關(guān)于公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)(2)——系統(tǒng)及核心設(shè)備

1.橋梁隧道邊坡監(jiān)測報警系統(tǒng)總體介紹

公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由報警中樞、無線采集儀、傳感器、報警外設(shè)、配套桿件設(shè)施及監(jiān)測報警云平臺組成。系統(tǒng)可采集監(jiān)測各種動態(tài)及靜態(tài)數(shù)據(jù)，適用于 高速公路及重點公路災(zāi)害風(fēng)險路段的監(jiān)測預(yù)警，同時適用于長大橋梁健康監(jiān)測、隧道健康監(jiān)測、邊坡監(jiān)測，也可將原有健康監(jiān)測系統(tǒng)改造為公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù) 警系統(tǒng)的應(yīng)用，具有“安全可靠、穩(wěn)定高效、經(jīng)濟(jì)實用、適配兼容"的特點。

監(jiān)測報警場景包括各種災(zāi)害引發(fā)的橋梁垮塌、路基塌陷、邊坡滑坡、隧道結(jié)構(gòu)變形、隧道洞口滑坡等公路突發(fā)災(zāi)害事件。

報警中樞是監(jiān)測報警系統(tǒng)核心設(shè)備，它采用高性能 ARM 主機(jī)，融合了4G、LORA、TCP/IP、RS485 等各種通訊技術(shù)，內(nèi)置多種算法，具有前端解算、前端存儲、前端判定、前端聯(lián)動功能，可在 3 秒內(nèi)及時發(fā)現(xiàn)公路自然災(zāi)害事件，并將災(zāi)害事件上報監(jiān)測公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)云平臺，同時報警中樞可以現(xiàn)場驅(qū)動語音喇叭、警號、爆閃燈、LED 顯示屏等設(shè)備或打電話發(fā)短信進(jìn)行自動報警，實現(xiàn) 對災(zāi)害區(qū)域內(nèi)車輛告警提示和有效阻攔。監(jiān)控中心平臺值守人員可以通過現(xiàn)場視 頻等方式人工復(fù)核確認(rèn)災(zāi)害事件的發(fā)生，在云端控制報警中樞現(xiàn)場聯(lián)動報警。

公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)云平臺為自主開發(fā)、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)。軟件平臺預(yù)留多個接口，可實現(xiàn)氣象、水利、應(yīng)急管理、公安相關(guān)數(shù)據(jù)融合，可實現(xiàn)多種協(xié) 同報警方式，包括導(dǎo)航軟件、車載收音機(jī)、車聯(lián)網(wǎng)終端以及公路情報板、ETC終端等。

2.系統(tǒng)總體詳述

2.1 系統(tǒng)總體組成

公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)包括三部分:

(1)現(xiàn)場監(jiān)測報警硬件設(shè)備：包含橋梁垮塌監(jiān)測報警設(shè)備、隧道洞口邊仰坡滑坡監(jiān)測報警設(shè)備、路基邊坡塌陷監(jiān)測報警設(shè)備。具體硬件包含報警中樞、無線低 功耗采集儀、動態(tài)采集儀、靜態(tài)采集儀及各種位移、振動、傾角、應(yīng)變、氣象、稱重、視頻傳感器，以及相關(guān)管線槽、供電、防雷、接地、通訊、箱體、護(hù)罩、支架、立桿、基礎(chǔ)等等硬件設(shè)備。

(2)報警設(shè)施：含語音喇叭、聲光警號、爆閃燈、報警牌、LED 顯示屏、柔性 阻車器、交通安全投影儀、報警立桿、支架固定件、供電、防雷、接地、報警驅(qū)動模塊等報警執(zhí)行設(shè)備。

(3)公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)云平臺：含數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件模塊與災(zāi)害報警軟件模塊及手機(jī) APP。可實現(xiàn)路段級、省級部署，數(shù)據(jù)無縫交互及業(yè)務(wù)協(xié)同。公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)云平臺可根據(jù)用戶具體要求進(jìn)行開發(fā)，實現(xiàn)氣象、 地震、災(zāi)害、應(yīng)急多源數(shù)據(jù)融合。公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息系統(tǒng)云平臺可以直接驅(qū)動現(xiàn)場報警設(shè)施，也可以按照用戶要求開發(fā)其他協(xié)同報警終端接口，包括高速公路信息顯示終端、互聯(lián)網(wǎng)地圖導(dǎo)航平臺、車載收音機(jī)、ETC 終端(OBU)等。

 

 

2.2 監(jiān)測預(yù)警設(shè)施硬件構(gòu)架示意圖

 

 

2.3 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計說明:

橋梁、隧道、邊坡三種場景的公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)我們采用了一致性設(shè)計理念。考慮到自然災(zāi)害的突發(fā)性，監(jiān)測設(shè)施、預(yù)警設(shè)施、公路自然災(zāi)害監(jiān) 測預(yù)警信息系統(tǒng)云平臺都設(shè)計為秒級實時系統(tǒng)。公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)前端硬件體系結(jié)構(gòu)的核心是報警中樞，只要更換專用傳感器就可以實現(xiàn)不同場景的監(jiān) 測和報警。公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)采用小匯聚、低功耗、無線傳輸、分布部 署的原則，以積木搭建、數(shù)據(jù)互通的模式使得系統(tǒng)部署非常靈活高效。既可以建立單站式監(jiān)測報警系統(tǒng)，也可以建立多站點的復(fù)雜監(jiān)測報警系統(tǒng)。

這里指的報警中樞不是普通數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，普通的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)是不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的器，可以看做是一個數(shù)據(jù)翻譯器，不具備邊緣計算能力，不能代替報警中樞。

報警中樞是公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)前端硬件體系的核心，具有強(qiáng)大的邊緣計算能力，既能在長大橋、橋梁群應(yīng)用，也能在各種中小橋、邊坡、隧道災(zāi)害報警環(huán)境應(yīng)用。報警中樞同時能夠采集各種動態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)前端采集、前端存儲、前端解析、前端判別、前端聯(lián)動報警。動態(tài)數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)高頻動態(tài)監(jiān)測，數(shù)據(jù)抽樣轉(zhuǎn)為靜態(tài)化數(shù)據(jù)支持越線報警。報警中樞綜合判定災(zāi)害狀態(tài)，生成報警 策略，并驅(qū)動報警設(shè)備執(zhí)行報警聯(lián)動行為。在與云平臺4G斷網(wǎng)的災(zāi)害情況下，報警中樞作為現(xiàn)場核心設(shè)備仍舊可以實現(xiàn)獨立驅(qū)動現(xiàn)場報警設(shè)備的功能。

各種無線采集儀、無線傳感器與報警中樞分離式部署，報警中樞現(xiàn)場選擇在災(zāi)害區(qū)之外安全區(qū)域安裝，報警中樞、無線采集儀、無線傳感器、無線報警外設(shè)實現(xiàn) 無線自組網(wǎng)連接，無線通訊距離大于 1 公里。

報警中樞、無線采集儀或者傳感器自帶后備電池，災(zāi)害發(fā)生時及時外部供電中斷，前端系統(tǒng)也可以進(jìn)行報警聯(lián)動。報警中樞具有報警狀態(tài)群發(fā)模式，現(xiàn)場多個報警中樞可同時聯(lián)動報警，可同時驅(qū)動多個報警外設(shè)報警。比如多個喇叭、多個LED顯示屏、多個報警指示牌等。

2.4 硬件功能示意圖

 

 

2.5 報警流程示意圖

 

 

2.6 橋梁災(zāi)害報警點部署示意圖

 

 

2.7 邊坡災(zāi)害報警點部署示意圖

 

 

2.8 隧道災(zāi)害報警點部署示意圖

 

 

3.核心硬件功能與參數(shù)

3.1 報警中樞 RS-1080 功能(自主研發(fā))

 

 

1)支持所有動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)采集;

2)支持LoRa無線數(shù)據(jù)采集通信;

3)實現(xiàn)遠(yuǎn)程電話告警、本地麥克風(fēng)喊話告警;

4)本地預(yù)設(shè)報警門限、采集閾值聯(lián)動告警;

5)支持2路RS485數(shù)據(jù)采集功能;

6)本地實現(xiàn)預(yù)警抓拍聯(lián)動;

7)遠(yuǎn)程通話廣播、一鍵報警;

8)實現(xiàn)遠(yuǎn)程短信告警;

9)支持喇叭廣播告警;

10)支持外接太陽能或市電供電;

11)內(nèi)置鋰亞電池供電;

12)支持供電狀態(tài)監(jiān)測功能;

13)支持遠(yuǎn)程控制，程序升級;

14)支持4G數(shù)據(jù)傳輸;

15)支持以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)傳輸;

16)支持遠(yuǎn)程測試功能，支持現(xiàn)場測試/停止測試功能;

17)自身狀態(tài)上報云端功能;

18)支持語音喇叭、聲光警號、爆閃燈、LED 文字屏、報警指示牌多種報警聯(lián)動功能;

19)支持從報警站聯(lián)動報警功能;

20)支持多報警點無線聯(lián)動報警功能;

3.2 報警中樞RS-1080工作模式

1. LoRa無線喚醒模式:報警中樞預(yù)設(shè)監(jiān)測頻率，向低功耗無線數(shù)據(jù)采集儀發(fā)送 喚醒采集命令;

2. 遠(yuǎn)程控制模式:報警中樞可通過云服務(wù)端控制程序，遠(yuǎn)程控報警中樞工作狀 態(tài)和報警設(shè)備工作;

3. 虛擬傳感器模式:報警中樞可根據(jù)采集儀上報的數(shù)據(jù)匯總虛擬出關(guān)聯(lián)傳感器 做為報警閾值的判斷，減少誤報和漏報情況發(fā)送;

4. 告警模式:報警中樞可本地設(shè)置報警閾值，支持閾值報警、累計值報警、變化率報警，根據(jù)預(yù)設(shè)工作模式做出相應(yīng)報警動作，并支持本地麥克風(fēng)喊話告警、遠(yuǎn)程語音告警、短信告警等，支持多種報警方式發(fā)送，確保路上行車安全;

報警中樞RS-1080參數(shù)表

 

 

3.3 低功耗一體化采集儀 RS-1070(自主研發(fā))

 

 

1)低功耗設(shè)計，鋰亞電池供電;

2)LoRa無線數(shù)據(jù)通信;

3)支持兩路RS485接口數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)發(fā)功能;

4)可連接6臺RS485 Modbus 通訊協(xié)議傳感器;

5)內(nèi)置傾角及加速度傳感器;

6)支持外部電池擴(kuò)展接口;

7)可本地設(shè)置多級報警門限(前三級平臺預(yù)警，四級以上災(zāi)害報警，聯(lián)動現(xiàn)場報警設(shè)備)，根據(jù)預(yù)設(shè)門限和工作模式自主采集傳感器數(shù)據(jù)分析上報;

8)設(shè)備激活方式:報警中樞喚醒、自動上線;

9)設(shè)備采用上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)置;

10)數(shù)據(jù)采集頻率可以設(shè)置，靜態(tài)數(shù)據(jù) 1 赫茲(有外部供電情況下);

11)具備人工確認(rèn)后啟動聯(lián)動報警功能;

3.4 低功耗無線數(shù)據(jù)采集工作模式

1.低功耗接收模式:采集儀休眠后可周期性喚醒，只能接收指定報警中樞發(fā)出的喚醒命令。采集儀根據(jù)命令協(xié)議，采集傳感器數(shù)據(jù)并上傳報警中樞后，再次進(jìn)入休眠模式。休眠模式下，采集儀耗電量為微安級;

2.定時喚醒采集發(fā)送模式:采集儀預(yù)設(shè)采集頻率，自主喚醒采集數(shù)據(jù)，并通過LoRa上傳至報警中樞，完成后再次進(jìn)入休眠模式;

3.門限判斷模式:采集儀預(yù)設(shè)采集頻率自主喚醒采集傳感器數(shù)據(jù)，采集儀判斷傳感器數(shù)據(jù)是否超限，若超限立即向報警中樞上報實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送報警信息，若數(shù)據(jù)未超限，采集儀將不會向報警中樞發(fā)送數(shù)據(jù)，采集完成后再次進(jìn)入休眠模式，直到下次被喚醒;

低功耗一體化采集儀RS-1070參數(shù)表

 

 

4.現(xiàn)場安裝圖片