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音響・光学・電子警報ステーションを備えた鉄砲水災害監視・早期警報システム
はじめに
中国の山岳地帯では、鉄砲水は突然の発生、高い破壊力、急速な発達を特徴とする一般的な自然災害です。従来の監視・早期警報方法では、精度が低い、予警時間が不十分、情報取得が困難といった問題がしばしば発生します。BGT Hydrometは、長年の技術的専門知識を活かし、「鉄砲水用音響・光学・電子監視警報ステーション」を革新的に開発しました。このシステムは、モノのインターネット（IoT）、エッジコンピューティング、インテリジェント早期警報技術を統合し、「監視・警報・対応」のための統合ソリューションを構築することで、鉄砲水災害防止能力を効果的に向上させています。
1. 製品概要
1.1 アプリケーションシナリオ
鉄砲水は急速に襲いかかり、壊滅的な被害をもたらします。山岳河川流域の地形と降雨パターンは、水位の著しい急増につながり、住民が安全に避難できる時間を大幅に短縮します。これは、鉄砲水の防止と軽減にかなりの課題をもたらします。
システムは小規模な流域に展開され、リアルタイムの降雨量と河川水位を監視・表示します。データは無線でクラウドベースの警報デバイスに送信されます。システムはデバイスレベルで直接早期警報を判定し、監視データがしきい値を超えると、監視・早期警報プラットフォームおよび関連する洪水制御担当者に同時に警報情報を送信します。
音響・光学・電子監視警報ステーションは、IoTまたはソフトウェアプラットフォームの相互作用を通じて、2つ以上のデバイス間の関連性を確立できます。上流のデバイスが警報を発すると、下流のデバイスは同時に連携した警報を発します。
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音響・光学・電子警報ステーション | クラウドアラームデバイス |
1.2 システムアーキテクチャ
本システムは「端末-エッジ-クラウド」の協調アーキテクチャを採用し、データ収集、エッジコンピューティング、クラウド連携によるインテリジェントな早期警告を実現します。
2. 技術ソリューション
2.1 システムコンポーネント
2.1.1 音響・光学・電子監視警報ステーション
主な機能は以下の通りです。
・マルチソースデータ収集：降雨量と水位データの同時収集、画像およびビデオキャプチャに対応。
・エッジベース早期警報：組み込みのエッジ早期警報モデルと音声出力インターフェースにより、警報サイレンを直接駆動し、音声およびフラッシュ警報をサポートし、誤警報の手動無効化も可能です。
・インテリジェント連携：同じ流域内の複数の監視警報ステーション間の関連付けをサポートし、連携した警報を行います。
・リモート管理：手動介入なしで、デバイスデータの監視、ステータスチェック、パラメータ設定、オンラインアップグレードを可能にします。
2.1.2 クラウドアラームデバイス
主な機能は以下の通りです:
・マルチモード早期警報: 3つの運用モード（プロンプト、リマインダー、アラート）があり、リスクレベルに応じた適応的な音響および視覚効果を備えています。
・インテリジェントコール: WeChat、SMS、電話によるマルチチャネルターゲット早期警報配信をサポートする、組み込みのマルチレベルインテリジェントコールモデル。
・公共サービス: 日常生活や旅行の計画をガイドするための降雨リマインダーを提供します。
・緊急対応: ワンボタンアラーム確認および誤報キャンセルメカニズムをサポートします。
2.2 主要技術仕様
2.2.1 音響・光学・電子監視・警報ステーション
・メインコントロールユニット: 動作温度 -10℃～55℃、MTBF ≥ 50,000時間。
・ティッピングバケット雨量計: 分解能 0.5mm、精度 ≤ ±4%。
・レーダー水位センサー：測定範囲 0.1～45m、精度 ±3mm。
・アラームライトおよびサイレン：光度 ≥ 1000lx、音声出力電力 2x50W。
2.2.2 クラウドアラームデバイス
・バッテリー寿命：外部電源喪失後、24時間以上の動作が可能。
・通信方法：LoRaMeshおよび4Gをサポート。
・アラームライト仕様：直径 > 100mm の7色リングアラームライト。
3. 導入計画
3.1 設置原則
設置は、主要な行政村における鉄砲水リスク評価の結果に基づき、小流域に焦点を当てるべきです。鉄砲水の脅威にさらされている村や地域の上流エリアに観測所を設置すべきであり、これには以下が含まれます。
・河川上流の岸辺。
・河川敷のレクリエーションエリア。
・貯水・排水施設の पाण्याच्या斜面。
・本流と支流の合流地点。
・渋滞しやすい橋の上流。
3.2 設置仕様
3.2.1 音響・光学・電子監視警報ステーション
要件には以下が含まれます。
・ポール高さ3000mm超、亜鉛メッキ鋼製。
・フランジ寸法：350mm x 350mm x 10mm。
・接地抵抗 ≤ 10Ω。
3.2.2 クラウドアラームデバイス
要件には以下が含まれます:
・視認性と可聴性のための最適な高さ。
・安全な電源およびネットワーク接続。
・ユーザー研修とともに、近くに使用方法を掲示すること。
4. 運用メカニズム
4.1 データフロー
システムは、標準化されたデータ収集、送信、および処理ワークフローを採用し、タイムリーで正確な情報伝達を保証します。
4.2 早期警報メカニズム
4.2.1 日次リマインダー
日々の利便性を向上させ、デバイスのメンテナンスを保証するために、天気予報、気象リスクアラート、および降雨リマインダーを提供します。
4.2.2 防災教育
クラウド警報装置を通じて防災音声を発信し、洪水期以外に住民にハザード特定と緊急時対応について教育します。
4.2.3 差し迫った災害警報
地域防災システムに連携されたインテリジェント音声通話モジュールを活用し、多段階の警報メカニズムを備えています。高レベル警報が発令されると、システムは直ちに地域の洪水対策担当者に電話で通知し、村やコミュニティのリーダーにWeChatまたはSMSで確認のためのアラートを送信してから、リスクのある住民に警告を発信します。
4.3 通信プロトコル
プラットフォームはデバイスの自己チェックを実行して運用状況を監視し、通信フレームは「水文監視データ通信プロトコル」（SL651-2014）に準拠します。
5. 実施保証
5.1 デバッグプロセス
設置後のデバッグにより、正確なデータ収集、オンライン管理プラットフォームへの接続、アラーム閾値設定の正確性、洪水対策担当者の適切な関連付け、および早期警報伝達の妨げられないことを保証します。
5.2 設定チェックリスト
ローカル音響光学電子監視および警報ステーション (V2)
番号 | 機器名 | 単位 | 数量 | 仕様 | 単価 (CNY) |
1 | ティッピングバケット雨量計 | セット | 1 | - |
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2 | レーダー水位計 | セット | 1 | - |
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3 | メインコントロールユニット | set | 1 | - |
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4 | 警告灯 | 個 | 1 | - |
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5 | スピーカー | 個 | 2 | 50W | - |
6 | ディスプレイ画面 | 個 | 1 | - |
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7 | PTZカメラ（ボールカメラ） | 個 | 1 | - |
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8 | ソーラーパネル | 個 | 1 | 18V/100W | - |
9 | バッテリー | 個 | 1 | 12V/100Ah | - |
10 | 統合キャビネット | セット | 1 | - |
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11 | ソーラーチャージコントローラー | 個 | 1 | - |
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12 | サージプロテクター | 個 | 1 | ・ |
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13 | データSIMカード | 個 | 1 | 月100GB、3年契約 | ・ |
14 | 通信費 | 項目 | 1 | ・ |
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15 | ポールおよび取り付けブラケット | セット | 1 | - |
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16 | ブラケットおよびクロスアーム | セット | 1 | - |
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17 | 雷保護接地 | セット | 1 | - |
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18 | 土木工事および設置 | セット | 1 |
6. アプリケーション価値
本システムは以下を実現します：
1. 早期警報情報の正確なターゲット配信。
2. 各世帯への直接的な地域プッシュ通知。
3. 監視・早期警報機器の適応性の向上。
4. 早期警報製品の実用性の向上。
フラッシュ洪水災害監視・早期警報システムは複数の地域で正常に展開されており、これは現在のプロジェクトで最も頻繁に使用している製品です。このシステムは、フラッシュ洪水災害防止能力を大幅に強化し、人命と財産を保護するための堅牢な技術サポートを提供しています。
7. 主要デバイス技術仕様
7.1. ローカル音響光学電子監視および警報ステーション
7.1.1. メインコントロールユニット
(1) 動作電圧: DC 9~24V
(2) 待機電力消費: ≤10mA
(3) SL 651-2014 水文気象データ通信プロトコルに準拠
(4) 動作温度: -10℃~55℃
(5) 動作湿度: ≤95% (40℃)
(6) 平均故障間隔 (MTBF): ≥50,000時間
7.1.2. ティッピングバケット雨量計
(1) 雨集め口径: Φ200+0.6 0mm
(2) 雨集めの端角度: 40°~45°
(3) 雨水収集器の深さ: ≥100mm
(4) 解像度: 0.5mm
(5) 精度: ≤±4%
(6) 繰り返し精度: ≤1%
(7) 湿潤損失: ≤15.7g
(8) 降雨強度測定範囲: 0mm/min~4mm/min, 最大許容降雨強度: 8mm/min
(9) 外筒材料: ステンレス鋼
(10) 動作温度: 0℃~55℃
(11) 動作湿度: ≤95% RH (40℃での結露)
(12) プロセス要件: 収集器に入る降雨が飛び出さないように、収集器の端は鋭く刃の形状で、変形に強い材料で旋盤加工されている必要があります。
7.1.3. レーダー水位計
(1) 測定範囲: 0.1~45m
(2) 動作周波数: 80GHz
(3) 測定精度: ±3mm
(4) 動作モード: FMCW (周波数変調連続波)
(5) 分解能: 1mm (フルレンジ)
(6) アンテナタイプ: 平面アレイアンテナ
(7) アンテナビーム角: ≤8°
(8) 電源範囲: DC 6~30V
(9) 通信インターフェース: RS-485
(10) 動作温度: -40℃~75℃
(11) 動作湿度: 95% RH (40℃結露)
(12) 保護等級: IP68
7.1.4. 警告灯
(1) 光度 (lx): ≥1000
(2) 色: 赤
(3) 光源材料: LED
7.1.5. スピーカー
(1) 音声出力電力: 2×50W
(2) 出力インピーダンス: 4オーム
7.1.6. ディスプレイ画面
(1) パネルサイズ: 440mm×800mm
(2) 表示エリア: 304mm×304mm
(3) パネル基板: アルミニウム基板
(4) フィルム材料: クラスIII反射フィルム
(5) パネル厚さ: 3mm
(6) 全体厚さ: <90mm
(7) 表示ユニット：赤色発光素子、64×64マトリクス、リフレッシュレート600Hz、定電流駆動
(8) コントロールキャビネット：防水制御ユニット一体型パネル
(9) 通信インターフェース：RS485
（10）電源供給範囲：DC 9～18V
7.1.7. カメラ
（1）センサータイプ：1/2.8インチCMOS
（2）解像度：2MP
（3）最大解像度：1920×1080
（4）最低照度：カラー：0.005lux/F1.6；白黒：0.0005lux/F1.6；0Lux（補助光付き）
（5）視野角：水平：58.0°～3.7°；垂直：33.5°～2.0°；対角：66.2°～4.0°
（6）光学ズーム：23倍；デジタルズーム：16倍
（7）回転範囲：水平：0°～360°連続回転；垂直：-15°～+90°、自動フリップ（180°）付きで連続監視
（8）ビデオ圧縮規格：Smart H.265；H.265；Smart H.264；H.264；H.264B；H.264H；MJPEG
(9) 準拠規格：GB/T 28181
(10) インターフェースタイプ：RJ45、RS485
7.2. クラウドアラームデバイス
(1) 電源仕様: DC 5V/1A
(2) 電源インターフェース: Type-C
(3) バッテリー寿命: 内蔵高性能バッテリー、外部電源喪失後 >24時間動作
(4) 通信方法: LoRaMeshおよび4Gをサポート
（5）アンテナタイプ：統合型マルチモードマルチバンドアンテナ
（6）警告灯仕様：7色リング警告灯、直径>100mm
(7) デバイス寸法: ≥120mm×120mm
（8）スピーカー出力：3W
（9）動作温度：0～45℃
（10）保管温度：-20～60℃
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