Практическая реализация проекта «Умное водное хозяйство»: пример внедрения телеметрического терминала RTU

Практическая реализация проекта «Умное водное хозяйство»: пример внедрения телеметрического терминала Hero V9 RTU

В период с апреля 2023 года по июнь 2024 года в бассейне реки Цинъюй (город Цинъюань) успешно завершен проект модернизации системы интеллектуального мониторинга водных ресурсов. Проект был направлен на решение острых проблем сбора данных и удаленной передачи информации для малых водохранилищ, оросительных каналов, русел селевых потоков и речных створов.

Ключевым техническим партнером выступила компания Yicai Technology, предоставившая телеметрические терминалы Hero V9 RTU, а также комплексные решения в области связи, электроснабжения и молниезащиты. В результате была развернута сеть из 107 мониторинговых станций, включающая:

• 32 малых водохранилища
• 58 водоизмерительных створов оросительных систем
• 17 пунктов риска селевых потоков

После ввода системы в эксплуатацию было подключено 1864 точки измерения, включая осадки, уровень воды, расход, степень открытия затвора, влажность почвы и состояние оборудования. Это сформировало единую сеть автоматического зондирования, охватывающую все ключевые зоны бассейна.

Результаты внедрения: переход от ручного труда к цифровому контролю

Главной целью проекта стало устранение недостатков предыдущей системы: малого количества станций, медленной передачи данных и сложности обслуживания. Данные приемки демонстрируют высокую эффективность нового решения:

В паводковый период 2024 года система сформировала 34 записи предупреждений, поддержав запуск 4 экстренных реагирований управляющими органами. Это обеспечило своевременный предварительный сброс воды из водохранилищ, диспетчеризацию каналов и защиту от селевых потоков.

Контекст проекта: вызовы сложного рельефа

Бассейн реки Цинъюй площадью около 1862 квадратных километров характеризуется сложным ландшафтом: от горных вершин в верхнем течении до городской зоны в нижнем. Многолетний средний объем осадков составляет 1032 мм, при этом 68% выпадает в паводковый период (июнь–сентябрь).

До модернизации средняя задержка передачи данных составляла около 2,5 часов, а при прерывании дорожного сообщения — более 6 часов. В паводок 2022 года управление шлюзами запаздывало на 30–70 минут из-за отсутствия оперативной информации.

Заказчик выдвинул жесткие требования к новой системе:

• Автоматический сбор данных с интервалом 5 минут (и 1 минута при экстремальных явлениях).
• Автономная работа без городской электросети не менее 15 дней непрерывных дождей.
• Доступность связи не ниже 98%.
• Совместимость с существующими датчиками и отраслевыми стандартами (SL651).

Технические решения: преодоление сложностей

Реализация проекта потребовала решения четырех категорий технических трудностей, связанных с энергоснабжением, связью, протоколами и качеством данных.

1. Энергонезависимость и монтаж

Из 107 станций 76 не имеют подключения к городской сети. Использование солнечной энергии позволило избежать прокладки 62 км воздушных линий и экономии свыше 9 миллионов юаней. Станции оснащены монокремниевыми панелями (60–100 Вт) и литий-железо-фосфатными аккумуляторами.

2. Стабильная связь в сложных условиях

Для 43 станций в ущельях мощность сигнала низкая. Решением стала гибридная архитектура: основной канал 4G Cat.1 дополнен резервными каналами (NB-IoT, короткие сообщения BeiDou). Терминал Hero V9 поддерживает возобновление передачи с места обрыва и имеет локальное хранилище объемом 8 ГБ (до 120 дней данных).

3. Универсальность интерфейсов

Hero V9 RTU интегрирует разнородные датчики: радарные уровнемеры, электромагнитные расходомеры, осадкомеры. Поддерживаются интерфейсы 4-20 мА, RS485, SDI-12 и протоколы Modbus RTU, SL651. Это исключило необходимость дублирующей разработки на стороне платформы.

4. Качество данных и обслуживание

Внедрены алгоритмы скользящей медианы и пороговой фильтрации для очистки данных от скачков. Удаленная конфигурация и диагностика снизили частоту выездов на объект: среднее количество инспекций на станцию снизилось с 24 до 8 раз в год.

Архитектура системы Hero V9 RTU

Выбранный терминал Hero V9 RTU стал ядром системы, обеспечивая сбор, обработку и передачу данных. Его технические характеристики позволяют решать задачи любой сложности:

• Входы: 8 аналоговых (4-20 мА), 6 RS485, 4 SDI-12, 8 дискретных, 4 импульсных.
• Связь: 4G Cat.1, расширение под NB-IoT, спутниковую связь и BeiDou.
• Защита: IP68, диапазон температур -30°C...+70°C, трехступенчатая молниезащита.
• Энергопотребление: режим сна < 0,35 Вт, пик < 6 Вт.

Итоги и перспективы развития

Проект продемонстрировал высокую эффективность. Охват мониторинга увеличился с 64 до 107 пунктов, а задержка передачи данных сократилась со 2,5 часов до 10 секунд. Время полевого контроля дежурным персоналом снизилось на 67%.

Экономический эффект также значим: проект сэкономил около 11,5 миллионов юаней первоначальных инвестиций и снижает годовые эксплуатационные расходы на 3,2 миллиона юаней.

В перспективе (2025–2026 гг.) бассейн реки Цинъюй планирует расширить систему, добавив крупные насосные станции и автоматические посты контроля качества воды. Компания Yicai Technology продолжит развитие серии Hero V9 в направлении периферийных вычислений и искусственного интеллекта, переводя телеметрию от базового мониторинга к прогнозированию и интеллектуальному управлению.