泛在智慧水利低成本建设方案.pdf
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1、136第 46 卷 第 08 期2023 年 08 月Vol.46No.08Aug.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation1 引言随着物联网信息通信技术的不断发展,传统的产业形态也在不断地发生变革,大量的新技术、新模式和新产品的应用,推动了产业数字经济快速发展。对物联网发展前景的普遍看好和政府、企业的战略性投入,推动物联网迅速进入以“端-边-管-云”一体化布局为模式的生态构建新阶段。泛在智慧水利低成本解决方案是借助泛在低成本物联网+机器视觉+AI+智慧水利应用平台,实现低成本、物联网广域覆盖、丰富的物
2、联网监测应用、可视化大数据分析、AI 赋能、基于大数据系统的智能辅助决策等,构建的“物联感知、互联互通、科学决策、智能管理”的智慧水利建设方案。能够实现水资源综合监测、土壤墒情监测、江河湖泊水利设施监控、机房动环监控、智慧配电房监控、城市供水管网监测、农业节水灌溉应用、城镇用水调节管控、工业用水及排污水质监测、水利水文、旱涝、地质等灾害在线监测、预警及专家系统等应用。2 L o R a无线通信技术LoRa 是”Long Rang”的意思,是一种低功耗长距离无线通信技术,主要面向物联网(IoT)或 M2M 等应用,是低功耗广域网(LPWAN)一种重要的无线传输技术。采用扩频调制来建立远距离传输链
3、路。传统的无线传输方式使用(FSK)频移键控调制作为物理层,这种调制方式大大的降低了功耗。而 LoRa采用线性调频扩频调制方式,它不仅保持 FSK 调制低功耗特性,同时增加了无线通信距离。由于线性扩频技术的长距离传输和抗干扰性强等优点,广泛应用在军事领域和空间通信领域,而 LoRa 技术是首个用于商业用途的低成本实现。LoRa 技术的优势是远距离传输能力。LoRa 解调信噪比达到-20 dB 的信号,远高于传统(FSK)技术,其覆盖可达到数百平方公里范围。通常无线传输距离受环境或障碍物影响很大,恶略的环境或混凝土建筑都会降低无线传输距离,但 LoRa 和LoRaWAN 的链路预算优于其他任何标
4、准化的通信技术。LoRa 无线技术主要优点体现在以下几方面:(1)远距离:在空旷地区传输距离可以高达 20 km以上,甚至更远。(2)抗干扰:在接近城市的郊区传输距离也能达到 1015 km,穿透能力更强,受建筑物影响更小。收稿日期:2023-03-23作者简介:孙迎松(1971-),男,工程师,从事水利工程建设管理和调度运行工作。泛在智慧水利低成本建设方案孙迎松1,程小娟2(1.山东调水工程运行维护中心烟台分中心,山东 烟台 264000;2.天津水科机电有限公司,天津 301900)摘 要:我国地域广阔,水系多而复杂,存在大量的泵站、闸站、水电站等水利工程,并且往往地处偏僻地区。因此,探索
5、和研究在基础设施资源薄弱的条件下的低成本智慧水利物联网建设方案,具有很强的现实意义。基础设施资源薄弱条件下的泛在智慧水利低成本解决方案采用云计算、大数据、人工智能等技术,通过全面感知、无线通信、自主诊断、场景应用等方面的结合,构建成全方位的生命周期管理系统,依托各种物联网传感终端,实现各种碎片化的智慧水利物联网应用,协助水利水电构建起现代水利基础设施网络平台,提升水利水电的管理效率和社会服务水平,推动水利信息化建设。关键词:智慧水利;泛在物联网;LoRa 技术;低成本建设方案中图分类号:TN915.02文献标识码:A文章编号:1672-5387(2023)08-0136-03D O I:10.
6、13599/ki.11-5130.2023.08.038137第 08 期孙迎松,等:泛在智慧水利低成本建设方案(3)低成本:不需要额外的频谱费用,模块成本低,通过简单搭建部署以后就可使用,也不需要后续的运营费用。(4)低功耗:LoRaWAN 协议专门为低功耗而开发,电池寿命可达多年。3 泛在智慧水利解决方案研究泛在智慧水利低成本解决方案突破传统模式下组网复杂、建设及运营投资高昂、应用简单、只能在局部或小范围应用的水利、水文、地质灾害物联网监测限制,通过技术创新实现了基础设施资源薄弱条件下的智慧水利低成本物联网建设,构建端-边-管-云和人-机-料-物-环,结合业界领先的水利、水文、地质等灾害在
7、线监测、预警及专家辅助决策系统。泛在智慧水利低成本解决方案主要内容有:(1)低成本泛在物联网传输网络应用基于 LoRa 无线泛在物联网,实现了低成本建设,减少了运营费用的投资,在水系全流域网络广泛覆盖中 10 年运营投资折算下来每公里仅 2 000 元,在大面积水利行业物联网传输网络广泛覆盖折算下来每公里仅 1 000 元。(2)供电困难条件下的低成本智慧水利物联网监控应用基于 LoRa 泛在连接网的智慧水利物联网监控系统具有灵活组态,应用形式丰富多样,所有变送器、传感器等装置都支持电池或太阳能供电,适应在河流、山区等供电困难条件下的智慧水利场景应用。(3)泛在智慧水利解决方案的应用泛在智慧水
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