中水加水机售水终端解决方案.docx
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中水加水机售水终端解决方案
太阳能无线GPRS智能在线
数据&图像监测系统平台
技
术
白
皮
书
（适用于自来水管网无线数据&图像在线监测应用）
北京航星网讯技术股份有限公司
一、客户需求
某自来水公司客户需要对中水加水机设备的数据和图像进行实时监测和遥控。
加水机设备的数据监测量为每次插卡加水完之后的瞬时流量，累计流量和剩余水量三方面数据，还需要监测低电压报警数据、视频监控报警数据和远程控制加水机驱动阀门开关；加水机设备的图像监测量为隐蔽式摄像机，需要监控加水者人脸，要求昼夜监控。
希望以太阳能供电，以开关门为发送图像信号。
夜间采用辅助光源，希望白天关灯，晚上开灯。
技术要求如下：
●加水机数据监测：
瞬时流量，累计流量，剩余水量，报警数据，遥控开关；
●视频图像格式：
CIF；
●视频数据压缩传输标准：
H.264或MPEG4；
●GPRS/3G网络：
ED-GPRS、TD-SCDMA、CDMA2000-EVDO、WCDMA任选一种；
●GPRS/3G：
自动上线连接到指定固定IP地址，断线自动重连；
●GPRS/3G：
设备可通过软件（通讯协议）、硬件更改上传连接的固定IP地址；
●太阳能电池：
满足无阳光状态（阴雨雪天气）4天正常通讯的电能；
●防护等级：
太阳能板及电池、2G/3G传输终端：
IP68；各种传感器、视频采集摄像机：
IP57；其它部分：
IP54；
●防雨：
可采用防雨箱，设备做好防潮短路处理；
●摄像机：
具备隐形功能，最好有红外夜视、云境控制功能；
●磁控开关：
3G视频监控服务开门启动，关门停止；
●光敏开关：
白天停止工作，晚上开门后自动亮灯；
●数据中心服务器：
Linux操作系统，带正版数据库软件，可开放接口协议与扩展应用客户端软件对接；
●流媒体服务器：
兼容“全球眼”和“互信互通”等监控软件平台功能。
技术升级扩展要求如下：
升级后，需要实现如下功能：
序号
升级后
备注说明
1
视频设备24小时在线，有触发后5秒内开始视频传输
相当于3G无线图像设备24小时永远在线
2
针孔摄像头应具备夜拍红外功能
可在夜晚条件下，照清距摄像机1米处的场景或人脸
升级改动方案：
序号
改动项目
1
扩容至太阳能电池板200W
2
更换、扩容至蓄电池200Ah（原先在线蓄电池使用寿命，已接近报废时间）
3
更换太阳能控制器
4
更换针孔式红外摄像机（带红外灯900NM波段）
5
改动BIOS软件，重新烧录联调测试
二、需求分析
1、值班状态：
2G设备处于唤醒模式，休眠状态耗电15mA/12V；
2、阴雨天数设计：
4天冗余；
3、工作状态：
①图像：
3G设备一次上传时间≤10分钟；
3G设备每天上传次数≤10次；
3G设备每次上传耗电≤650mA/12V；
②数据：
2G设备每天上传次数≤10次；
2G设备一次上传时间≤2分钟；
2G设备每次上传耗电≤50mA/12V；
4、图像采集采用针孔式广角摄像机，使用辅助光源，监控对象为人脸，监控距离为50cm；
5、客户端设备：
1用户加水机设备工作状态：
RS-485数据接口，通信协议对接，设备24小时加电，功耗750mA/12V；
2金属立杆尺寸：
6m高，上端69mm粗；下端138mm粗；邻设备箱而立，以水泥座台固定；
3金属立杆上架设太阳能板，中间穿线，铜线截面积1.5mm2，线长≤15米，杆上下穿孔，上端与太阳能板连接，下端与设备箱内蓄电池连接；
6、能源管理及远程控制：
1用户取水过程为先打开设备箱门，再插入IC卡片，然后直接取水；
2当用户拔出IC卡即用户取完水，将卡内的信息上传至中控室；
3当用户打开门，即触发唤醒2G设备，2G设备控制3G设备加电；
4当用户关上门，即触发2G设备延时1分钟后，再控制3G设备断电；
5如在延时的1分钟之内，门又被打开，视为重新触发加电过程；
6每次门打开时间如超过30分钟，由2G设备向中控室发出报警信号，直至门
关闭；
7安装辅助光源，距离摄像机正上方30cm高；
8安装接近传感开关，探测距离0-4mm；
9安装光敏开关；
10数据分类管理查看功能；
11数据按照客户要求格式导出功能；
12数据存储备份功能；
13用户取水过程（开门至关门后1分钟）图像监控并录像；
14用户取水过程（开门至关门后1分钟）图像存储备份；
15中控室即时唤醒图像传输功能（手动）；
16中控室即时遥控加水机驱动阀门开关启动和停止（手动）。
三、系统设计
整个系统包含三部分：
一为前端子系统，包括供电部分；数传部分；图传部分；辅助控制部分。
供电部分采用太阳能板供电，配置充电控制器和铅酸电池。
按照客户实际需求，计算功耗，得出用户需要配置200W太阳能板和200Ah铅酸电池，并配置相应充电控制器。
数传部分采用GPRS智能在线数据传输终端，包含数据采集和传输，配置RS-485数字接口和I/O控制接口，采用2dB增益天线和中国移动通信公司的SIM卡。
图传部分采用EVDO智能在线视频传输终端，配置BNC视频接口，采用3dB增益天线和中国电信通信公司的UIM卡。
辅助控制部分配置隐蔽摄像机、辅助光源、门控磁敏开关、光敏开关和继电器控制电路。
前端设备原理示意图
二为网络传输子系统，包括GPRS网络；CDMA2000-EVDO网络；Internet网络。
三为控制中心子系统，包括网络接入部分；服务器接收、转发、存储、管理部分；客户端设置、查看、应用部分。
四、主要设备介绍
1、硬件部分设计
1.1、供电部分
太阳能部分实物图
1.2、数传部分
1.3、图传部分
1.4、隐蔽式摄像机
1.5、辅助光源灯
1.6、光敏开关
1.7、磁敏开关
1.8、辅助控制单元
1.9、GPRS数据中心服务器
2、软件部分设计
2.1、客户端软件设计
根据客户对具体特殊功能的需求，必须对GPRS无线数据采集客户端软件进行专项开发定制。
客户端软件运行于中控室的计算机电脑上，依托于数据库设计，通过数据库间接与远端点设备进行通讯，对远端点设备采集的数据进行搜索/导出形成EXCEL文件等，同时对无线设备进行远程设置和管理操作。
控制台软件的载体为计算机。
具有设置传输设备采集数据时间间隔/上传数据时间间隔；采集数据进行存储（采集数据为设备ID号、剩余水量、累计流量、瞬时流量等）；数据查询/导出；数据备份/数据恢复；查看设备列表、监测点列表、欠电设备清单、操作日志等功能。
2.2、设计框图
客户端软件设计框图
2.3、客户端软件界面
五、实物照片
玻璃钢防护外壳照片
太阳能供电&防破坏摄像机照片
中水加水机控制器照片
玻璃钢防护外壳内部设备布局照片
六、设备技术指标
1、无线GPRS智能终端技术指标
序号
分类
性能名称
性能指标
备注
1
无线
无线传输频率
GSM/GPRS，900/1800HZ
2
无线传输协议
GSMorGSM/GPRS协议栈
3
通讯标准
Quad-Band800/900/1800/1900MHzGSM/GPRSclass10
4
自带无线增益测量表
0～31真值表述
7
功能
数采周期设置范围
10min～24h
8
数传周期设置范围
10min～24h
9
报警触发方式
上下限报警
在线响应延迟：
<2S
离线响应：
1min～60min
绝对值报警
斜率报警
10
数据存贮
可存贮1000～3000条数据
14
接口
数采接口
RS-232orRS-485波特率：
1200----115200bps
与传感器连接
17
数据量控制接口
可提供1路可控12V/1A电源输出
控制图像单元启动/
18
天线接口
50Ω/SMA（阴头）
19
SIM卡
3V/5V，自动检测
22
电源
电源供给
太阳能电池，DC12V
23
电源功耗
休眠状态
功耗0.1mA（12V）
唤醒状态
功耗30mA（12V）
数据传输状态
功耗300mA（12V）
25
物理
环境适应性
工作温度
-20°C～65°C
储存温度
－40°C～85°C
湿度范围
0－95%，无冷凝
27
外型尺寸
132mm×80mm×38mm
28
重量
0.5㎏
2、数据中心服务器技术指标
序号
性能名称
性能指标
1
系统
2
CPU
Intel1.6GHz
无风扇超低功耗
3
RAM
2GBDDR2
4
网络
双网口PCI
RealteckSlicp芯片组
5
看门狗定时器
支持1-255级
6
硬件看门狗
工业级嵌入独立CPU
7
软件
8
OS
Linux2.6
安全防护SELINUX
9
Web服务器
1.Apache2.2
2.web发布软件
◆信息采集点的编辑、查询
◆信息采集点工作模式编辑、查询
◆实时数据、历史数据、报警数据的查询与检索
◆报表生成与查询
◆生成时段曲线
◆用户编辑、查询及权限设定
◆查看在线地图（对提出特点要求的客户提供）
10
数据库
MySQL5.0
支持多达1000个远程采集点的管理
数据可保存一年
150G数据空间
11
通讯服务器
支持120RTUs同时并发通讯
12
数据接口
Webservice（soap契约先行）
13
外观尺寸
14
尺寸
445mm×340mm×73mm
15
重量
4.2kg
16
电源要求
17
输入电压
交流220V
18
输入电流
3A
19
环境特性
20
适应环境温度
0℃～+50℃
3、无线EVDO视频监控终端技术指标
无线
网络类型
CDMA2000网络的3G/EVDO
频率范围
800MHz/1900MHz
天线接口
SMAfemale,50Ω
UIM接口
压式卡座
网络
配置端口
以太网10/100Base-TX,RJ-45连接口
支持协议
TCP/IP、ARP、HTTP、SMTP、RTP、DHCP、PPPOE等
安全
CHAP协议认证,DES加密,数据保护
CPU
CPU
32bitRISCCPU
视频
视频输入
1路,BNC接口（female）,1Vpp-75Ω,支持PAL/NTSC两种制式
压缩格式
MPEG4/MJPEG（dualcodec）,H.263（for3GPP）
传输分辨率
D1:
PAL制704×576；NTSC制640×480
CIF:
PAL制352×288；NTSC制320×240
QCIF:
PAL制176×144；NTSC制176×120
帧率
NTSC:
1,2,3,4,5,6,7,10,15,30fpsPAL:
1,2,3,4,5,6,12,25fps
码率
典型码率1.8Mbps实际码率视EVDO网络状况而定
I/O
报警I/O
2路输入,1路输出
云台接口
1×RS-485
PTZ协议
支持Pelco-D、Pelco-P等多种协议,协议可扩展
物理
特性
输入电压
DC12V
功耗
<8（W）
使用环境温度
-20~65℃
使用环境湿度
20%~95%RHG
外观
铸铝散热型烤漆外壳
尺寸
200×140×50（mm）
七、系统设备清单
序号
产品名称
品牌
规格型号
数量
单位
单价
小计
备注
1
2G智能在线终端
航星
HX-SJ/GPRS-P/A
台
—
—
含天线
2
3G视频监控终端
航星
HX-TX/EVDO-P/A
台
—
—
含天线
3
隐蔽式摄像机
航星
HX-ZK/HW
台
—
—
红外
4
视频辅助控制单元
航星
HX-TX/FZKZ
套
—
—
5
太阳能板
航星
HX-GD/TYN
套
—
—
200W
200Ah
6
铅酸电池
7
充电控制器
8
太阳能板支架
9
数据中心服务器
航星
HX-FW/CORE-P/A
台
—
—
10
流媒体平台软件
航星
HX-FW/LMT
套
—
—
11
应用客户端软件
航星
HX-YY/KHD
套
—
—
定制
合计
万仟佰拾元整
—
升级会员 