一、概述

成都市窨井数量多，分布区域广，虽然成都市政排水部门有巡视人员定期巡查，但是无法24小时对每个窨井做到实时监控，一旦有污水溢满的情况出现，事故响应时间无法保证，窨井阻塞、溢满不及时处理会严重影响老百姓日常生活。

  城市窨井液位监测系统软件是整个窨井液位监测系统解决方案的核心组成部份，对窨井液位监测仪、无线液位变送器等前端窨井监测的感知数据进行汇集、展示、分析；系统可以跟进预警需求及业务要求制定多级报警机制，根据报警等级不同而展现不同的报警方式，并进行颜色提示、声音提示、短信推送、电话拨号等报警推送方式，对城市窨井液位数据监测分析，为内涝分析、淤堵分析提供数据支撑。

窨井环境特点：无电源、潮湿、腐蚀性强、信号弱，不是普通RTU可以胜任，石家庄圣启科技针对此种特殊环境，结合物联网目前发展前景，研发出采用NB-IoT通讯的电池供电产品：NB-IoT窨井水位监测终端，防护等级IP68，配合石家庄圣启科技自主研发的超低功耗水位计，完全适应窨井的特殊恶劣环境，尤其是NB-IoT采用窄带技术，使它的穿透性比2G、3G、4G网络都强，保证数据传输非常稳定。

第二部分

城市窨井监测终端

1、产品简介

窨井水位可直观准确的反映城市排水管道的运行状态，窨井水位监测是智慧排水的重要组成部分，窨井内通常比较潮湿、无法供电、信号质量较差，水位监测难度很大。窨井水位监测终端是一款集水位监测、支持无线通讯、IP68防护、电池自供电等功能于一体的智能设备，能够完美适应窨井监测环境。

排水管理部门通过窨井水位监测软件可全面掌握排水管网的充满度，有效支撑排水管网的日常运维工作和汛期排涝联动。

窨井水位监测终端

2、产品功能

  信息采集：采集窨井水位数据和井盖开关状态（扩展功能）；

       通讯方式：支持4G/3G/2G、NB-IoT多种通讯方式；

       供电方式：电池自供电,无需外接电源；

       防护等级：IP68，防潮、无惧浸泡；

智能报警：水位数据越限、井盖状态异常，自动上传报警信息；

  远程管理：支持远程参数设置、设备维护。        

窨井水位监测终端主要包括无线通讯部分和水位测量部分，并可扩展井盖状态监测功能。水位测量部分可以采用投入式水位计、超声波水位计或雷达水位计，根据项目需求进行选择。 

如图，

3、三种水位计对比

窨井水位监测终端应用拓扑图  

4、产品特点

   （1）IP68防护等级，无惧窨井恶劣环境 

   窨井水位监测终端采用工业级设计，防护等级达到IP68，能够适应井下湿度高、易浸泡、冷热交替、污水腐蚀等恶劣环境。     

（2）支持多种通讯方式，满足各种监测现场

   窨井下信号质量本来就差，而且每个监测点的网络覆盖情况也不尽相同，为解决这一难题，窨井水位监测终端支持4G/3G/2G、NB-IoT等多种通讯方式，根据现场实际情况，选择最合适的通讯方式。

（3）电池自供电，超低功耗运行

为应对无供电环境，窨井水位监测终端采用了电池自供电设计，超低的运行功耗、“休眠+唤醒”的工作模式，使得电池寿命可达3-5年。

（4）远程维护，操作更方便

   可远程修改数据采集、上报频率，并对设备进行维护、诊断、升级，减少运维人员的工作难度，操作更方便。如图示，

5、主要技术参数

6、监测软件

 窨井液位监测终端具备手机APP监测，随时掌握窨井液位异常情况，随时随地查看监测点信息、无线液位变送器运行状态，可通过APP查看监测数据记录、告警记录等，支持通过微信小程序进行窨井液位监测。

城市窨井对于城市排水管道的安全运行关系重大，城市窨井水位直观准确地反映城市排水管道安全运行状态，窨井水位监测系统也是这些年全国各地智慧城市大数据项目的重要组成部分。

第三部分

窨井水位及井盖监测系统

1、系统概况

   窨井是雨/污水排水管网的必要构筑物，是方便日常检查、预防和疏通管道堵塞的重要设施。

 窨井水位及井盖监测系统窨井内安装监测设备，实时监测液位、流速、流量等指标，数据越限自动报警，通过4G/NB-IoT无线网络将现场信息远传至监控中心软件。

 该系统帮助排水管理部门全面动态了解管网运行情况和变化规律，及时发现管网淤堵、污水溢流等现象，以便快速做出管道疏通、排涝防汛响应。为排水管网安全、健康运行提供有力保障，同时为管网运行调度、养护管理、改造设计提供有效的数据支撑，提升排水管网信息化管理水平。

系统可扩展水质监测、井盖移位监测、有害气体浓度监测、视频监控、压力监测等。

2、系统架构

（1）感知层

无线液位变送器、液位监测仪位于物联网结构中的最底层，通过传感网络获取感知信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。

（2）网络层

网络层是数据通信的核心，是数据传输的主要通道，网络层主要采用NB-IoT通信网络，具备覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。

（3）通信服务层

通信服务层由物联网设备管理平台组成，实现数据的汇集与管理，为管网监测平台及其他应用平台提供专业、便捷的数据接口服务。

（4）应用层

应用层为窨井液位监测系统平台及第三方应用平台，为运维部门、管线权属单位等相关部门提供数据展示、决策分析等信息服务。

如图示。

3、系统组成

◆ 现场监测设备构成：

  窨井监测RTU: DATA-6220/6216B（电池供电、IP68防水型RTU）

  水位检测设备：投入式液位计（也可选用超声波液位计及其他液位计）

  井盖状态检测设备：行程开关（限位开关）

◆ 系统实现说明 

  （1）行程开关安装于井盖下方，井盖盖上时刚好触碰到行程开关的触头；当井盖被移动时，行程开关的触头状态发生变化（如由“开”到“闭”），并把这个状态变化信号通过线缆输出给窨井监测RTU。

  （2）投入式水位计的探头安装于窨井底部并牢牢固定，实时检测窨井内的水位数据，并把数据通过线缆输出给窨井监测RTU。

  （3）正常情况下，窨井监测RTU定时（时间间隔可设）将井盖状态和水位数据通过GPRS/CDMA/4G/NB-IoT网络传输给监测中心；当井盖状态发生变化或水位数据超过预设的报警值时，窨井监测RTU则实时向监测中心上报报警信息。

   （4）中心的排水管网监测系统软件动态显示各窨井的水位数据和井盖状态，提供查询、统计、分析功能，并通过弹窗、提示音、短信等多种形式提示报警信息。

4、系统功能

  ★ 监测管网重要节点窨井水位，及时发现管网淤积、堵塞现象。

      ★ 监测窨井井盖状态，井盖丢失、移位等异常发生时立即报警。

      ★ 及时提供管网运行预警信息，为应急防汛工作提供决策依据。

      ★ 诊断排水管网中的瓶颈管段，为管网改造提供依据。

      ★ 为评估低洼、易涝区域的排水能力提供分析数据。

      ★ 追溯管网运行历史状况，辅助进行事故分析。 

5、系统特点

  ◆ 专业设备

    IP68防水、电池自供电、微功耗运行。

  ◆ 多样功能

    可根据具体需求灵活调整功能、增减监测项。

  ◆ 兼容性强

    对下可匹配各类检测仪表、感知设备；

    对上可通过OPC、数据库等形式对接其它应用平台。

  ◆ 维护方便

    窨井监测RTU支持远程参数设置、远程设备维护。 

6、主要设备组成

（1）、监测现场（单个测点）

（2）、监测中心

第四部分

可视化云平台

可视化监管云平台是以大数据存储、运算、展现作为目的，利用云计算将数据快速处理和加工成各种数据报表，及时向有关人员提供数据信息服务，并提供相应的业务支持和管理功能。

1、通过GPRS网络远程监测水位

   选用投入式水位计和水位监测终端监测现场水位，并通过GPRS网络将水位数据传送给排水管理处分控中心。为灵活布设测点、不受供电条件限制，建议选用太阳能供电型水位监测终端。

2、通过4G/5G网络远程监控实时视频 
   此种方式下，选用视频摄像机和视频监控终端监控现场实时视频，并通过4G/5G网络将监控视频传送至监测分控中心。为了降低运营费用，可选择只在汛期实施无线视频监控。

3、大数据分析

对大量监测数据汇总、分析，构建水力分析模型，准确获取管网液位数据，进行淤堵及内涝分析等。

4、数据查询

实现对系统中无线液位变送器的监测数据、告警数据、电池电压等信息查询，并实现数据报表打印，可实现日、周、月、季度报表生成。

5、GIS一张图

运用GIS技术，将窨井液位监测点位通过一张图直观展示，可清晰、直观展示各个监测点分布信息，实时掌握区域范围内的无线液位变送器点位情况。

6、趋势分析

对无线液位变送监测数据趋势分析，形成趋势曲线，可实现日、周、月、季度趋势分析。