Sturzflut-Katastrophenüberwachungs- und Frühwarnsystem mit akustisch-optisch-elektronischer Alarmstation

Vorwort

Sturzfluten sind in den Bergregionen Chinas häufige Naturkatastrophen, die sich durch plötzliches Auftreten, hohe Zerstörungskraft und schnelle Entwicklung auszeichnen. Traditionelle Überwachungs- und Frühwarnmethoden leiden oft unter Problemen wie geringer Präzision, unzureichender Vorwarnzeit und Schwierigkeiten bei der Informationsbeschaffung. BGT Hydromet hat mit seiner jahrelangen technischen Expertise innovativ die "Akustisch-Optisch-Elektronische Überwachungs- und Alarmstation für Sturzfluten" entwickelt. Dieses System integriert Internet der Dinge (IoT), Edge Computing und intelligente Frühwarntechnologien, um eine integrierte Lösung für "Überwachung-Warnung-Reaktion" zu schaffen und die Fähigkeiten zur Prävention von Sturzflutkatastrophen effektiv zu verbessern.

1. Produktübersicht

1.1 Anwendungsszenarien

Sturzfluten treten schnell auf und verursachen rasche Verwüstung. Das Gelände und die Niederschlagsmuster in bergigen Flussbecken führen zu erheblichen und abrupten Wasserstandsanstiegen, was die verfügbare Zeit für die sichere Evakuierung der Anwohner drastisch verkürzt. Dies stellt erhebliche Herausforderungen für die Hochwasserprävention und -minderung dar.

Das System wird in kleinen Einzugsgebieten eingesetzt, um Niederschlags- und Flusswasserstände in Echtzeit zu überwachen und anzuzeigen. Die Daten werden drahtlos an cloudbasierte Alarmgeräte übertragen. Das System ermittelt frühzeitig Warnungen direkt auf Geräteebene und sendet bei Überschreitung von Schwellenwerten gleichzeitig Alarminformationen an die Überwachungs- und Frühwarnplattform sowie an zuständiges Hochwasserschutzpersonal.

Die akustisch-optisch-elektronische Überwachungs- und Alarmstation kann durch Interaktionen über IoT oder Softwareplattformen Verbindungen zwischen zwei oder mehr Geräten herstellen. Wenn ein vorgelagertes Gerät einen Alarm auslöst, geben nachgelagerte Geräte gleichzeitig koordinierte Alarme aus.


Akustisch-optisch-elektronische Alarmstation	Cloud Alarm Device

1.2 Systemarchitektur

Das System verwendet eine "Terminal-Edge-Cloud"-Kollaborationsarchitektur, die durch Datenerfassung, Edge-Computing und Cloud-Koordination eine intelligente Frühwarnung ermöglicht.

2. Technische Lösung

2.1 Systemkomponenten

2.1.1 Akustisch-Optisch-Elektronische Überwachungs- und Alarmstation

Hauptmerkmale umfassen:

· Datenerfassung aus mehreren Quellen: Gleichzeitige Erfassung von Regenwasser- und Wasserstandsdaten, mit Unterstützung für Bild- und Videoaufnahmen.

· Edge-basierte Frühwarnung: Integrierte Edge-Frühwarnmodelle mit Audioausgangsschnittstellen zur direkten Ansteuerung von Alarmhupen, Unterstützung für Sprach- und Blitzalarme sowie manuelle Deaktivierung von Fehlalarmen.

· Intelligente Verknüpfung: Unterstützt die Einrichtung von Assoziationen zwischen mehreren Überwachungs- und Alarmstationen innerhalb desselben Wassereinzugsgebiets für koordinierte Alarme.

· Fernverwaltung: Ermöglicht die Überwachung von Gerätedaten, Statusprüfungen, Parameterkonfiguration und Online-Upgrades ohne manuelles Eingreifen.

2.1.2 Cloud-Alarmgerät

Hauptmerkmale umfassen:

· Multi-Modus-Frühwarnung: Drei Betriebsmodi (Aufforderung, Erinnerung, Alarm) mit adaptiven akustischen und visuellen Effekten basierend auf Risikostufen.

· Intelligente Anrufe: Eingebettete mehrstufige intelligente Anrufmodelle, die die gezielte Verbreitung von Frühwarnungen über mehrere Kanäle wie WeChat, SMS und Telefonanrufe unterstützen.

· Öffentlicher Dienst: Bietet Regenwarnungen zur Unterstützung von täglichen Lebens- und Reiseplanungen.

· Notfallreaktion: Unterstützt Ein-Knopf-Alarmbestätigung und Mechanismen zur Stornierung von Fehlalarmen.

2.2 Wichtige technische Spezifikationen

2.2.1 Akustisch-Optisch-Elektronische Überwachungs- und Alarmstation

· Hauptelektronik: Betriebstemperatur -10°C bis 55°C, MTBF ≥ 50.000 Stunden.

· Kippwaagen-Regenmesser: Auflösung 0,5mm, Genauigkeit ≤ ±4%.

· Radar-Wasserstandssensor: Messbereich 0,1 bis 45 m, Genauigkeit ±3 mm.

· Alarmleuchte und Sirene: Lichtintensität ≥ 1000lx, Audioausgangsleistung 2x50W.

2.2.2 Cloud-Alarmgerät

· Akkulaufzeit: Über 24 Stunden Betrieb nach Ausfall der externen Stromversorgung.

· Kommunikationsmethoden: Unterstützt LoRaMesh und 4G.

· Spezifikationen der Alarmleuchte: Siebenfarbige Ring-Alarmleuchte mit einem Durchmesser > 100 mm.

3. Einsatzplan

3.1 Installationsprinzipien

Installationen sollten auf den Ergebnissen der Sturzflutrisikobewertung in wichtigen Verwaltungsdörfern basieren, wobei der Schwerpunkt auf kleinen Einzugsgebieten liegt. Stationen sollten in Oberlaufgebieten von Flüssen und Bächen in Dörfern und Gemeinden, die von Sturzfluten bedroht sind, platziert werden, einschließlich:

· Flussufer im Oberlauf.

· Erholungsgebiete an Flussufern.

· Hänge im Unterlauf von Wasseraufbereitungs- und Entwässerungsanlagen.

· Zusammenflussstellen von Haupt- und Nebenflüssen.

· Brückenoberläufe, die zu Staus neigen.

3.2 Installationsspezifikationen

3.2.1 Akustisch-Optisch-Elektronische Überwachungs- und Alarmstation

Anforderungen umfassen:

· Mast Höhe über 3000 mm, aus verzinktem Stahl.

· Flanschabmessungen: 350 mm x 350 mm x 10 mm.

· Erdungswiderstand ≤ 10 Ω.

3.2.2 Cloud-Alarmgerät

Anforderungen umfassen:

· Optimale Höhe für Sichtbarkeit und Hörbarkeit.

· Sichere Stromversorgung und Netzwerkverbindung.

· Bedienungsanleitungen in der Nähe mit Benutzerschulung.

4. Betriebsmechanismus

4.1 Datenfluss

Das System verwendet standardisierte Arbeitsabläufe für Datenerfassung, -übertragung und -verarbeitung, um eine zeitnahe und genaue Informationsverbreitung zu gewährleisten.

4.2 Frühwarnmechanismus

4.2.1 Tägliche Erinnerungen

Bietet Wettervorhersagen, meteorologische Risikowarnungen und Niederschlagserinnerungen zur Verbesserung des täglichen Nutzens und zur Gewährleistung der Geräteinstandhaltung.

4.2.2 Katastrophenschutzbildung

Spielt Katastrophenschutz-Audio über Cloud-Alarmgeräte ab und informiert die Bewohner während der Nicht-Hochwasserzeiten über Gefahrenerkennung und Notfallmaßnahmen.

4.2.3 Unmittelbare Katastrophenwarnungen

Nutzt ein intelligentes Sprachanrufmodul, das mit gemeindebasierten Hochwasserschutzsystemen verbunden ist und über mehrstufige Alarmmechanismen verfügt. Bei Auslösung von Hochleistungsalarmen benachrichtigt das System sofort die lokalen Hochwasserschutzbeamten per Telefon und sendet WeChat- oder SMS-Benachrichtigungen an Dorf- und Gemeindeführer zur Bestätigung, bevor Warnungen an gefährdete Bevölkerungsgruppen weitergegeben werden.

4.3 Kommunikationsprotokoll

Die Plattform führt Geräteselbstprüfungen durch, um den Betriebszustand zu überwachen. Die Kommunikationsrahmen entsprechen dem "Hydrological Monitoring Data Communication Protocol" (SL651-2014).

5. Implementierungsgarantie

5.1 Debugging-Prozess

Die Post-Installations-Fehlerbehebung gewährleistet eine genaue Datenerfassung, die Konnektivität der Online-Managementplattform, korrekte Einstellungen für Alarmgrenzwerte, die ordnungsgemäße Zuordnung von Hochwasserschutzpersonal und eine ungehinderte Übertragung von Frühwarnungen.

5.2 Konfigurationscheckliste

Lokale akustisch-optisch-elektronische Überwachungs- und Alarmstation (V2)

Nein.	Gerätename	Einheit	Menge	Spezifikationen	Einzelpreis (CNY)
1	Kippbehälter-Regenmesser	Set	1		-
2	Radar-Wasserstandsmesser	Set	1		-
3	Hauptsteuereinheit	set	1		-
4	Warnlicht	Stück	1		-
5	Lautsprecher	Stück	2	50W	-
6	Anzeigebildschirm	Stück	1		-
7	PTZ-Kamera (Kugel-Kamera)	Stück	1		-
8	Solarpanel	Stück	1	18V/100W	-
9	Batterie	Stück	1	12V/100Ah	-
10	Integrierter Schrank	Satz	1		-
11	Solar-Laderegler	Stück	1		-
12	Überspannungsschutz	Stück	1		-
13	Daten-SIM-Karte	Stück	1	100 GB/Monat, 3-Jahres-Tarif	-
14	Kommunikationsgebühr	Artikel	1		-
15	Mast und Montagehalterung	Satz	1		-
16	Halterung und Querträger	Satz	1		-
17	Blitzschutz-Erdung	Satz	1		-
18	Bauarbeiten und Installation	Satz	1

6. Anwendungsnutzen

Dieses System erreicht:

1. Präzise, zielgerichtete Zustellung von Frühwarninformationen.

2. Direkte regionale Push-Benachrichtigungen an Haushalte.

3. Verbesserte Anpassungsfähigkeit von Überwachungs- und Frühwarnsystemen.

4. Erhöhte Praktikabilität von Frühwarnprodukten.

Das Überwachungs- und Frühwarnsystem für Sturzfluten wurde erfolgreich in mehreren Regionen eingesetzt. Dies ist das Produkt, das wir in unserem aktuellen Projekt am häufigsten verwenden. Das System hat die Fähigkeiten zur Prävention von Sturzflutkatastrophen erheblich gestärkt und bietet robuste technische Unterstützung zum Schutz von Leben und Eigentum.

7. Technische Spezifikationen des Hauptgeräts

7.1. Lokale akustisch-optisch-elektronische Überwachungs- und Alarmstation

7.1.1. Hauptsteuereinheit

(1) Betriebsspannung: DC 9~24V

(2) Standby-Stromverbrauch: ≤10mA

(3) Entspricht dem SL 651-2014 Hydrometeorologisches Datenkommunikationsprotokoll

(4) Betriebstemperatur: -10℃~55℃

(5) Betriebliche Luftfeuchtigkeit: ≤95% (40℃)

(6) Mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF): ≥50.000 Stunden

7.1.2. Kippbehälter-Regenmesser

(1) Durchmesser des Regenauffangbehälters: Φ200+0.6 0mm

(2) Randwinkel des Regenauffangbehälters: 40°~45°

(3) Regenwassersammler Tiefe: ≥100mm

(4) Auflösung: 0,5mm

(5) Genauigkeit: ≤±4%

(6) Wiederholbarkeit: ≤1%

(7) Nassen Verlust: ≤15,7g

(8) Messbereich der Niederschlagsintensität: 0mm/min~4mm/min, maximal zulässige Niederschlagsintensität: 8mm/min

(9) Material des äußeren Zylinders: Edelstahl

(10) Betriebstemperatur: 0℃~55℃

(11) Betriebliche Luftfeuchtigkeit: ≤95% RH (40℃ Kondensation)

(12) Prozessanforderungen: Um sicherzustellen, dass der Niederschlag, der in den Sammler gelangt, nicht herausspritzt, muss der Rand des Sammlers scharf und klingenförmig sein, aus verformungsbeständigem Material durch Drehprozess hergestellt.

7.1.3. Radar-Wasserstandsmesser

(1) Messbereich: 0,1~45m

(2) Betriebsfrequenz: 80GHz

(3) Messgenauigkeit: ±3mm

(4) Betriebsmodus: FMCW (Frequenzmodulierte Dauerwelle)

(5) Auflösung: 1 mm (voller Bereich)

(6) Antennentyp: Planarantennen-Array

(7) Antennenstrahlwinkel: ≤8°

(8) Stromversorgungsbereich: DC 6~30V

(9) Kommunikationsschnittstelle: RS-485

(10) Betriebstemperatur: -40℃~75℃

(11) Betriebsfeuchtigkeit: 95% RH (40℃ Kondensation)

(12) Schutzart: IP68

7.1.4. Warnleuchte

(1) Lichtintensität (lx): ≥1000

(2) Farbe: Rot

(3) Lichtquellenmaterial: LED

7.1.5. Lautsprecher

(1) Audioausgangsleistung: 2×50W

(2) Ausgangsimpedanz: 4 Ohm

7.1.6. Anzeigebildschirm

(1) Plattengröße: 440mm×800mm

(2) Anzeigefläche: 304mm×304mm

(3) Platten-Substrat: Aluminiumbasisplatte

(4) Folienmaterial: Reflexionsfolie Klasse III

(5) Plattendicke: 3mm

(6) Gesamtdicke: <90mm

(7) Anzeigeeinheit: Rote lichtemittierende Elemente, 64×64 Matrix, Bildwiederholrate 600Hz, Konstantstromsteuerung

(8) Schaltschrank: Paneel integriert mit wasserdichter Steuereinheit

(9) Kommunikationsschnittstelle: RS485

(10) Stromversorgungsbereich: DC 9~18V

7.1.7. Kamera

(1) Sensortyp: 1/2,8 Zoll CMOS

(2) Auflösung: 2MP

(3) Maximale Auflösung: 1920×1080

(4) Minimale Beleuchtung: Farbe: 0,005 Lux/F1,6; S/W: 0,0005 Lux/F1,6; 0 Lux (mit Zusatzlicht)

(5) Sichtfeld: Horizontal: 58,0°~3,7°; Vertikal: 33,5°~2,0°; Diagonal: 66,2°~4,0°

(6) Optischer Zoom: 23×; Digitaler Zoom: 16×

(7) Drehbereich: Horizontal: 0°~360° kontinuierliche Drehung; Vertikal: -15°~+90° mit Auto-Flip (180°) für kontinuierliche Überwachung

(8) Videokomprimierungsstandards: Smart H.265; H.265; Smart H.264; H.264; H.264B; H.264H; MJPEG

(9) Konformitätsstandard: GB/T 28181

(10) Schnittstellentypen: RJ45, RS485

7.2. Cloud-Alarmgerät

(1) Stromspezifikation: DC 5V/1A

(2) Stromschnittstelle: Typ-C

(3) Akkulaufzeit: Eingebauter Hochleistungsakku, Betrieb >24h nach Verlust der externen Stromversorgung

(4) Kommunikationsmethode: Unterstützt LoRaMesh und 4G

(5) Antennentyp: Integrierte Multi-Mode-Multi-Band-Antenne

(6) Spezifikation der Warnleuchte: Siebenfarbige Ringwarnleuchte, Durchmesser >100mm

(7) Geräteabmessungen: ≥120mm×120mm

(8) Lautsprecherleistung: 3W

(9) Betriebstemperatur: 0~45℃

(10) Lagertemperatur: -20~60℃

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