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山洪災害聲光電報警站監測預警系統
前言
中國山區常見的自然災害是山洪，其特點是發作突然、破壞力強、發展迅速。傳統的監測預警方法常存在精度低、預警時間短、難以獲取資訊等問題。BGT Hydromet 憑藉多年的技術積累，創新研發了「山洪聲光電監測報警站」。該系統整合了物聯網（IoT）、邊緣計算和智慧預警技術，構建了「監測-預警-響應」一體化解決方案，有效提升了山洪災害的防禦能力。
1. 產品概述
1.1 應用場景
山區河流盆地因地形及降雨模式，常導致水位在短時間內急劇升高，大幅縮短居民安全撤離的時間，為山洪災害的預防與減災帶來嚴峻挑戰。山洪爆發迅速且破壞力強。
本系統部署於小型集水區，用於監測及顯示即時降雨量與河川水位。資料透過無線方式傳輸至雲端告警裝置。系統直接在裝置層級判定預警，當監測資料超過閥值時，同時將告警資訊傳送至監測預警平台及相關防汛人員。
聲光電監測告警站可透過物聯網或軟體平台互動，建立兩個或兩個以上裝置的關聯性。當上游裝置觸發告警時，下游裝置將同時發出協同告警。
  |  |
聲光電告警站 | 雲端警報裝置 |
1.2 系統架構
系統採用「終端-邊緣-雲」協同架構，透過資料採集、邊緣運算與雲端協調，實現智慧化預警。
2. 技術解決方案
2.1 系統組成
2.1.1 聲光電監測報警站
主要功能包括：
· 多源數據採集：同時採集雨量、水位數據，支持圖像、視頻採集。
· 邊緣預警：內置邊緣預警模型，具備音頻輸出接口，可直接驅動報警聲號，支持語音、聲光報警，並支持誤報手動解除。
· 智能聯動：支持同一流域內多個監測報警站之間建立關聯，實現聯動報警。
· 遠程管理：支持設備數據監測、狀態查詢、參數配置、在線升級等功能，無需人工干預。
2.1.2 雲端報警設備
主要功能包括：
· 多模式預警：三種運行模式（提示、提醒、警報），根據風險等級提供自適應的聲光效果。
· 智慧呼叫：內嵌多層級智慧呼叫模型，支援透過微信、簡訊和電話等多管道進行目標式預警傳播。
· 公共服務：提供降雨提醒，以指導日常生活和出行安排。
· 緊急響應：支援一鍵警報確認和誤報取消機制。
2.2 主要技術規格
2.2.1 聲光電監測報警站
· 主控單元：工作溫度 -10°C 至 55°C，平均無故障時間 (MTBF) ≥ 50,000 小時。
· 翻斗式雨量計：解析度 0.5mm，準確度 ≤ ±4%。
· 雷達水位感測器：測量範圍 0.1 至 45m，精度 ±3mm。
· 警報燈與警報器：燈光強度 ≥ 1000lx，音訊輸出功率 2x50W。
2.2.2 雲端警報設備
· 電池續航力：外部電源斷電後可運行超過 24 小時。
· 通訊方式：支援 LoRaMesh 和 4G。
· 警報燈規格：七彩環形警報燈，直徑 > 100mm。
3. 部署計畫
3.1 安裝原則
安裝應基於關鍵行政村的洪水風險評估結果，重點關注小流域。測站應設在受山洪威脅的村莊和社區的河流和溪流的上游地區，包括：
· 河流上游河岸。
· 河岸休閒區。
· 水庫和排水設施的下游斜坡。
· 主要和支流匯合點。
· 易於堵塞的橋樑上游。
3.2 安裝規範
3.2.1 聲光電監測報警站
要求包括：
· 桿高超過3000毫米，採用鍍鋅鋼。
· 法蘭尺寸：350毫米 x 350毫米 x 10毫米。
· 接地電阻≤ 10Ω。
3.2.2 雲端警報裝置
需求包括：
· 最佳高度以確保可見性和可聽性。
· 安全的電源和網路連接。
· 在附近張貼使用說明並提供使用者培訓。
4. 操作機制
4.1 資料流程
系統採用標準化的資料收集、傳輸和處理工作流程，以確保及時準確的資訊傳播。
4.2 預警機制
4.2.1 日常提醒
提供天氣預報、氣象風險警報和降雨提醒，以增強日常實用性並確保設備維護。
4.2.2 防災教育
透過雲端警報設備播放防災音訊，在非汛期對居民進行危害識別和緊急應變教育。
4.2.3 迫近式災害預警
運用連結社區化防汛系統的智慧語音呼叫模組，具備多級預警機制。觸發高層級預警後，系統立即透過電話通知當地防汛官員，並向村里及社區幹部發送微信或簡訊通知以確認，隨後再向風險人群發布預警。
4.3 通訊協定
平台執行設備自檢以監控運行狀態，通訊幀遵循「水文監測數據通訊規約」(SL651-2014)。
5. 實施保障
5.1 除錯流程
安裝後的調試確保了數據採集準確、線上管理平台連通正常、告警閾值設定正確、防汛人員關聯到位、預警資訊傳輸暢通。
5.2 配置檢查表
本地聲光電監測報警站 (V2)
序号 | 设备名称 | 单位 | 数量 | 规格 | 单价 (人民币) |
1 | 翻斗式雨量计 | 套 | 1 | - |
|
2 | 雷达水位计 | 套 | 1 | - |
|
3 | 主控单元 | 設定 | 1 | - |
|
4 | 警示燈 | 個 | 1 | - |
|
5 | 揚聲器 | 件 | 2 | 50W | - |
6 | 顯示屏 | 件 | 1 | - |
|
7 | PTZ 攝影機 (球型攝影機) | 個 | 1 | - |
|
8 | 太陽能板 | 個 | 1 | 18V/100W | - |
9 | 電池 | 個 | 1 | 12V/100Ah | - |
10 | 整合式機櫃 | 組 | 1 | - |
|
11 | 太陽能充電控制器 | 個 | 1 | - |
|
12 | 突波保護器 | 個 | 1 | - |
|
13 | 數據SIM卡 | 張 | 1 | 每月100GB，3年合約 | - |
14 | 通訊費 | 項 | 1 | - |
|
15 | 極柱與安裝支架 | 組 | 1 | - |
|
16 | 支架與橫擔 | 組 | 1 | - |
|
17 | 防雷接地 | 組 | 1 | - |
|
18 | 土建工程與安裝 | 組 | 1 |
6. 應用價值
本系統實現了：
1. 精準定向推送預警資訊。
2. 直接向用戶推送區域性通知。
3. 監測預警設備適應性增強。
4. 預警產品實用性提升。
山洪災害監測預警系統已成功部署於多個地區，這是我們目前專案中最常使用的產品。該系統顯著增強了山洪災害的防禦能力，為保護人民生命財產安全提供了有力的技術支援。
7. 主要設備技術規格
7.1. 本地聲光電監測報警站
7.1.1. 主控单元
(1) 工作电压: DC 9~24V
(2) 待机功耗: ≤10mA
(3) 符合 SL 651-2014 行业标准《水文气象数据通信规约》
(4) 工作温度: -10℃~55℃
(5) 工作湿度: ≤95% (40℃)
(6) 平均无故障时间 (MTBF): ≥50,000 小时
7.1.2. 翻斗式雨量计
(1) the rain collector inlet diameter: Φ200+0.6 0mm
(2) the rain collector edge angle: 40°~45°
(3) 測雨斗深度：≥100mm
(4) 解析度：0.5mm
(5) 精確度：≤±4%
(6) 重複性：≤1%
(7) 濕損：≤15.7g
(8) 降雨強度量測範圍：0mm/min~4mm/min，最大允許降雨強度：8mm/min
(9) 外筒材質：不鏽鋼
(10) 操作溫度：0℃~55℃
(11) 操作濕度：≤95% RH (40℃ 凝結)
(12) 製程要求：為確保進入測雨斗的雨水不致濺出，測雨斗邊緣須為銳利刀刃狀，使用抗變形材料經車削加工製成。
7.1.3. 雷達水位計
(1) 量測範圍：0.1~45m
(2) 操作頻率：80GHz
(3) 量測精度：±3mm
(4) 操作模式：FMCW (頻率調變連續波)
(5) 解析度: 1mm (全範圍)
(6) 天線類型: 平面陣列天線
(7) 天線波束角度: ≤8°
(8) 電源範圍: DC 6~30V
(9) 通訊介面: RS-485
(10) 操作溫度: -40℃~75℃
(11) 操作濕度: 95% RH (40℃ 冷凝)
(12) 防護等級: IP68
7.1.4. 警告燈
(1) 光強度 (lx): ≥1000
(2) 顏色: 紅色
(3) 光源材料: LED
7.1.5. 喇叭
(1) 音頻輸出功率: 2×50W
(2) 輸出阻抗: 4 歐姆
7.1.6. 顯示屏
(1) 面板尺寸: 440mm×800mm
(2) 顯示區域: 304mm×304mm
(3) 面板基材: 鋁基板
(4) 膜材料: III類反射膜
(5) 面板厚度: 3mm
(6) 整體厚度: <90mm
(7) 顯示單元：紅色發光元件，64×64 矩陣，刷新率 600Hz，恆流驅動
(8) 控制櫃：面板整合防水控制單元
(9) 通訊介面：RS485
(10) 電源供應範圍：DC 9~18V
7.1.7. 攝影機
(1) 感測器類型：1/2.8 吋 CMOS
(2) 解析度：2MP
(3) 最高解析度：1920×1080
(4) 最低照度：彩色：0.005lux/F1.6；黑白：0.0005lux/F1.6；0Lux (含輔助光源)
(5) 視角：水平：58.0°~3.7°；垂直：33.5°~2.0°；對角線：66.2°~4.0°
(6) 光學變焦：23×；數位變焦：16×
(7) 轉動範圍：水平：0°~360° 連續轉動；垂直：-15°~+90° 自動翻轉 (180°) 以實現連續監控
(8) 影像壓縮標準：Smart H.265；H.265；Smart H.264；H.264；H.264B；H.264H；MJPEG
（9）符合標準：GB/T 28181
（10）接口類型：RJ45、RS485
7.2. 雲端警報裝置
(1) 電源規格：DC 5V/1A
(2) 電源接口：Type-C
(3) 電池續航：內建高效能電池，外接電源斷電後可運作 >24小時
(4) 通訊方式：支援 LoRaMesh 及 4G
（5）天線類型：整合式多模多頻天線
（6）警示燈規格：七彩環形警示燈，直徑>100mm
(7) 裝置尺寸：≥120mm×120mm
(8) 喇叭功率：3W
(9) 操作溫度：0~45℃
(10) 儲存溫度：-20~60℃
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