风沙监测数据采集4G联网系统方案

一、方案背景

风沙监测站是一类专门用于野外无人值守的自动化监测站点，其主要目的是研究风沙活动规律、监测土地沙漠化进程，从而指导防沙治沙、生态保护等工作科学开展。

某科研机构在沿海地带部署了多套风沙监测站点，用于海滩风沙运动、海岸沙丘演变，以及评估海滩侵蚀或堆积情况。现要求将这些监测站数据通过无线网络实时上报到研究中心的云平台中，以实现远程监控与数据统计管理。物通博联（WideIOT）提供高效可靠的数据采集物联网解决方案。

二、前期调研

经过调研，现场需要采集的设备及数据点位如下：

1、风速计：瞬时风速、平均风速、最大风速（RS485串口、ModbusRTU协议）

2、风向传感器：风向（RS485串口、ModbusRTU协议）

3、自动集沙仪：输沙量、集沙时间（RS485串口、ModbusRTU协议）

4、沙粒计数仪：沙粒粒径分布、沙粒个数/体积浓度（RS485串口、ModbusRTU协议）

5、温湿度传感器：空气温度、相对湿度（RS485串口、ModbusRTU协议）

6、雨量传感器：降雨量、降雨强度（RS485串口、ModbusRTU协议）

三、系统架构及选型

1、感知层：每个监测站点包括传感器、仪器仪表、蓄电池、立杆等设备，通信接口为RS485串口，通信协议为ModbusRTU协议。

2、网关层：部署物通博联数据采集终端WD240，实现传感器、仪器仪表等Modbus设备的一对多数据采集，采集到的数据通过4G网络、MQTT协议上报到科研中心的云平台中。

·具备1路RS485/RS232串口，支持一对多数据采集

·具备4G、WiFi、LoRa等上网方式

·具备IP30防护等级，支持-30°C~70°C宽温工作条件

·具备低功耗设计，支持蓄电池、太阳能、市电等多种供电方式

·具备断点续传、数据缓存、自动重连等机制

·支持Modbus、MQTT、TCP等上行协议

3、平台层：科研中心的云平台接收MQTT的JSON报文，解析数据并进行可视化处理，为研究沿海风沙运行与侵蚀变化趋势提供数据支持。

四、实现功能

1、管理人员无需前往站点进行测量抄表工作，节省人力物力，提高工作效率。

2、当风速、集沙量、雨量等参数超过设定阈值时，自动触发报警通知管理人员。

3、实时统计风速、风向、集沙质量、沙粒计数、温湿度、雨量等参数并形成报表。

4、通过物通博联设备管理云实现对数采终端的远程配置、固件更新等操作。

5、基于数据分析，为防沙治沙、海岸带生态保护等科研工作提供数据支撑。

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