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음향-광학-전자 경보 스테이션을 갖춘 돌발 홍수 재해 모니터링 및 조기 경보 시스템
서문
중국 산간 지역에서 발생하는 돌발 홍수는 갑작스러운 발생, 높은 파괴력, 빠른 전개라는 특징을 가진 흔한 자연재해입니다. 전통적인 모니터링 및 조기 경보 방법은 종종 낮은 정확도, 불충분한 사전 경보 시간, 정보 획득의 어려움과 같은 문제를 겪습니다. BGT Hydromet은 수년간의 기술 전문성을 바탕으로 "돌발 홍수 음향-광학-전자 모니터링 및 경보 스테이션"을 혁신적으로 개발했습니다. 이 시스템은 사물 인터넷(IoT), 엣지 컴퓨팅, 지능형 조기 경보 기술을 통합하여 "모니터링-경고-대응"을 위한 통합 솔루션을 구축하고 돌발 홍수 재해 예방 역량을 효과적으로 강화합니다.
1. 제품 개요
1.1 적용 시나리오
돌발 홍수는 신속하게 발생하여 빠른 파괴를 초래합니다. 산악 강 유역의 지형과 강우 패턴은 수위의 상당하고 갑작스러운 증가를 유발하여 주민들이 안전하게 대피할 수 있는 시간을 크게 단축시킵니다. 이는 돌발 홍수 예방 및 완화에 상당한 어려움을 야기합니다.
소유역에 시스템을 배치하여 실시간 강우량 및 하천 수위를 모니터링하고 표시합니다. 데이터는 클라우드 기반 경보 장치로 무선 전송됩니다. 시스템은 장치 수준에서 직접 조기 경보를 결정하며, 모니터링 데이터가 임계값을 초과하면 모니터링 및 조기 경보 플랫폼과 관련 홍수 통제 담당자에게 동시에 경보 정보를 보냅니다.
음향-광학-전자 모니터링 및 경보 스테이션은 IoT 또는 소프트웨어 플랫폼 상호 작용을 통해 두 개 이상의 장치 간에 연관성을 설정할 수 있습니다. 상류 장치가 경보를 트리거하면 하류 장치는 동시에 조정된 경보를 발행합니다.
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음향-광학-전자 경보 스테이션 | 클라우드 알람 장치 |
1.2 시스템 아키텍처
본 시스템은 "단말-엣지-클라우드" 협업 아키텍처를 채택하여 데이터 수집, 엣지 컴퓨팅, 클라우드 조정을 통해 지능형 조기 경보를 가능하게 합니다.
2. 기술 솔루션
2.1 시스템 구성 요소
2.1.1 음향-광학-전자 모니터링 및 경보 스테이션
주요 기능은 다음과 같습니다:
· 다중 소스 데이터 수집: 강우량 및 수위 데이터 동시 수집, 이미지 및 비디오 캡처 지원.
· 엣지 기반 조기 경보: 내장된 엣지 조기 경보 모델과 오디오 출력 인터페이스를 통해 경보 사이렌을 직접 구동하며, 음성 및 깜박임 경보를 지원하고, 오경보 수동 비활성화 기능을 제공합니다.
· 지능형 연동: 동일 유역 내 여러 모니터링 및 경보 스테이션 간의 연관 관계를 설정하여 협력적인 경보를 지원합니다.
· 원격 관리: 수동 개입 없이 장치 데이터 모니터링, 상태 확인, 매개변수 구성 및 온라인 업그레이드를 가능하게 합니다.
2.1.2 클라우드 경보 장치
주요 기능은 다음과 같습니다:
· 다중 모드 조기 경보: 위험 수준에 따라 적응형 음향 및 시각 효과를 갖춘 세 가지 작동 모드(프롬프트, 리마인더, 알림).
· 지능형 호출: WeChat, SMS 및 전화를 통한 다중 채널 타겟 조기 경보 배포를 지원하는 내장형 다단계 지능형 호출 모델.
· 공공 서비스: 일상생활 및 여행 계획을 안내하기 위한 강우 알림을 제공합니다.
· 비상 대응: 원 버튼 알람 확인 및 오경보 취소 메커니즘을 지원합니다.
2.2 주요 기술 사양
2.2.1 음향-광학-전자 모니터링 및 경보 스테이션
· 메인 제어 장치: 작동 온도 -10°C ~ 55°C, MTBF ≥ 50,000시간.
· 투수통 강우량계: 해상도 0.5mm, 정확도 ≤ ±4%.
· 레이더 수위 센서: 측정 범위 0.1~45m, 정확도 ±3mm.
· 경광등 및 사이렌: 광도 ≥ 1000lx, 오디오 출력 전력 2x50W.
2.2.2 클라우드 경보 장치
· 배터리 수명: 외부 전원 손실 후 24시간 이상 작동.
· 통신 방식: LoRaMesh 및 4G 지원.
· 경광등 사양: 직경 > 100mm의 7색 링 경광등.
3. 구축 계획
3.1 설치 원칙
설치는 주요 행정 마을의 돌발 홍수 위험 평가 결과에 기반해야 하며, 소유역에 중점을 두어야 합니다. 돌발 홍수의 위협을 받는 마을 및 지역사회의 강과 하천 상류 지역에 스테이션을 배치해야 하며, 다음을 포함합니다:
· 상류 강둑.
· 강둑 휴양지.
· 저수 및 배수 시설의 하류 경사면.
· 본류와 지류가 합류하는 지점.
· 정체되기 쉬운 교량 상류.
3.2 설치 사양
3.2.1 음향-광학-전자 모니터링 및 경보 스테이션
요구 사항은 다음과 같습니다:
· 폴 높이 3000mm 초과, 아연 도금 강철 재질.
· 플랜지 치수: 350mm x 350mm x 10mm.
· 접지 저항 ≤ 10Ω.
3.2.2 클라우드 경보 장치
요구 사항은 다음과 같습니다:
· 가시성 및 청취성을 위한 최적의 높이.
· 안전한 전원 공급 및 네트워크 연결.
· 사용자 교육과 함께 근처에 사용 지침 게시.
4. 작동 메커니즘
4.1 데이터 흐름
시스템은 시기적절하고 정확한 정보 전달을 보장하기 위해 표준화된 데이터 수집, 전송 및 처리 워크플로우를 사용합니다.
4.2 조기 경보 메커니즘
4.2.1 일일 알림
일일 유용성을 향상시키고 장치 유지 관리를 보장하기 위해 일기 예보, 기상 위험 경보 및 강우 알림을 제공합니다.
4.2.2 재난 예방 교육
재해 예방 오디오를 클라우드 경보 장치를 통해 재생하여 비홍수기 동안 주민들에게 위험 식별 및 비상 대응에 대해 교육합니다.
4.2.3 임박 재난 경고
커뮤니티 기반 홍수 예방 시스템에 연결된 지능형 음성 통화 모듈을 활용하며, 다단계 경보 메커니즘을 특징으로 합니다. 고수준 경보가 트리거되면 시스템은 즉시 지역 홍수 통제 담당자에게 전화로 알리고, 마을 및 지역 지도자에게 WeChat 또는 SMS 경고를 보내 확인한 후 위험 인구에게 경고를 전파합니다.
4.3 통신 프로토콜
플랫폼은 장치 자체 점검을 수행하여 운영 상태를 모니터링하며, 통신 프레임은 "수문 모니터링 데이터 통신 프로토콜"(SL651-2014)을 준수합니다.
5. 구현 보증
5.1 디버깅 프로세스
설치 후 디버깅은 정확한 데이터 수집, 온라인 관리 플랫폼 연결, 올바른 경보 임계값 설정, 홍수 통제 담당자의 적절한 연관, 그리고 조기 경보 전송의 방해받지 않음을 보장합니다.
5.2 구성 체크리스트
현장 음향-광학-전자 감시 및 경보 스테이션 (V2)
번호 | 장비명 | 단위 | 수량 | 사양 | 단가 (CNY) |
1 | 투수통식 강우계 | 세트 | 1 | - |
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2 | 레이더 수위계 | 세트 | 1 | - |
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3 | 메인 제어 장치 | 설정 | 1 | - |
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4 | 경고등 | 개 | 1 | - |
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5 | 스피커 | 개 | 2 | 50W | - |
6 | 디스플레이 화면 | 개 | 1 | - |
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7 | PTZ 카메라 (돔 카메라) | 개 | 1 | - |
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8 | 태양광 패널 | 개 | 1 | 18V/100W | - |
9 | 배터리 | 개 | 1 | 12V/100Ah | - |
10 | 통합 캐비닛 | 세트 | 1 | - |
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11 | 태양광 충전 컨트롤러 | 개 | 1 | - |
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12 | 서지 보호기 | 개 | 1 | - |
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13 | 데이터 SIM 카드 | 개 | 1 | 월 100GB, 3년 약정 | - |
14 | 통신비 | 항목 | 1 | - |
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15 | 폴 및 장착 브래킷 | 세트 | 1 | - |
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16 | 브래킷 및 크로스 암 | 세트 | 1 | - |
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17 | 낙뢰 보호 접지 | 세트 | 1 | - |
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18 | 토목 공사 및 설치 | 세트 | 1 |
6. 적용 가치
본 시스템은 다음을 달성합니다:
1. 조기 경보 정보의 정확하고 표적화된 전달.
2. 가구에 대한 직접적인 지역 푸시 알림.
3. 모니터링 및 조기 경보 장비의 향상된 적응성.
4. 조기 경보 제품의 실용성 향상.
돌발 홍수 재해 모니터링 및 조기 경보 시스템이 여러 지역에 성공적으로 배포되었으며, 이는 현재 프로젝트에서 가장 자주 사용하는 제품입니다. 이 시스템은 돌발 홍수 재해 예방 역량을 크게 강화하여 생명과 재산을 보호하기 위한 강력한 기술 지원을 제공합니다.
7. 주요 장치 기술 사양
7.1. 현장 음향-광학-전자 감시 및 경보 스테이션
7.1.1. 메인 제어 장치
(1) 작동 전압: DC 9~24V
(2) 대기 전력 소비: ≤10mA
(3) SL 651-2014 수문 기상 데이터 통신 프로토콜 준수
(4) 작동 온도: -10℃~55℃
(5) 작동 습도: ≤95% (40℃)
(6) 평균 고장 간격 (MTBF): ≥50,000 시간
7.1.2. 투수통식 강우계
(1) 강우 수집기 입구 직경: Φ200+0.6 0mm
(2) 강우 수집기 가장자리 각도: 40°~45°
(3) 빗물 수집기 깊이: ≥100mm
(4) 분해능: 0.5mm
(5) 정확도: ≤±4%
(6) 반복성: ≤1%
(7) 습윤 손실: ≤15.7g
(8) 강우 강도 측정 범위: 0mm/min~4mm/min, 최대 허용 강우 강도: 8mm/min
(9) 외부 실린더 재질: 스테인리스강
(10) 작동 온도: 0℃~55℃
(11) 작동 습도: ≤95% RH (40℃ 결로)
(12) 공정 요구 사항: 수집기로 들어간 빗물이 튀어나오지 않도록, 수집기 가장자리는 날카롭고 칼날 모양이어야 하며, 선반 가공을 통해 변형에 강한 재질로 제작되어야 합니다.
7.1.3. 레이더 수위계
(1) 측정 범위: 0.1~45m
(2) 작동 주파수: 80GHz
(3) 측정 정확도: ±3mm
(4) 작동 모드: FMCW (주파수 변조 연속파)
(5) 해상도: 1mm (전체 범위)
(6) 안테나 유형: 평면 배열 안테나
(7) 안테나 빔 각도: ≤8°
(8) 전원 공급 범위: DC 6~30V
(9) 통신 인터페이스: RS-485
(10) 작동 온도: -40℃~75℃
(11) 작동 습도: 95% RH (40℃ 응결)
(12) 보호 등급: IP68
7.1.4. 경고등
(1) 광도 (lx): ≥1000
(2) 색상: 빨간색
(3) 광원 재료: LED
7.1.5. 스피커
(1) 오디오 출력 전력: 2×50W
(2) 출력 임피던스: 4 옴
7.1.6. 디스플레이 화면
(1) 패널 크기: 440mm×800mm
(2) 디스플레이 면적: 304mm×304mm
(3) 패널 기판: 알루미늄 기반 보드
(4) 필름 재료: 클래스 III 반사 필름
(5) 패널 두께: 3mm
(6) 전체 두께: <90mm
(7) 디스플레이 장치: 적색 발광 소자, 64×64 매트릭스, 600Hz 주사율, 정전류 구동
(8) 제어 캐비닛: 방수 제어 장치가 통합된 패널
(9) 통신 인터페이스: RS485
(10) 전원 공급 범위: DC 9~18V
7.1.7. 카메라
(1) 센서 유형: 1/2.8인치 CMOS
(2) 해상도: 2MP
(3) 최대 해상도: 1920×1080
(4) 최소 조도: 컬러: 0.005lux/F1.6; 흑백: 0.0005lux/F1.6; 0Lux (보조광 포함)
(5) 시야각: 수평: 58.0°~3.7°; 수직: 33.5°~2.0°; 대각선: 66.2°~4.0°
(6) 광학 줌: 23배; 디지털 줌: 16배
(7) 회전 범위: 수평: 0°~360° 연속 회전; 수직: -15°~+90° 자동 플립 (180°) 포함, 연속 모니터링용
(8) 비디오 압축 표준: Smart H.265; H.265; Smart H.264; H.264; H.264B; H.264H; MJPEG
(9) 준수 표준: GB/T 28181
(10) 인터페이스 유형: RJ45, RS485
7.2. 클라우드 알람 장치
(1) 전원 사양: DC 5V/1A
(2) 전원 인터페이스: Type-C
(3) 배터리 수명: 내장 고성능 배터리, 외부 전원 손실 후 >24시간 작동
(4) 통신 방식: LoRaMesh 및 4G 지원
(5) 안테나 유형: 통합 멀티모드 멀티밴드 안테나
(6) 경고등 사양: 7색 링 경고등, 직경 >100mm
(7) 장치 치수: ≥120mm×120mm
(8) 스피커 출력: 3W
(9) 작동 온도: 0~45℃
(10) 보관 온도: -20~60℃
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