SL651-2014水文监测RTU解决方案

本文介绍了基于SL651-2014标准的水文监测RTU解决方案,该系统采用NB-IOT和GPRS技术,实现远程数据采集和传输。RTU设备支持水位、雨量监测,具备超限报警、低功耗设计,并集成了工业照相机功能。同时,系统包含大数据云平台,提供设备权限管理、参数配置和信息查询统计,确保在复杂环境下稳定工作。

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1、行业背景

1.1 行业背景及背景分析

在水文监测系统建设时,由于河道、湖泊、水库地形复杂、分布的区域广等原因,实现现场监测管理难度很大,如何将监测现场采集到的雨量信息、水位信息、图片等按监测要求传输到监测中心时需要解决的重要问题,水利部SL51-2014《水文监测数据通信规约》规定了水文数据的采集和传输规范,我公司采用NB-IOT(兼容GPRS)技术研发的RTU数据遥测终端,通过了水利部SL51-2014认证,可以实现水文监测的远程数据采集和传输。

实现无人执守及野外条件下监控,要求实现以下功能:

·  水位、雨量支持定时报和召测,如果水位或雨量到了警戒线,有了险情,马上超限报警。

·  采用低功耗设计,特别适用于太阳能供电的监测现场。

·  水情的远端监控,图片抓拍功能,可外接工业照相机,进行图片抓拍

·  通信功能:支持NB-IOT、GPRS通讯方式;支持与多中心进行数据通信;支持实时在线、定时唤醒两种工作模式。

·  采集水位、雨量传感器、流量计的数据;采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。

·  支持远程参数设置、程序升级。

·  支持设备本身数据存储,掉电保存

1.2建设目标

建设方案的目标是提供一个包括前端采集和传输一体的RTU设备、支持远程设参数的配置软件、大数据云平台水情监控系统,该系统可实时监测各个监测点河道、水库等的水文数据和图片,前端设备包括工业照相机、雨量计、水位计等。水情信息、图片信息等通过NB-IOT或GPRS无线传输发送;大数据云平台提供设备权限管理、用户权限管理、信息查询统计等功能;参数设置软件提供RTU设备的本地、远程参数修改和远程升级功能。

2.系统架构

2.1体系架构

前端由Lanpu-1802遥测终端RTU和水位计、雨量计、工业照相机组成;遥测终端RTU将水位计或雨量计的监测数据通过NB-IOT或GPRS网络无线传输发送至蓝普大数据监测云平台,监测人员通过pc或手机可以访问云平台查询水情信息和管理设备。如下图所示:

系统从逻辑上主要包括三个部分:水文遥测终端RTU、蓝普大数据监测云平台、设置参数软件。下面分别描述这三部分的功能࿱

### 关于SL651-2014水文监测数据通信规约的Java实现 #### 报文结构解析 为了在Java中实现SL651-2014水文监测数据通信规约,首先要理解该规约定义的各种报文格式。例如,“链路维持报”的基本结构如下: | 字段 | 含义 | | --- | ---| | 起始符 | 表明一帧消息的开始位置 | | 地址域 | 测站地址码,用于标识具体站点 | | 类型标识 | 定义了本条指令的功能类别 | | 数据长度 | 描述后续跟随的实际有效载荷大小 | | 应用层数据 | 存储实际业务逻辑所需的信息 | 这些字段共同构成了完整的通讯命令[^1]。 #### Java代码示例:构建并发送“链路维持报” 下面是一个简单的例子来展示如何利用Java创建一个符合SL651-2014标准的“链路维持报”。 ```java public class LinkMaintainMessage { private static final byte START_FLAG = 0x7E; //起始标志位 public String buildLinkMaintainMsg(String stationId){ StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 添加起始符 sb.append(Integer.toHexString(START_FLAG)); // 添加地址域(这里简化处理) sb.append(stationId); // 添加类型标识(假设为固定值表示链路维护请求) sb.append("A0"); // 假设无额外应用层数据,则设置长度为零 sb.append("00"); return sb.toString().toUpperCase(); } } ``` 此方法`buildLinkMaintainMsg()`接收测站ID作为参数,并返回一条按照SL651-2014规定的“链路维持报”。需要注意的是这只是一个非常基础的例子,在真实场景下还需要考虑更多细节如校验和计算等。 #### 接收与解析响应 当接收到中心站回复的消息时,同样可以根据预先设定好的规则对其进行拆解分析。比如对于来自中心站确认应答类型的回应,可以通过读取特定偏移处的内容判断是否成功建立连接。 ```java public boolean parseAcknowledgeResponse(byte[] responseBytes){ if(responseBytes.length >= 3 && (responseBytes[2]&0xFF)==0xA1){ //检查第三个字节是不是ACK确认码 System.out.println("Received acknowledge from center."); return true; }else{ System.err.println("Failed to receive proper acknowledgment."); return false; } } ``` 上述函数展示了怎样验证从中心站传回的数据包是否包含了预期的认可信号。
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