一、項目概述
1.1項目介紹與設計思路
本系統(tǒng)遵循“無人值守”核心理念搭建一體化水文智能感知體系，整體分為上位機軟件平臺、現(xiàn)場設備兩層架構(gòu)。上位機平臺匯總氣象、水面環(huán)境、設備電量等數(shù)據(jù)，自動判定無人船測流作業(yè)時段并下發(fā)指令，同時完成對外數(shù)據(jù)交互；現(xiàn)地層實時采集各測點信息統(tǒng)一上傳，極端工況、通信中斷時可獨立閉環(huán)運行。
整套無人船自動測量系統(tǒng)集成自動泊船、自主充電、全自動出航、水文數(shù)據(jù)自動采集、成果自動輸出、返航回收全流程自動化能力，全程無需人工現(xiàn)場干預。
1.2建設目標
打造全自動無人值守智慧水文站點，搭建流域水文信息共享平臺。平臺整合現(xiàn)場氣象、水環(huán)境、船塢控制數(shù)據(jù)，設備自檢正常后上傳工況與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，支持遠程手動操控模式。系統(tǒng)具備故障兜底能力，通信異常、惡劣環(huán)境下現(xiàn)場控制器可獨立完成完整測驗流程，全部水文采集、數(shù)據(jù)處理工作依托信息化手段自動落地。
1.3主要建設內(nèi)容
站點由智慧控制系統(tǒng)、無人船測量系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)多子系統(tǒng)組成，整體岸邊布設，可按預設周期或平臺指令自主出航測量，作業(yè)過程實時回傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，任務完成自動返航停靠。核心無人船自動測量系統(tǒng)覆蓋六大自動化功能：無人船自動固定鎖緊、自動補電、自主出航作業(yè)、水文數(shù)據(jù)自動采集、測量成果自動生成、作業(yè)完成自動回收。
1.4部署方式
船塢固定分為打樁、下錨兩種方案：水深淺、水位波動小區(qū)域采用打樁固定；水位變化大區(qū)域選用下錨方案，配套船塢定位設備保障穩(wěn)定停泊，部署方案根據(jù)現(xiàn)場水域環(huán)境調(diào)整。設備供電要求外接220V交流電，總供電功率不低于3500W。
二、技術方案介紹
2.1技術總體方案組成
智慧水文站整體包含智慧控制中樞、無人船測量單元、視頻監(jiān)視設備、氣象監(jiān)測站、船塢固定充電裝置、4G/數(shù)傳通信模塊、無人船載體七大核心部分，各模塊協(xié)同完成環(huán)境感知、任務調(diào)度、水上測量、數(shù)據(jù)傳輸全鏈路工作。
2.2無人船自動測量子系統(tǒng)方案
云軟件平臺為站點總控制核心，統(tǒng)籌調(diào)度無人船測量、視頻監(jiān)控全部設備并下發(fā)作業(yè)指令。自動船塢接收平臺任務，負責無人船解鎖出航、測流作業(yè)調(diào)度、返航回收、船體固定與自動充電；無人船搭載測深、水質(zhì)傳感器，接收船塢指令完成水上巡航測量，任務結(jié)束自主返航停靠。
2.3子系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互邏輯
船塢控制軟件與云端平臺雙向數(shù)據(jù)互通，接收平臺定時/遠程人工下發(fā)作業(yè)指令，分別驅(qū)動無人船、測深儀、水質(zhì)檢測設備開展采集工作，完成測量后將水文監(jiān)測數(shù)據(jù)、設備運行狀態(tài)統(tǒng)一回傳至軟件平臺，形成完整閉環(huán)數(shù)據(jù)鏈路。
2.4系統(tǒng)標準化作業(yè)流程
1）云端平臺下發(fā)測量作業(yè)指令；
2）船塢接收指令，全設備自檢，確認船體、傳感器、通信、電量狀態(tài)正常；
3）解鎖無人船，船只駛出船塢抵達測量起始點位；
4）啟動測深儀、水質(zhì)傳感器，逐點位開展水文采集；
5）實時校驗測量數(shù)據(jù)并同步上傳云端，完成點位后自動航行至下一測點；
6）全部測點采集完畢，無人船自動規(guī)劃航線返航；
7）船只駛?cè)氪瑝]完成自動鎖緊固定，啟動自動充電；
8）設備上傳本次作業(yè)完整報告，單次測量任務結(jié)束。
三、無人船系統(tǒng)集成方案
方案提供兩種標準化集成模式，客戶可按需單獨選用或組合使用，實現(xiàn)自有第三方平臺與無人船監(jiān)控系統(tǒng)深度融合。
（一）數(shù)據(jù)接口集成（API+MQTT）
適合需深度整合自有數(shù)據(jù)分析、業(yè)務流程的場景，提供兩種主流數(shù)據(jù)交互協(xié)議：
1.RESTful API（HTTP/HTTPS）
第三方平臺主動調(diào)用接口按需拉取數(shù)據(jù)，格式標準化JSON/XML，采用API Key、JWT等加密認證保障數(shù)據(jù)安全。可查詢船舶實時位置、航速、設備電量、GPS工況，以及水深、水溫、pH、溶解氧、濁度等水質(zhì)水深數(shù)據(jù)，支持歷史數(shù)據(jù)、單船/多船篩選查詢，多用于地圖點位展示、數(shù)據(jù)看板、閾值告警工單觸發(fā)。
2.MQTT發(fā)布訂閱協(xié)議
低延遲、輕量化推送模式，傳感器數(shù)據(jù)、船舶狀態(tài)實時秒級推送，帶寬占用低，適配水上不穩(wěn)定通信環(huán)境。客戶按需訂閱全部船舶或單船、單一類型監(jiān)測數(shù)據(jù)，適合大屏實時軌跡展示、水質(zhì)參數(shù)瞬時預警等高實時性需求場景。
（二）界面嵌入集成
快速復用整套監(jiān)控前端功能，無需重復開發(fā)，依托單點登錄實現(xiàn)無感使用。采用SAML2.0、OIDC身份協(xié)議完成跨平臺免登跳轉(zhuǎn)，支持定制化界面白標改造，隱藏無關功能菜單，僅展示客戶業(yè)務所需船舶與監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)一身份管理，操作體驗連貫、數(shù)據(jù)訪問安全性高。
