Sistema de Monitoramento e Alerta Precoce de Desastres de Inundações Repentinas com Estação de Alarme Acústico-Ótico-Eletrônico

Prefácio

Inundações repentinas são desastres naturais comuns em áreas montanhosas da China, caracterizadas por seu início súbito, alta destrutividade e rápido desenvolvimento. Métodos tradicionais de monitoramento e alerta precoce frequentemente sofrem de problemas como baixa precisão, tempo de aviso insuficiente e dificuldade em obter informações. A BGT Hydromet, aproveitando anos de expertise técnica, desenvolveu de forma inovadora a "Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico para Inundações Repentinas". Este sistema integra Internet das Coisas (IoT), computação de ponta e tecnologias inteligentes de alerta precoce para criar uma solução integrada de "monitoramento-alerta-resposta", aprimorando efetivamente as capacidades de prevenção de desastres por inundações repentinas.

1. Visão Geral do Produto

1.1 Cenários de Aplicação

As inundações repentinas atingem rapidamente e causam devastação veloz. O terreno e os padrões de chuva em bacias hidrográficas montanhosas levam a aumentos significativos e abruptos nos níveis de água, reduzindo drasticamente o tempo disponível para os residentes evacuarem com segurança. Isso representa desafios consideráveis para a prevenção e mitigação de inundações repentinas.

O sistema é implantado em pequenas bacias hidrográficas para monitorar e exibir em tempo real os níveis de chuva e de água dos rios. Os dados são transmitidos sem fio para dispositivos de alarme baseados em nuvem. O sistema determina diretamente os alertas antecipados no nível do dispositivo e, quando os dados de monitoramento excedem os valores de limite, ele envia simultaneamente informações de alarme para a plataforma de monitoramento e alerta antecipado e para o pessoal relevante de controle de inundações.

A Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Ótico-Eletrônico pode estabelecer associações entre dois ou mais dispositivos por meio de interações de IoT ou plataforma de software. Quando um dispositivo a montante dispara um alarme, os dispositivos a jusante emitem simultaneamente alarmes coordenados.


Estação de Alarme Acústico-Ótico-Eletrônico	Dispositivo de Alarme em Nuvem

1.2 Arquitetura do Sistema

O sistema adota uma arquitetura colaborativa "terminal-borda-nuvem", permitindo alerta precoce inteligente através da coleta de dados, computação de borda e coordenação em nuvem.

2. Solução Técnica

2.1 Componentes do Sistema

2.1.1 Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico

As principais características incluem:

· Coleta de dados de múltiplas fontes: Coleta simultânea de dados de chuva e nível de água, com suporte para captura de imagem e vídeo.

· Alerta antecipado baseado em borda: Modelos de alerta antecipado integrados com interfaces de saída de áudio para acionar diretamente sirenes de alarme, suportando alarmes sonoros e luminosos, e desativação manual de alarmes falsos.

· Vinculação inteligente: Suporta o estabelecimento de associações entre múltiplas estações de monitoramento e alarme dentro da mesma bacia hidrográfica para alarmes coordenados.

· Gerenciamento remoto: Permite o monitoramento de dados do dispositivo, verificação de status, configuração de parâmetros e atualizações online sem intervenção manual.

2.1.2 Dispositivo de Alarme em Nuvem

Os principais recursos incluem:

· Alerta antecipado multimodo: Três modos operacionais (aviso, lembrete, alerta) com efeitos acústicos e visuais adaptativos com base nos níveis de risco.

· Chamada inteligente: Modelos de chamada inteligente multinível integrados que suportam a disseminação de alerta antecipado direcionada multicanal via WeChat, SMS e chamadas telefônicas.

· Serviço público: Fornece lembretes de chuva para orientar a vida diária e os planos de viagem.

· Resposta a emergências: Suporta mecanismos de confirmação de alarme com um botão e cancelamento de alarme falso.

2.2 Principais Especificações Técnicas

2.2.1 Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico

· Unidade de Controle Principal: Temperatura operacional -10°C a 55°C, MTBF ≥ 50.000 horas.

· Medidor de Chuva de Balde Basculante: Resolução 0,5mm, precisão ≤ ±4%.

· Sensor de Nível de Água por Radar: Faixa de medição de 0,1 a 45m, precisão de ±3mm.

· Luz de Alarme e Sirene: Intensidade da luz ≥ 1000lx, potência de saída de áudio 2x50W.

2.2.2 Dispositivo de Alarme em Nuvem

· Vida útil da bateria: Mais de 24 horas de operação após perda de energia externa.

· Métodos de comunicação: Suporta LoRaMesh e 4G.

· Especificações da luz de alarme: Luz de alarme em anel de sete cores com diâmetro > 100mm.

3. Plano de Implantação

3.1 Princípios de Instalação

As instalações devem basear-se nos resultados da avaliação de risco de inundações repentinas em aldeias administrativas chave, com foco em pequenas bacias hidrográficas. As estações devem ser colocadas nas áreas a montante de rios e riachos em aldeias e comunidades ameaçadas por inundações repentinas, incluindo:

· Margens de rios a montante.

· Áreas recreativas nas margens de rios.

· Encostas a jusante de instalações de armazenamento de água e drenagem.

· Pontos de confluência de rios principais e afluentes.

· Montantes de pontes propensos a congestionamento.

3.2 Especificações de Instalação

3.2.1 Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico

Os requisitos incluem:

· Altura do poste superior a 3000mm, feito de aço galvanizado.

· Dimensões da flange: 350mm x 350mm x 10mm.

· Resistência de aterramento ≤ 10Ω.

3.2.2 Dispositivo de Alarme de Nuvem

Os requisitos incluem:

· Altura ideal para visibilidade e audibilidade.

· Fornecimento de energia seguro e conectividade de rede.

· Instruções de uso afixadas nas proximidades com treinamento do usuário.

4. Mecanismo Operacional

4.1 Fluxo de Dados

O sistema emprega fluxos de trabalho padronizados de coleta, transmissão e processamento de dados para garantir a disseminação de informações oportuna e precisa.

4.2 Mecanismo de Alerta Antecipado

4.2.1 Lembretes Diários

Fornece previsões meteorológicas, alertas de risco meteorológico e lembretes de chuva para aprimorar a utilidade diária e garantir a manutenção do dispositivo.

4.2.2 Educação para Prevenção de Desastres

Reproduz áudio de prevenção de desastres através de dispositivos de alarme na nuvem, educando os residentes sobre identificação de perigos e resposta a emergências durante as épocas não de inundação.

4.2.3 Alertas de Desastre Iminente

Utiliza um módulo inteligente de chamadas de voz conectado a sistemas comunitários de prevenção de inundações, com mecanismos de alerta multinível. Ao acionar alertas de alto nível, o sistema notifica imediatamente os funcionários locais de controle de inundações por telefone e envia alertas via WeChat ou SMS para líderes de vilas e comunidades para confirmação antes de disseminar avisos para populações em risco.

4.3 Protocolo de Comunicação

A plataforma realiza autoverificações de dispositivos para monitorar o status operacional, com quadros de comunicação aderindo ao "Protocolo de Comunicação de Dados de Monitoramento Hidrológico" (SL651-2014).

5. Garantia de Implementação

5.1 Processo de Depuração

A depuração pós-instalação garante a coleta precisa de dados, a conectividade da plataforma de gerenciamento online, a configuração correta dos limites de alarme, a associação adequada do pessoal de controle de inundações e a transmissão desobstruída de alertas precoces.

5.2 Lista de Verificação de Configuração

Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico Local (V2)

Não.	Nome do Equipamento	Unidade	Quantidade	Especificações	Preço Unitário (CNY)
1	Pluviômetro de Balde Invertido	conjunto	1		-
2	Medidor de Nível de Água por Radar	conjunto	1		-
3	Unidade de Controle Principal	conjunto	1		-
4	Luz de Advertência	peça	1		-
5	Alto-falante	peça	2	50W	-
6	Tela de Exibição	peça	1		-
7	Câmera PTZ (Câmera Esférica)	peça	1		-
8	Painel Solar	peça	1	18V/100W	-
9	Bateria	peça	1	12V/100Ah	-
10	Gabinete Integrado	conjunto	1		-
11	Controlador de Carga Solar	peça	1		-
12	Protetor contra Surtos	peça	1		-
13	Cartão SIM de Dados	unidade	1	100GB/mês, plano de 3 anos	-
14	Taxa de Comunicação	item	1		-
15	Haste e Suporte de Montagem	conjunto	1		-
16	Suporte e Braço Transversal	conjunto	1		-
17	Aterramento de Proteção contra Raios	conjunto	1		-
18	Obras Civis e Instalação	conjunto	1

6. Valor da Aplicação

Este sistema alcança:

1. Entrega precisa e direcionada de informações de alerta precoce.

2. Notificações push regionais diretas para residências.

3. Adaptabilidade aprimorada de equipamentos de monitoramento e alerta precoce.

4. Praticidade melhorada de produtos de alerta precoce.

O Sistema de Monitoramento e Alerta Precoce de Desastres de Enxurradas foi implantado com sucesso em várias regiões, este é o produto que usamos com mais frequência em nosso projeto atual. O sistema fortaleceu significativamente as capacidades de prevenção de desastres de enxurradas, fornecendo suporte técnico robusto para a proteção de vidas e propriedades.

7. Especificações Técnicas do Dispositivo Principal

7.1. Estação de Monitoramento e Alarme Acústico-Óptico-Eletrônico Local

7.1.1. Unidade de Controle Principal

(1) Tensão de operação: DC 9~24V

(2) Consumo de energia em espera: ≤10mA

(3) Em conformidade com o Protocolo de Comunicação de Dados Hidrometeorológicos SL 651-2014

(4) Temperatura de operação: -10℃~55℃

(5) Umidade de operação: ≤95% (40℃)

(6) Tempo Médio Entre Falhas (MTBF): ≥50.000 horas

7.1.2. Pluviômetro de Balde Invertido

(1) Diâmetro da entrada do coletor de chuva: Φ200+0.6 0mm

(2) Ângulo da borda do coletor de chuva: 40°~45°

(3) Profundidade do coletor de chuva: ≥100mm

(4) Resolução: 0.5mm

(5) Precisão: ≤±4%

(6) Repetibilidade: ≤1%

(7) Perda por umidade: ≤15.7g

(8) Faixa de medição da intensidade da chuva: 0mm/min~4mm/min, intensidade máxima de chuva permitida: 8mm/min

(9) Material do cilindro externo: Aço inoxidável

(10) Temperatura de operação: 0℃~55℃

(11) Umidade de operação: ≤95% RH (condensação a 40℃)

(12) Requisitos do processo: Para garantir que a chuva que entra no coletor não respingue para fora, a borda do coletor deve ser afiada e em forma de lâmina, feita de material resistente à deformação por meio de processo de usinagem.

7.1.3. Medidor de Nível de Água por Radar

(1) Faixa de medição: 0.1~45m

(2) Frequência de operação: 80GHz

(3) Precisão de medição: ±3mm

(4) Modo de operação: FMCW (Onda Contínua Modulada em Frequência)

(5) Resolução: 1mm (faixa completa)

(6) Tipo de antena: Antena de arranjo planar

(7) Ângulo do feixe da antena: ≤8°

(8) Faixa de alimentação: DC 6~30V

(9) Interface de comunicação: RS-485

(10) Temperatura de operação: -40℃~75℃

(11) Umidade de operação: 95% UR (condensação a 40℃)

(12) Grau de proteção: IP68

7.1.4. Luz de Advertência

(1) Intensidade da luz (lx): ≥1000

(2) Cor: Vermelho

(3) Material da fonte de luz: LED

7.1.5. Alto-falante

(1) Potência de saída de áudio: 2×50W

(2) Impedância de saída: 4 ohms

7.1.6. Tela de Exibição

(1) Tamanho do painel: 440mm×800mm

(2) Área de exibição: 304mm×304mm

(3) Substrato do painel: Placa à base de alumínio

(4) Material do filme: Filme refletivo Classe III

(5) Espessura do painel: 3mm

(6) Espessura total: <90mm

(7) Unidade de exibição: Elementos emissores de luz vermelha, matriz 64x64, taxa de atualização 600Hz, acionamento por corrente constante

(8) Gabinete de controle: Painel integrado com unidade de controle à prova d'água

(9) Interface de comunicação: RS485

(10) Faixa de alimentação: DC 9~18V

7.1.7. Câmera

(1) Tipo de sensor: CMOS de 1/2.8 polegadas

(2) Resolução: 2MP

(3) Resolução máxima: 1920×1080

(4) Iluminação mínima: Colorida: 0.005lux/F1.6; P/B: 0.0005lux/F1.6; 0Lux (com luz suplementar)

(5) Campo de visão: Horizontal: 58.0°~3.7°; Vertical: 33.5°~2.0°; Diagonal: 66.2°~4.0°

(6) Zoom óptico: 23×; Zoom digital: 16×

(7) Faixa de rotação: Horizontal: rotação contínua de 0°~360°; Vertical: -15°~+90° com auto-flip (180°) para monitoramento contínuo

(8) Padrões de compressão de vídeo: Smart H.265; H.265; Smart H.264; H.264; H.264B; H.264H; MJPEG

(9) Padrão de conformidade: GB/T 28181

(10) Tipos de interface: RJ45, RS485

7.2. Dispositivo de Alarme de Nuvem

(1) Especificação de energia: DC 5V/1A

(2) Interface de energia: Tipo-C

(3) Vida útil da bateria: Bateria de alto desempenho integrada, opera por >24h após perda de energia externa

(4) Método de comunicação: Suporta LoRaMesh e 4G

(5) Tipo de antena: Antena integrada multimodo multibanda

(6) Especificação da luz de advertência: Luz de advertência em anel de sete cores, diâmetro >100mm

(7) Dimensões do dispositivo: ≥120mm×120mm

(8) Potência do alto-falante: 3W

(9) Temperatura de operação: 0~45℃

(10) Temperatura de armazenamento: -20~60℃

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Sobre a Tecnologia WFS

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