水雨情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種重要的山洪災(zāi)害防治非工程措施，利用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、專業(yè)模型、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等現(xiàn)代化的信息技術(shù)，對(duì)河流域內(nèi)水環(huán)境、水資源、水安全及城市管網(wǎng)等多源信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，其功能范圍涵蓋數(shù)據(jù)采集、信息查詢、預(yù)警預(yù)報(bào)、調(diào)度管理、輔助決策、應(yīng)急處理等多個(gè)方面，使整個(gè)中小河流域維持良好的生態(tài)環(huán)境，提高管理單位自身的信息化水平，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析與智慧決策，方便社會(huì)公眾接收信息和參與管理工作。

如圖所示，本設(shè)備前端監(jiān)控點(diǎn)由攝像機(jī)、太陽(yáng)能板，蓄電池，水位計(jì)，雨量計(jì)，防雷器、光電轉(zhuǎn)換器、立桿、設(shè)備箱組成。

檢測(cè)原理：

雷達(dá)水位計(jì)：

雷達(dá)水位計(jì)采用FMCW調(diào)制方式，以三角波為調(diào)制信號(hào)。工作過(guò)程如下：首先電壓調(diào)制電路產(chǎn)生三角波電壓輸入至VCO（壓控振蕩器）產(chǎn)生頻率變化的電磁波，電磁波頻率的變化按調(diào)制電壓規(guī)律而變化，天線發(fā)射出的電磁波經(jīng)過(guò)被測(cè)物體反射后產(chǎn)生回波，電磁波從開(kāi)始發(fā)射到目標(biāo)，被目標(biāo)反射再返回到天線的時(shí)間段內(nèi)雷達(dá)發(fā)射頻率已經(jīng)發(fā)生了變化，雷達(dá)天線將回波信號(hào)和發(fā)射信號(hào)進(jìn)行耦合得到差頻信號(hào)，目標(biāo)的距離和速度信息就包含在差頻信號(hào)的頻率內(nèi)，由于差頻信號(hào)非常微弱所以需要經(jīng)過(guò)雷達(dá)傳感器的前置放大和濾波電路處理把信號(hào)送入MCU的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），MCU通過(guò)FFT算法分析ADC采集到的波形得到差頻的頻率，最后通過(guò)推導(dǎo)的公式計(jì)算獲得被測(cè)目標(biāo)到雷達(dá)水位計(jì)的距離。

上圖為FMCW雷達(dá)發(fā)射與回波信號(hào)頻率與時(shí)間關(guān)系

當(dāng)雷達(dá)波發(fā)射源與目標(biāo)相對(duì)靜止時(shí)，雷達(dá)發(fā)射頻率帶寬為B，雷達(dá)波從發(fā)射到返回雷達(dá)天線用時(shí)為Δt，三角波的頻率為f，差頻信號(hào)的頻率為f_d。推導(dǎo)如下：（S：雷達(dá)板到目標(biāo)距離，T：三角波的周期）

在上式中，C₀是光速，f是調(diào)制三角波的頻率，B是雷達(dá)掃頻帶寬，f_d是MCU分析獲得到差頻信號(hào)，所以的f_d即可計(jì)算出雷達(dá)板到目標(biāo)對(duì)應(yīng)的距離。

雨量桶：

雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，落入接水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（比如0.01毫米）時(shí)，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗傾倒，都使開(kāi)關(guān)接通電路，向記錄器輸送一個(gè)脈沖信號(hào)，記錄器控制自記筆將雨量記錄下來(lái)，如此往復(fù)即可將降雨過(guò)程測(cè)量下來(lái)。

主機(jī)控制器通過(guò)光纖或4G聯(lián)網(wǎng)模塊，把數(shù)據(jù)推送到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，從而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

設(shè)備參數(shù)：

200萬(wàn)像素星光級(jí)32倍光學(xué)變倍紅外網(wǎng)絡(luò)高清高速智能球機(jī)

1.傳感器像素200萬(wàn)像素

2.支持的大1920×1080@60fps高清畫面輸出

3.支持H.265高效壓縮算法，可較大節(jié)省存儲(chǔ)空間

4.支持低照度，0.005Lux/F1.6(彩色),0.001Lux/F1.6(黑白) ,0 Lux with I

5.支持32倍光學(xué)變倍，16倍數(shù)字變倍

6.采用高效紅外陣列，低功耗，照射距離遠(yuǎn)可達(dá)150m

7.支持1080p@60fps、960p@60fps、720p@60fps高幀率輸出

8.支持三碼流技術(shù)，每路碼流可獨(dú)立配置分辨率及幀率

9.支持區(qū)域入侵偵測(cè)、越界偵測(cè)、移動(dòng)偵測(cè)等智能偵測(cè)功能

10.支持手動(dòng)跟蹤、全景跟蹤、事件跟蹤，并支持多場(chǎng)景巡航跟蹤

11.支持寬動(dòng)態(tài)范圍達(dá)120dB，適合逆光環(huán)境監(jiān)控

12.支持3D數(shù)字降噪、強(qiáng)光抑制、電子防抖、SmartIR

13.支持360°水平旋轉(zhuǎn)，垂直方向-15°-90°（自動(dòng)翻轉(zhuǎn)）

14.支持300個(gè)預(yù)置位，8條巡航掃描

15.支持3D定位，可通過(guò)鼠標(biāo)框選目標(biāo)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速定位與捕捉

16.支持定時(shí)任務(wù)、一鍵守望、一鍵巡航功能

17.支持1路音頻輸入和1路音頻輸出

18.內(nèi)置2路報(bào)警輸入和1路報(bào)警輸出，支持報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能

19.支持的大256G的 Micro SD/Micro SDHC/Micro SDXC卡、NAS存儲(chǔ)

20.支持?？礢DK、ONVIF、ISAPI、GB/T28181、E家協(xié)議和螢石云接入

21.防雷、防浪涌、防突波，IP66防護(hù)等級(jí)

遙測(cè)終端機(jī)參數(shù)

1.支持以太網(wǎng)2g/4G/通信傳輸接口，支持雙通道

2.具有 RS485、RS232、模擬量接口；支持工業(yè)相機(jī)、支持圖像傳輸控制；支持視頻水位雨量信息疊加， 8 30 ，爆閃燈提示：45次/min。5730光源*30LED， 亮度750LM

3.內(nèi)置看門狗、防死機(jī)設(shè)置保障終端長(zhǎng)期可靠運(yùn)行

4.支持電量、電流、充電功率等多種工況參數(shù)采集上報(bào)，支持電池電量不足時(shí)，進(jìn)入低功耗模式，自動(dòng)關(guān)閉水位計(jì)與攝像，頭進(jìn)入充電模式

5.支持定時(shí)抓拍圖片、水位、雨量超標(biāo)抓拍圖片

6.支持向攝像頭視頻推送水位，雨量，電量等信息

7.直流12V供電，適用電壓范圍：9V~30V；具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)充、反極性自動(dòng)保護(hù)

8.支持128G存儲(chǔ)，存儲(chǔ)抓拍照片與視頻錄像

9.防水、防雷、防潮；工作溫度：-20~+70℃;工作濕度：≦95%（40℃

毫米波雷達(dá)水位計(jì)

1.測(cè)量范圍：40m         

2.測(cè)量精度：±3mm

3.雷達(dá)天線：平面微帶陣列天線

4.測(cè)量持續(xù)時(shí)間：0 - 180s   可設(shè)定

5.測(cè)量間隔：1-18000s可調(diào)

6.雷達(dá)頻率：24GHz

7.波束發(fā)射角度：11°

8.工作電壓：7-32VDC

9.工作電流：≤90mA；休眠 ≤1mA

10.數(shù)字接口：RS485/RS232，模擬接口（4-20mA）

雨量計(jì)   

1.承雨口徑：φ200mm； 刃口銳角：40°～45°

2.分辨率：0.5mm

3.測(cè)量準(zhǔn)確度：≤±2%（室內(nèi)人工降水、以儀器自身）

4.雨強(qiáng)范圍：0mm～4mm/min

5.通訊方式：485 通訊（標(biāo)準(zhǔn) MODBUS-RTU 協(xié)議）

6.工作環(huán)境：環(huán)境溫度：0～50℃，相對(duì)濕度：<95%(40℃)

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)   

1.材料：?jiǎn)尉Ч?/span>

2.封裝形式：高透鋼化玻璃層壓

3.絕緣電壓：≥600V

4.邊框接地電阻：≤10Ω

5.迎風(fēng)壓強(qiáng)：2400pa

6.工作溫度：-40℃～+90℃

7.功率：200w

8.工作電壓18V，開(kāi)路電壓21V

9.充電電流：10A

蓄電池   

1.標(biāo)稱供電電壓：12V

2.容量：100AH

3.通電電流：8A

4.工作溫度：-25℃～+70℃

5.密封反應(yīng)率高：大于98%

6.壽命：3年以上（25℃）

充電控制器      

1.使用智能充電器，充電轉(zhuǎn)換效率不得低于80%

2.充電電壓不得低于20V

3.充電電流不得低于30A

4.額定系統(tǒng)電壓：12V

5.放電電流不得小于10A

6.應(yīng)具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)充、反極性等自動(dòng)保護(hù)功能

7.自帶顯示裝置，便于查看電壓、電流及工作狀態(tài)

防雷接地系統(tǒng)   

1.接地防雷、頻率范圍：DC 500MHz

2.承受功率：400W

3.電壓駐波比：1.1 VSNR

4.放電開(kāi)始電壓、電流、次數(shù)：DC350V±20%、500A、500 次以上

5.阻抗：50