024B/K + 1024K/M +150=464MB2、 l 路视频信号进行24 小时连续录像最大需要的硬盘容量为：（46MB/hX24hX 1 路）+1024M/G=11GB3、 2 路视频信号进

35、行20 天连续录像最大需要的硬盘容量为：11GBX 20 天 X 2 路=440GB实际上进行录像时， 可以只考虑视频移动侦测录像， 也就是画面发生变化时， 才进行录像平均下来可能只有13 的时间在录像，所需硬盘容量为9460GB 3=120GB。6.4 系统特点视频监控是安全防范系统的重要组成部分， 它是种防范能力较强的综合系统。 视 频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。监控系统可以随时方便、实时地检索、回放记录存储的图像，可按时间、 摄像机进行检索和回放由于采用了先进的数字处理

36、技术，使得图像显示质量更高，回放图像稳定、清晰，可反复读写，不存在传统监控系统中所存在的录像带的信号衰减和磨损问题，以及不需添置和保存大量的录像带。系统克服传统系统的不足，具有良好的人机接口，使操作更简单易学，更加直观，日常维护更加容易。6.5 系统功能本系统采用数字多媒体技术、 计算机图像处理技术和高速网络技术， 全面实现安防监控系统数字监控功能。视频监控系统具有如下功能：可实现多画面显示：可任意选择 l、 4、 9、 16等画面分割监控模式、可全屏放大，分割方式系统智能识别。监视器上的显示画面则取决于视频解码器。字符叠加 可选择文字内容、 显示时间叠加在图像上。 并可调整图像上显示文字和时

37、间的位置，图像左上角的位置坐标为（ 0， 0）视频报警功能：动态监测报警录像，报警触发开始录像，录像持续时间可以设定，合理利用硬盘空间，并具有报碧碍 动摄像机电源等功能。检测及备份： 可设置由 GPIO 触发产生的报警信号的持续时间 设置是否检测视频信号丢失，如果视频信号丢失会触发报警系统。定码率： 视频服务器的压缩输出码率可按网络带宽设定， 码率设定越高则图像质量越好，但占用带宽也会增加。可根据实际带宽情况调整设置。建议量化设置为最大量化值 3l ，最小量化值为 4图像质量可调：通过定质量、定码率及帧率控制来实现。录像管理功能：具有任意控制点定时连续录像、手动录像功能。定时录像功能：可分别设

38、置每路录像视音频码流、录像质量，在规定时间段中自动录像，定时启动关闭录像，达到无人值守自动启动监控录像的功能。报警自动切换： 系统报警后会自动切换画面， 同时发出告警声音。 如果一路报警切换单屏，如果多路报警切换多屏，并叠时加报警信息。告警后规定时间内没有再出现运动画面时自动终止录像；图像抓拍打印：可随时打印抓拍 JPEG格式的图像，以便备份。录像回放功能：每路 25 帧/秒回放，可扩大至满屏，支持16 画面回放，回放画面任意组合，采取正 /反向播放、快放/慢放、快进快退、单帧播放、多文件连续播放等。 ；局部放大功能：可将回放画面某局部图像进行动态或静止放大。视频检索功能：按照文件、同期、时间

39、、监控点、存储盘符进行捡索以及对历史告警的查询。密码保护功能：采取密码授权的方式保护系统设置，防止无授权者修改系统，只有管理员才可以修改参数。录像备份功能：支持多种方式备份（扩展硬盘阵列，热插拔硬盘、CD-RW 刻录盘、 服务器、磁带等）。人性化的电子地图功能：客户可以根据自身监控特点绘制电子地图， 可用分层分组的方式对电子地图进行各种编辑，使控制整个监控系统更直观、更容易管理和控制。多任务同时工作：监控、录像、回放、远程网络传输可同时进行，互不影响。6.6 设备配置视频监测系统具体配置策略如下：序号设备名称单 位数 量备注122倍红外摄高速球像机套24支架套25立杆套264路网络视频服务器台

40、17远端可控业务台（4路图像）套18图像工作站（4路图像）套19视频线缆米80010控制线缆米800七、信息化网络系统设计7.1 网络建设目标依托当代先进的计算机软硬件技术和网络通信技术，采用技术先进性、开放性、实用性、可扩展性、安全可靠性和经济性都比较好的网络设备，建设一个将水库管理局内各种计算机、工作站、 外围设备连接起来的Intranet 局域网络系统，实现设备和信息资源的共享，逐步实现网上协同作 业，水库信息的网络发布和浏览、查询，电子政务和管理工作的网络化、集成化。通过安全、经济、方便的方式，实现Intranet 与Internet 的互联，开发利用Internet 网上信息资源，为

41、把水库管 理局建成具有国内先进水平的信息化科技型管理部门奠定基础，为科学管理提供决策服务，提高管理水平。7.2 网络建设原则实用性和先进性依据实用性和先进性并重的原则，充分注重实用性。采用成熟稳定、比较先进并有生命力的技 术和设备， 充分考虑到业务需求和业务发展趋势， 采用高带宽交换技术，能依据需求与外部网络平台无缝互连，能够承载语音、数据、图像等信息。标准化、开放性和兼容性本系统所采用的协议和技术必须符合国际标准化组织及有关专业组织制订的标准， 从而保证各 厂家软硬件设施的互联互通。可扩充性网络建设必须满足今后发展的需求， 随着网络技术的发展， 系统应能够平滑升级， 网络规模能 够及时方便地

42、进行扩充。安全性和可靠性网络的拓扑结构采用稳定可靠的星型结构形式， 设备采用国际国内知名产品， 保证整个网络的 可靠性和稳定性。采用划分VLAN网络监控以及网络防病毒等技术，保障网络的安全性。可管理性和可维护性采用高性能网络管理软件， 对网络中的各种软硬件设施进行全面、 有效的集中管理， 减轻技术 人员的劳动强度。经济性和适用性系统的设计遵循经济性和适用性原则， 充分利用现有软硬件资源， 力争以最小的投资获得最大 的收益。施工的可操作性立足于水库管理局计算机网络建设的实际状况和特点，进行工程施工的合理安排。7.3 网络技术选型及拓扑结构7.3.1 网络技术选型在局域网络设计中，常用的网络技术有

43、快速以太网、千兆以太网和ATM等技术，这三种网络技术各有优缺点： ATM技术提供了高带宽和较好的Qo尤其是针对语音、图像传输，但是由于ATM协议非常复杂，因此设备造价极其昂贵，而且后期管理费用较高； 千兆位以太网可以提供1000M的网络带宽，QoS能够同ATM网络相媲美，但整个设备的资金投入比快速以太网高出许多； 快速以太网可以提供 100M的网络带宽，QoS也还可以，初期投入费用较低，目前完全可以满足水库管理局的要求， 以后随着网络上信息量的不断扩大， 可以将这些设备放置于分布层，核心层更换为千兆设备，不会造成任何浪费。根据上述分析，XX水库管理局计算机局域网才选用快速以太网（100M）作为

44、整个的主干通道进行设计。7.3.2 网络拓扑结构在网络设计过程中， 网络拓扑结构具有重要的地位。 一个设计良好的网络拓扑结构可以最大限度的满足现在及将来的发展。 为了使网络的总体设计满足水库信息化管理的技术目标， 需要为用户分析和设计出一种最优的方案。目前，常用的局域网络拓扑结构有：1. 星型拓扑结构星型结构是目前局域网使用最多的一种拓扑结构， 这种结构便于集中控制， 因为终端用户之间的通信必须经过中心站。 由于这一特点， 也带来了易于维护和安全等优点。 终端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它终端用户间的通信。 为了提高系统的可靠性， 中心系统可以采用双机热备 份。2. 环型拓扑结构环行结

45、构的特点是, 每个终端用户都与两个相临的终端用户相连 , 因而存在着点到点链路, 但总是以单向方式操作。于是, 便有上游终端用户和下游终端用户之称。用户 N 是用户 N+1 的上游终端用户，N+1是N的下游终端用户。如果N+1终端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。一旦某一个终端发生故障，则整个系统都会受到影响。3. 总线拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有终端用户的一种方式， 也就是说， 连接终端用户的物理媒体由所有设备共享。 这种结构具有费用低、数据终端用户入网灵活、站点或某个终端用户失效不影响其它站点或终端用户通信的优点。 缺点是一次仅能一个终端用户发送数据， 其它

46、终端用户必须等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复杂。根据以上分析，XX 水库管理局信息化网络系统拟采用星型层次结构的网络模型进行设计。层次结构模型的优点是： 层次模型可以帮助客户将成本降到最低，通过分层设计，可以为层次结构中的每一层购买适当的设备， 使网络互连设备可以充分发挥它们的特性。 层次设计模型允许在每一层内进行精确的容量划分，从而减少不必要的带宽。 使网络的测试和故障排除变得容易。 网络结构容易变更。 当网络中的元素需要变更时， 升级的成本限制在整个网络的一小部分。层次型的网络模型可以按照网络功能划分网络结构， 每层的重点集中于特定的功能。 经典的三层层次模型典型结构为：I、核心层由

47、高端路由器和交换机组成核心层， 用于优化可用性和性能。 是互连网络的高速主干， 提供多 个地点的优化传输路径。n、分布层由路由器和交换机构成分布层，用于实现策略，将网络服务连接到访问层。出、访问层通过网络集线器、交换机和其他设备连接用户，为最终用户提供访问。由于水库管理局局域网规模特小， 所以我们将分布层和访问层合成一层来进行分布。 根据目前系统的数据传输量计算，向上级指挥调度中心传输，租用电信或广电部门的2M光纤即可完成。XX 水库信息化网络系统局域网及广域网拓扑如图6-1 所示。7.4 设备选型及配置7.4.1 交换机 各个端口包括千兆位端口的线速、无阻塞性能。 8.8Gbps交换结构和最

48、大660万包/秒的传输速率，能够保证最大的吞吐量。 24个10BaseT/100BaseTX自适应端口，每个可为单个用户、服务器、工作组提供最大200Mbps 的带宽，完全可以支持对带宽需求的应用。 Catalyst 2950T-24 有两个内置的千兆位以太网（100BaseT）端口，可利用现有的 5类电缆结构为千兆位以太网主干、 千兆位以太网服务器或交换机之间， 提供最大 4Gbps 的汇集带宽和最 远 100 米的距离。 8MB共享内存结构由于使用了消除包头阻塞以及最大可能减少包丢失的设计，所以可以在组播和广播流量很大的情况下，提供更佳的整体性能，同时保证最大可能的吞吐量。 16MB的DR

49、AMf口 8MB的板上闪存可以为未来升级提供便利，做到最大限度地保护用户投资。 利用快速以太通道和千兆位以太通道技术的带宽汇集可提高容错性能，并在交换机、路由器和各服务器之间提供最大4Gbps 的汇集带宽。 每个端口使用基于 802.1Q标准的VLANi干；每个交换机带有 64个VLAN附有64个生成树（PVST+的实例。 支持硬件IGMP侦听的超级组播管理能力。 支持 VMP动能的动态 VLAN VTP修剪。7.4.2 服务器表6-2技术性能一览表CPU类型Intel Pentium IIICPU频率1.26目前CPU数1回CPU数2内存类型PC133 Registered ECC SDRA

50、M标准内存容量256M取大内存容里4000 M内存带宽PC133主板芯片组PCI插槽类型/数量4 个 33MHz 32 位2 个 66MHz 64 位主板I/O接口1个25针第5行端口， 1个视频端口 SVGA , 1个 mini-DIN 键盘端口， 1个 mini-DIN 鼠标端口，2个 USB端口，1个局域网端口，1个可选的串行管理和局域网管理端口，1个可选的外置SCSI端口SCSI控制器类型/数量Adaptec 7899, 1 个 160M/S Ultra160 , 1 个 40M/S Ultra-wideIDE控制器类型/数量集成双通道Ultra3 SCSI控制器是否支持热插拔硬盘支持

51、最大热插拔硬盘数8硬盘标配容量0硬盘取大谷里620G显示芯片型号ATI RAGE XL显卡显存8M SGRAM接口数量串口 1个，并口 1个，USB 2个外部驱动器架数内部硬盘架数是否支持磁盘阵列支持网卡型号机箱尺寸机柜式机型5U机柜高度电源功率300W电源数量最大/标配22其它特性48倍速IDE CD-ROM 驱动器随机软件HP Toptools目标客户二级缓存512K八、汛情自动测报系统软件设计8.1 建设目标依托当代先进的计算机软硬件技术和网络通信技术，采用先进实用、经济合理、安全可靠、易于扩展的网络设备，将市防汛业务范围内的计算机、工作站、外围设备联接起来，构成防汛调度 指挥系统市级I

52、ntranet 局域网络系统，通过 Intranet 与Internet 的互联，达到设备和信息资源 的共享的目标，实现防汛信息的网络发布、浏览查询、实时监视、动态管理，全面提升防汛工作水 平，实现信息采集自动化，防汛决策数字化，调度指挥现代化。8.2 网络设计原则实用性和先进性依据实用性和先进性并重的原则，充分注重实用性。设计拟采用成熟稳定、技术先进的产品和设备。在充分考虑到业务需求和业务发展趋势的同时，采用高带宽交换技术，承载语音、数据、图 像信息传输的需求，以满足国家及陕西防汛指挥系统建设的需要。开放性和兼容性设计所采用的技术和协议必须符合国际标准化组织及有关专业组织制订的标准，从而保证

53、各厂家软硬件设施的互联互通。灵活性和扩展性网络建设必须满足今后发展的需求，随着网络技术的发展，系统应能够平滑升级，网络规模能够及时方便地进行扩充。以适应未来发展，最大限度降低投资风险，同时满足各种外系统的接入和 将来网络发展带宽的需求。另外，涉及的语音应能方便的扩容。安全性和可靠性网络拓扑结构采用稳定可靠的星型结构进行设计，以保证整个网络的可靠性和网络运行的稳定性。通过划分 VLAN网络监控及网络防病毒技术，防止网络外部和内部的安全威胁，保障网络的安全性，保护网络的内部资源。网络拓扑尽量避免出现单点故障，具有快速网络收敛能力，包括管理模块，电源热备份，冗余设备、链路、软件冗余等。可管理性和可维

54、护性采用高性能的网络管理软件，对网络的软硬件设备进行全面、 有效的集中管理，减轻技术人员 的劳动强度。8.3 网络及软件平台设计8.3.1 组网技术系统组网采用当今最流行的 10/100M 快速以太网技术， 它是目前性能/价格比最好的网络技术，它与原有以太网技术完全兼容，将来都能很容易升级到 ATM 或千兆以太网。8.3.2 操作系统选型XX 水库水雨情自动测报系统网络操作系统选择 Microsoft最新的、功能最强的 WindowsServer 网络操作系统，它主要特点是： 安全性高：提供一个高级可靠的C2级安全环境； 可靠性好：操作系统对系统软件和硬件的出错情况有所预计并进行适当的处理，使得系统本身及用户数据和程序得到保护； 强大的网络能力：Windows Server 支持 X.25、NetBEUI、TCP/IP、IPX/SPX 等多种协议，有强大的异种机、 异种操作系统的互连能力， 使原有的计算机仍可通过各种标准通讯协议以工作站 形式与 Windows Server 操作系统相连结。8.3.3 网络设