型號: | - |
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品牌: | - |
原產地: | - |
類別: | 電子、電力 / 其它電力、電子 |
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最少訂量: | - |
最後上線︰2018/08/23 |
WEISER
智能機井灌溉控制系統
方案書
V1.4
文件編號:WS-JJGG-20150329
時 間: 2015年12月8日
徐州徐州偉思科技有限公司
目錄
第一章 系統概述.............................................................................................................. 1
1.1 概述.................................................................................................................... 1
1.2 系統特色............................................................................................................. 1
1.3 系統組成............................................................................................................. 2
第二章 智能機井控制設備................................................................................................ 3
2.1 設備組成及主要功能........................................................................................... 3
2.2 功能介紹............................................................................................................. 4
2.3 設備整體使用功能............................................................................................... 4
2.4 設備組成表......................................................................................................... 5
第三章 徐州偉思水資源管理平台..................................................................................... 6
3.1 省級平台網站群設計........................................................................................... 7
3.2 省級平台網站群各個站點職責............................................................................. 8
3.3 各行政級別數據維護方案.................................................................................. 10
3.4 軟件具體功能實現............................................................................................. 12
3.4.1 電子地圖實時監控................................................................................... 12
3.4.2 實時數據列表顯示................................................................................... 13
3.4.3 視頻監控功能.......................................................................................... 14
3.4.4 地下水位、水溫信息................................................................................ 15
3.4.5 土壤墒情信息.......................................................................................... 16
3.4.6 氣象信息................................................................................................. 16
3.4.7 用水量統計.............................................................................................. 18
3.4.8 用戶IC卡在線維護.................................................................................. 19
3.4.9 手機APP功能.......................................................................................... 19
3.5 系統平台其他部件............................................................................................. 22
3.5.1 村級網絡IC卡維護終端軟件.................................................................... 22
3.5.2 數據庫同步軟件....................................................................................... 23
第四章、售水終端.......................................................................................................... 24
4.1 LX.SSTU臺式售水終端......................................................................................... 24
4.2 LX.SSTU手持售水終端......................................................................................... 25
4.3 移動終端在線充值使用說明............................................................................... 27
第五章 系統安全............................................................................................................ 30
徐州偉思機井灌溉控制系統產品介紹
第一章 系統概述
1.1 概述
灌溉用水計量設施是地下水超采綜合治理的重要設施,為有效實現地下水監測、預報與管理提供了手段。
節水壓采按照“四級水權”分配原則以及作物用水定額、作物種植種類面積,制定行業、鄉鎮、村、農戶用水計劃,實現農戶IC卡用水、水量分配、水權交易,對機井取水量進行日、月、年取水量統計,分析用水總量、灌溉水利用率以及節水、增糧效益。幫助項目區根據種植作物所處生長週期,依據土壤成份、大棚內土壤墒情、氣象環境等因素,建立作物最優需水量模型,根據各個水源井水泵取水能力,計算相應水泵開啟時間,據此下達水泵啟停指令,控制水泵的運行,實現科學灌溉和灌溉自動化。
1.2 系統特色
本系統方案設計遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則,並綜合考慮施工、維護及操作因素,並將為今後的發展、擴建、改造等因素留有擴充的餘地。本系統設計內容是系統、完整、全面的;設計方案具有科學性、合理性、可操作性。
◆ 兼容性強:兼容交流接觸器、軟啟動、變頻啟動、自偶降壓啟動等多種水泵啟動方式。
◆ 無距離限制:採用GPRS無線通信,對水源井與監控中心間的距離無要求。
◆ 性能穩定:採用防雷擊、抗干擾、輸入信號隔離等多項措施,確保設備安全、可靠。
◆ 維護方便:可遠程設置工作參數,實現設備異常實現遠程診斷。
◆ 接入靈活:配備水資源管理平台,也可接入組態軟件或用戶自行開發的軟件系統。
1.3 系統組成
徐州偉思智能機井控制系統主要由智能機井控制設備、藍芯水資源管理平台軟件、兩大主體構成。智能機井控制設備代替傳統井房,將用水信息採集、水利設施的安全防護及運行狀態的監測預警、農田灌溉基礎數據管理等功能模塊植入控制保護櫃櫃體內,實現農用機井的安全智能化管理、農業用水管理。通過水資源管理平台軟件對地下水位監測站實時工作狀況進行在線監控,可以提升整個系統的應用與管理水平,為更好地管理地下水資源提供準確、科學的依據。系統組成如圖1所示。
圖1 徐州偉思智能機井控制系統組成圖
第二章 智能機井控制設備
2.1 設備組成及主要功能
智能機井灌溉控制設備由控制箱(櫃)、流量傳感器、IC卡等組成。控制機箱如圖2所示。
圖2 智能機井灌溉控制機箱
此套設備將智能化用水信息採集、水利設施的安全防護及運行狀態的監測預警、農田灌溉基礎數據管理等功能模塊植入控制保護櫃櫃體內,實現農用機井的安全智能化管理、農業用水管理。機井灌溉控制設備具有智能控制器、斷路器、智能軟啟動器(或交流接觸器、變頻器)、箱(櫃)體、計量設備(電表、流量計)等。
智能機井控制器的功能:
2.2 功能介紹
智能機井灌溉控制設備主要實現對用戶 IC 卡的識別,水泵啟停管理、水泵耗電計量和讀取流量計取水水量的數據。當用戶取水灌溉時,在農業機井灌溉控制器刷卡感應區刷用戶卡,農業機井灌溉控制器讀取用戶卡數據,並判斷用戶卡數據的合法性和用戶卡中的剩餘金額數據,滿足啟泵條件,智能控制器控制水泵啟動,並自動讀取流量傳感器數據,記錄用戶用水量起始值,隨着用戶的用水,農業機井灌溉控制器自動記錄用戶的耗電量和用水量數據,並從卡中扣減用戶餘額,當用戶再次刷用戶卡或卡中余量扣減為零,農業機井灌溉控制器能自動控制水泵停止,禁止用戶取水。智能控制器自動存儲該用戶本次開泵時間、停泵時間、本次使用電量、使用水量值,並將記錄值通過 GPRS 無線模塊發向水資源管理平台。
特色功能:
設備採用超低功耗設計,獨創交直流雙供電工作模式,斷電后,設備仍能正常上傳數據。
2.3 設備整體使用功能
(1)刷卡取水
機井灌溉控制設備具備 IC 卡智能控制水泵啟停功能。用水戶需要抽水灌溉時持 IC 卡刷卡啟動水泵取水,再刷卡停泵;取水計量一體機根據用水量、電量自動扣除水費、電費,在剩餘水量(或電量)達到告警值時自動告警,水量(或電量)用完自動停機,再刷卡可繼續啟動機泵使用一定的水量(或電量),IC卡重新充值后才能再次使用。
(2)信息傳輸
機井灌溉控制設備具有遠程傳輸功能,以GPRS網絡進行傳輸。有兩種工作方式,一種為GPRS單站,另一種為利用Lora自組網將多台設備數據彙集到一台GPRS主站,然後再將數據上傳到水資源管理平台。設備具有遠程配置功能,可以實現遠程配置報送時間和時間間隔等參數。
(3)設備自檢和故障診斷
機井灌溉控制設備設備自檢和故障診斷功能,在設備出現故障時自動監測故障,對影響安全的設備具備自鎖閉功能,並及時上報上位數據管理中心。
(4)備用電源自動切換
機井灌溉控制設備配備備用電源,在外部電源停電狀態下,保証監測設備和 通訊設備能夠正常運行 12 個月時間。外部電源有電狀態下自動對備用電源充電,外部電源斷電時備用電源能夠自動切換。
(5)保護功能
機井灌溉控制設備具備漏電保護、短路保護、過載保護、過壓、欠壓、輸入缺相保護等安全保護功能,
2.4 設備組成表
序號 |
配備部件 |
單位 |
1 |
機井灌溉智能控制系統(內含IC卡刷卡控制器、電源控制器、斷路器、變壓器、電能表、交流接觸器等) |
套 |
2 |
機井灌溉控制保護箱體/櫃體 |
台 |
3 |
水泥底座或一體化鋼制底座(控制櫃使用) |
個 |
4 |
水表(或其他流量傳感器) |
台 |
7 |
IC卡寫卡器 |
台 |
8 |
IC卡 |
張 |
第三章 徐州偉思水資源管理平台
徐州偉思水資源管理平台集成機井管理系統、地下水位監測系統、土壤墒情監測系統、氣象信息監測系統四大系統,包括日常實時監控、圖表分析、記錄查詢、報表統計、信息管理、系統管理、通訊管理、GIS地圖共8個模塊。能夠監測農業機井用水量數據、地下水位數據、墒情信息、氣象信息等,實現水量數據的實時瀏覽、曆史數據查詢、分析功能。平台組成與功能如圖3、4所示。
圖3 平台組成圖
圖4 平台功能
軟件系統設計架構為三級行政級別管理平台網站群,外加村級網絡IC 卡終端軟件,和手機APP。實現用戶分級查看與管理;終端分布式部署與監控維護。該平台架構具有十分大的彈性,既可以部署為省級系統集成平台,統一管理終端硬件、實現全省統一布控;亦可以部署為旗縣級平台,在相對簡易的環境中運行,暫時管理轄區內的設備,並將數據向上級轉發。
3.1 省級平台網站群設計
省級平台採用網站群的方式進行部署,全省用戶使用相同的省級外部入口進行登錄,登錄時,省級網站可根據登錄用戶的角色,為用戶選擇相對應的轉跳站點頁面。用戶在自身角色所對應的站點下,與轄區內的設備完成信息和數據交互,大平台實現統一管理,分布式實現。既能體現對外的整體統一性,又能分攤硬件和網絡的數據壓力,提升任務處理性能,增強用戶體驗,且平台維護相對簡單,個別站點訪問異常,不會影響其他站點訪問。登陸處理如圖5所示。
圖5 省級平台網站群用戶登錄處理
在這樣的網絡部署模式下,原本TCP服務端軟件的負載能力和頁面所承擔的用戶同時在線數量是不變的,仍為3000個以上硬件同時在線的數據解析能力,和單頁面200用戶的同時操作。且不存在擴容壓力,硬件數量大幅增加的同時,只需增加TCP服務端軟件的個數和站點數據量即可,實現分擔壓力,提升共同性能。
3.2 省級平台網站群各個站點職責
省級平台負責全省硬件數據的統計和分析、省級數據庫的建設與維護、並將全省的硬件和用戶數據進行匯總和圖形化處理,使用戶體驗更加直觀、並兼具列表展示和表格打印輸出及上傳。同時負責處理全省用戶的系統登錄,包含頁面登錄和APP登錄,根據用戶的權限角色,將用戶引導至對應的服務器頁面進行數據交互。省級平台網站職責如圖6所示。
圖6 省級平台網站職責
市級平台負責處理本市所轄的旗縣的所有數據統計和分析處理,並維護本市的數據庫,將數據進行統計和匯總,形成圖形報表和數據表格,進行相關的輸出。
市級平台以數據統計分析為主,現場設備基礎信息維護,以及現場設備的鏈路維護主要以旗縣級平台為主。但在必要時,市級平台具有接管或分擔旗縣級平台數據處理壓力的能力。市級平台網站職責如圖7所示。
圖7 市級平台網站職責
旗縣級平台最主要的職責是維護硬件設備的TCP鏈路和基礎數據解析、以及村級網絡IC卡終端軟件的接入和交互。同時兼顧所轄硬件設備數據的統計與分析,圖形和表格的信息統計輸出壓力較小。市級平台網站職責如圖8所示。
圖8 市級平台網站職責
3.3 各行政級別數據維護方案
建設完備的數據庫群體系,各行政級別的服務端軟件維護各自的數據,且互為備份,如圖9所示。
圖9 各行政級別TCP網絡服務端軟件數據維護方案
各級行政級別相對應的網頁發布。用戶各自的信息維護,如圖10~12所示。
圖10 省級服務器數據解析,存儲及頁面發布
圖11 市級服務器數據解析,存儲及頁面發布
圖12 旗縣級服務器數據解析,存儲及頁面發布
3.4 軟件具體功能實現
省-市-縣-三個行政級別的用戶,均支持以下功能,且根據用戶權限級別的不同,所監控和維護到的設備,根據客戶所轄區域進行劃分,不會出現漏管,多管的現象。
3.4.1 電子地圖實時監控
電子GIS地圖實時監控設備的在線信息,如開關泵信息、用水量信息、用電量信息、可開採量信息、經緯度信息等,如圖13~15所示。
圖13 設備在線監控顯示
圖14 設備信息在線顯示
圖15 設備信息顯示
3.4.2 實時數據列表顯示
實時數據可列表顯示與查詢,設備的信息以數據的方式,顯示在表格里,如圖16、17所示。
圖16 實時數據列表顯示
圖17 數據表格
3.4.3 視頻監控功能
系統平台可接入IPC(網絡攝像頭),將圖像實時傳至節水增效管理平台頁面。系統支持預覽、回放、報警等功能,且可在線遙控攝像頭的云台,八方向轉動、變倍、變焦、光圈調節等功能,還可以在線抓拍圖像。如圖18、19所示。
圖18 實時視頻監控頁面
圖19 攝像頭遙控功能
3.4.4 地下水位、水溫信息
系統集成地下水位數據的統計和分析,包含地下水位信息統計、水溫信息統計和井水海拔數據換算,如圖20~23所示。
圖20 地下水位埋深折線圖
圖21 地下水位表格數據統計
圖22 地下水溫折線圖
圖23 導出的地下水位信息EXCEl數據表格
3.4.5 土壤墒情信息
系統支持土壤墒情儀數據接入系統以圖形和圖表的形式對土壤含水量信息進行統計和分析。並支持EXCEL導出打印,如圖24所示。
圖24 土壤含水量折線圖
3.4.6 氣象信息
系統集成網絡氣象站的數據接入,且同樣支持數據圖表顯示和輸出打印,如圖25~29所示。
圖25 氣象溫度折線圖以及表格數據顯示
圖26 降雨量數據折線圖和數據表格
圖27 氣壓數據折線圖和數據表格
圖28 大氣濕度折線圖和數據表格
圖29 風速折線圖和數據表格
3.4.7 用水量統計
系統支持在線用水量查詢,並以圖形界面的方式為用戶呈現,十分的直觀明瞭,如圖30所示。
圖30 用水統計報表圖形界面顯示
3.4.8 用戶IC卡在線維護
系統支持用戶IC卡信息在線維護,用戶IC卡在線維護表格如圖31所示。
圖31 用戶IC卡在線維護表格
3.4.9 手機APP功能
所有用戶都可使用手機APP進行登錄系統頁面,根據自己的用戶名和密碼,轉跳至相應的服務器,查看和管理自己所轄區域內的設備信息。APP主菜單導航頁面如圖32所示。
圖32 APP主菜單導航頁面
系統支持手機地圖在線顯示設備信息,如水泵的狀態、累計用水量、經緯度、年剩餘開採量、開關泵的時間、以及用電量等信息,如圖33、34所示。
圖33 手機地圖在線監控設備信息 圖34 列表監控設備狀態信息
手機APP支持在線獲取地下水位、地下水溫、土壤含水量、以及氣象信息的相關數據統計和報表。如圖35~37所示。
圖35 地下水位、水溫 圖36 土壤含水量 圖37 氣象信息
手機APP同樣支持在線統計機井的用水量數據。並圖形顯示,如圖38所示。
圖38 APP用水量統計
3.5 系統平台其他部件
3.5.1 村級網絡IC卡維護終端軟件
本系統還包含了村級IC卡服務軟件,可與IC讀寫卡器連接,進行讀卡、開開、充值、註銷以及挂失的操作。所有操作全部網絡在線同步,如圖39、40所示。
圖39 IC卡網絡維護終端軟件登錄界面
圖40 IC卡網絡維護終端軟件主界面
3.5.2 數據庫同步軟件
數據庫同步軟件是三個級行政級別的數據庫群維護工具。硬件傳入TCP網絡服務程序后,解析后的數據,存入基礎數據庫后,經此軟件程序,對三級數據庫進行同步和備份。使數據庫群可靠高效的運行。數據庫同步軟件界面如圖41所示。
圖41 數據庫同步軟件
第四章、售水終端
4.1 LX.SSTU臺式售水終端
LX.SSTU臺式售水終端是基於NXP或兼容芯片設計的桌面式讀卡器,並且配有PC端軟件,可以對水卡進行充值、制卡、發卡等操作。全面支持 ISO14443和 ISO15693,能夠讀寫多種符合不同國際標準的非接觸 IC 卡,尤其對符合 ISO14443-4 的非接觸CPU 卡支持完善,全面支持 EMV2000 和 PBOC2.0,能夠通過多個實驗室的認証,如 Visa Wave和 Pay Pass 的認証(由 FIME 實驗室完成)以及中國銀行卡檢測中心的認証;讀卡器內置 SAM卡插槽,對國內的一卡通應用做了優化,支持國內廣氾使用的 9600bps 和 38400bps 的 SAM 卡。公司引進了先進的設備嚴格監控產品的質量,確保該讀寫器具有良好的質量和穩定性。
功能配置
CW.SSTU臺式售水終端內置了 Silicon Lab.公司的 CP2102 USB to UART轉換器,在產品光盤的根目錄下,有個 Driver目錄,在其中可以找到各種操作系統的驅動程序。在 Windows系統中,運行“CP210xVCPInstaller.exe”,可以完成安裝的所有操作。
LX.SSTU臺式售水終端配有PC端的軟件,叫做TransWin,這是一個基於讀卡器的API編製的軟件,可以對卡片進行絕大多數的操作,是驗証卡片信息的好工具。
應用範圍
技術參數
分 類 |
參 數 |
|
基本參數 |
電源輸入 |
DC5V(±0.5V) |
最大功耗 |
0.9W |
|
工作頻率 |
13.56MHz |
|
射頻標準 |
ISO14443A; ISO14443B;ISO15693 |
|
讀卡芯片 |
NXP RC500; RC531; RC632;RC400 |
|
讀寫距離 |
100mm (MIFARE One,典型距離) |
|
SAM |
2個插槽,支持ISO7816 T=0,支持9600bps和38400bps |
4.2 LX.SSTU手持售水終端
產品簡介:
智能管理機是配套地下超采綜合治理地表水灌溉使用的智能一體化設備。智能管理機根據使用場合分為手持式和臺式的兩種,此說明書介紹的是手持式售水終端。
設備可以為射頻IC卡的正常使用提供做清零卡,檢測卡,可以給用戶卡充值,但不能製作用戶卡。
為了保証整個系統終端使用的可操作性和簡便性,設備具有查詢功能,可顯示充值的總值,設備可以為用戶在正常使用期間無限次充值。
為方便系統分析統計和管理,設備所記錄的數據可以與上位機軟件進行交互傳輸。
產品功能:
產品特點:
應用範圍:
技術參數:
技術指標 |
參數 |
|
基本參數 |
產品推廣上市時間 |
2015年11月 |
產品定位 |
手持式售水終端 |
|
操作系統 |
Android4.4 |
|
CPU/GPU |
處理器架構 |
|
處理器主頻 |
1.7GHz |
|
處理器核心 |
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顯示屏 |
屏幕尺寸 |
|
屏幕分辨率 |
||
屏幕像素密度 |
216PPI |
|
屏幕描述 |
電容式觸摸屏,多點式觸摸屏 |
|
網絡連接 |
WiFi功能 |
雙頻(2.4GHz+5GHz) |
網絡模式 |
||
藍牙功能 |
支持,藍牙4.0模塊 |
|
多媒體功能 |
音效技術 |
內置揚聲器 |
麥克風 |
內置麥克風 |
|
攝像頭 |
雙攝像頭(前置:30萬像素,後置:200萬像素) |
|
按鍵/接口 |
數據接口 |
1×Micro-USB2.0 |
音頻接口 |
3.5mm耳機接口 |
|
其他接口 |
電源接口,存儲卡接口,SIM卡插槽 |
|
功能按鍵 |
開關按鍵,音量按鍵 |
|
電源參數 |
電池類型 |
聚合物鋰電池 |
續航時間 |
具體時間視使用環境而定 |
|
電源適配器 |
100V-240V 自適應交流電源供應器 |
4.3 移動終端在線充值使用說明
圖42 啟動界面
點擊“點擊進入”按鈕后,進入圖43,系統主界面。
圖43 主界面
圖44 查詢用戶信息
選擇相應的信息后,系統會把信息返回給主界面,如圖45所示,用戶需選擇相應的充值金額,並點擊相應的充值渠道,完成充值,如圖46所示。
圖45 含有信息的主界面 圖46 連接到支付寶完成充值
第五章 系統安全
信息採集、傳輸安全主要依賴通信網絡數據傳輸完整性保護及保密性保護。數據的傳輸採用加密網絡傳遞,數據信息過經嚴格編碼后方可進行傳輸,並通過一定的傳輸控制策略保証其傳輸的完整性和可靠性,避免數據傳輸過程中數據丟失、錯漏、遭惡意攔截等情況的發生。
系統主要利用Internet 公網實現實時數據的傳輸,中心之間的信息共享與交互。為充分保障系統的網絡安全,應嚴格按要求擴建改造通訊骨幹網絡,同時在通訊骨幹網與Internet公網信息交匯邊界採用邏輯隔離的方式來對信息進行保護,通過配置防火牆、安全防護設備及網絡監測軟件系統等安全措施來加強網絡安全。
中心均需要通過移動公網接收實時數據,充分做好網絡安全工作,防止外網惡意病毒攻擊。在防火牆策略設置時可將與公網通訊接收數據的服務器接接到防火牆的DMZ 接口,內部數據存儲和應用等服務器接到防火牆的內部網絡接口,形成有效的數據隔離保護,並設定防火牆IP 地址訪問限制、用戶授權訪問等安全保護措施,充分保障水資源監控數據安全。同時應安裝配置入侵監測、漏洞掃描、安全審計等安全防護軟硬件系統,對網絡進行嚴格的監控管理。
中心通過帶公網IP 的專用數據服務器接收遙測信息,服務器自動將監測站數據傳至省中心,同時可以發布在省水行政部門網站上進行監測信息發布,並針對不同的服務對象設置相關訪問權限、密碼。密碼、權限設置應按照相關密碼與權限管理制度:
密碼設置應具有安全性、保密性,不能使用簡單的代碼和標記。密碼是保護系統和數據安全的控制代碼,也是保護用戶自身權益的控制代碼。密碼分設為用戶密碼和操作密碼,用戶密碼是登陸系統時所設的密碼,操作密碼是進入各應用系統的操作員密碼。密碼設置不應是名字、生日,重複、順序、規律數字等容易猜測的數字和字符串。
密碼應定期修改,間隔時間不得超過一個月,如發現或懷疑密碼遺失或洩漏應立即修改,並在相應登記簿記錄用戶名、修改時間、修改人等內容。
服務器、路由器等重要設備的超級用戶密碼由運行機構負責人指定專人(不參與系統開發和維護的人員)設置和管理,並由密碼設置人員將密碼裝入密碼信封,在騎縫處加蓋個人名章或簽字后交給密碼管理人員存檔並登記。如遇特殊情況需要啟用封存的密碼,必須經過相關部門負責人同意,由密碼使用人員向密碼管理人員索取,使用完畢后,須立即更改並封存,同時在“密碼管理登記簿”中登記。
系統維護用戶的密碼應至少由兩人共同設置、保管和使用。
有關密碼授權工作人員調離崗位,有關部門負責人須指定專人接替並對密碼立即修改或用戶刪除,同時在“密碼管理登記簿”中登記。
監控點硬件設施布設安全主要涉及的方麵包括自動監測站點現場環境安全(防火、防水、防雷擊等)以及設備和介質的防盜竊防破坏等方面。具體包括:物理位置的選擇、物理訪問控制、水文設備以及採集設備的防盜竊和防破坏、防雷擊、防火、防水和防潮、防靜電、溫濕度控制、電力供應和電磁防護等。