容柵傳感與物聯(lián)組網(wǎng)的城市隧道內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)?

趙 亮，陳昌鑫?，王麗君，張 昆，張倩茹

(1.中北大學(xué)省部共建動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051；2.中北大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院，山西 太原 030051；3.華北水利水電大學(xué)機(jī)械學(xué)院，河南 鄭州 450045)

近年來(lái)，城市中由于短時(shí)間的降雨量驟增，超過(guò)了其排水能力，導(dǎo)致一些低洼處特別是公路隧道環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重積水內(nèi)澇。內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)，通常伴隨斷網(wǎng)、斷電等極端環(huán)境的發(fā)生，在城市公路隧道等環(huán)境內(nèi)，道路前方發(fā)生災(zāi)害而后方人員不能及時(shí)得知，極易造成交通堵塞進(jìn)而引發(fā)事故[1]。在這種易澇區(qū)域，水位數(shù)據(jù)時(shí)刻變化[2]，如果監(jiān)測(cè)不及時(shí)，會(huì)給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大損失。

目前，水位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警以及ZigBee 和NB-IoT 等無(wú)線傳輸?shù)膽?yīng)用已有大量學(xué)者做了相關(guān)研究。薛瑄等[3]提出了一種同軸電纜電容式水位測(cè)試方法，解決了惡劣水質(zhì)環(huán)境下的水位測(cè)試方法。于航等[4]研究的單管計(jì)算電容式液位傳感器具有高靈敏度、高精度的特點(diǎn)。Hanni 等[5]研究的螺旋電容液位傳感器可對(duì)不同類型和不同溫度的液體進(jìn)行分析，電容式傳感方案均采用非接觸測(cè)量，避免了安裝時(shí)線束的冗余復(fù)雜，提高了可靠性。彭元松等[6]提出了一種基于ZigBee 技術(shù)的河流水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將聲波傳感器與無(wú)線通信進(jìn)行結(jié)合。劉文軍等[7]通過(guò)應(yīng)用ZigBee 技術(shù)在交通系統(tǒng)中監(jiān)控車流量信息，對(duì)比藍(lán)牙方式具有接入自由，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大等特點(diǎn)，Moridi 等[8]研究了一種基于ZigBee 的地下通信系統(tǒng)，應(yīng)用于礦井隧道環(huán)境，結(jié)果表明ZigBee 比其他地下礦井無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更適用。呂衛(wèi)等[9]設(shè)計(jì)了一種低功耗的NB-IoT溫度采集系統(tǒng)，具有放置靈活且實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)。仝衛(wèi)國(guó)等[10]針對(duì)重要物品的遠(yuǎn)程管控問(wèn)題，利用NB-IoT 技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。Popli 等[11]利用NB-IoT技術(shù)對(duì)新型的城市建筑農(nóng)業(yè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)確保食品質(zhì)量和提高生產(chǎn)力、對(duì)智慧城市的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了指導(dǎo)。無(wú)線通信方案對(duì)比有線通信方案更加靈活，避免了因通信電纜受損所導(dǎo)致的通信失效，更適用于戶外遠(yuǎn)距離通信場(chǎng)合，具有較高的可靠性。

現(xiàn)有的水位傳感和信息傳輸方案難以滿足隧道等封閉環(huán)境內(nèi)極端斷網(wǎng)、斷電環(huán)境下水位測(cè)量、傳輸與預(yù)警工作，因此，針對(duì)這種問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于容柵傳感與物聯(lián)組網(wǎng)的城市公路隧道內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

1 工作原理

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于容柵傳感與物聯(lián)組網(wǎng)的城市公路隧道內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括隧道內(nèi)使用的終端節(jié)點(diǎn)和出口處使用的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。兩種節(jié)點(diǎn)分別采用不同結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同功能，同時(shí)又構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水位測(cè)試、短距離傳輸、出口處預(yù)警、云端發(fā)送及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。在整個(gè)系統(tǒng)中，終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是多對(duì)一的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了信息的匯聚和同步處理[12]。場(chǎng)景應(yīng)用示意圖見圖1。

圖1 場(chǎng)景應(yīng)用示意圖

以一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為例，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

位于隧道內(nèi)的終端節(jié)點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)包括主控芯片A、水位測(cè)量模塊、ZigBee 模塊A、電源模塊A，主要工作為信號(hào)的采集、處理和近距離傳輸；出口處的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)包括主控芯片B、電源模塊B、NB-IoT 模塊、ZigBee 模塊B 及顯示預(yù)警模塊，主要工作為信號(hào)的接收、處理、顯示預(yù)警和遠(yuǎn)程傳輸。本系統(tǒng)的主控芯片采用STM32 系列單片機(jī)。

1.2 系統(tǒng)工作流程

在一般強(qiáng)降雨天氣時(shí)，主控芯片A 將測(cè)量到的電容信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并計(jì)算水位和水位上升的速度，對(duì)采集的水位與設(shè)置上限做比較，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，ZigBee 模塊A 將主控芯片計(jì)算好的水位，水位上升的速度與位置編號(hào)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的ZigBee 模塊B，ZigBee 模塊B 收集來(lái)自ZigBee 模塊A 發(fā)送的數(shù)據(jù)后，主控芯片B 作出顯示預(yù)警，與此同時(shí)，主控芯片B 將ZigBee 模塊B 采集的信息進(jìn)行編碼校驗(yàn)，通過(guò)NB-IoT 模塊發(fā)送給云端，可以從手機(jī)或電腦上遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)總體工作流程圖如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)總體工作流程圖

在極端斷網(wǎng)、斷電環(huán)境下，遠(yuǎn)程云端監(jiān)測(cè)失效，而現(xiàn)場(chǎng)的ZigBee 無(wú)線傳輸和顯示預(yù)警功能仍然持續(xù)工作，避免了智能設(shè)備癱瘓，隧道口的顯示預(yù)警能夠?yàn)榈缆啡藛T和車輛提供預(yù)警信息。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 容柵浮子式水位測(cè)量傳感結(jié)構(gòu)

液位測(cè)量裝置是根據(jù)圓柱形電容原理[13]設(shè)計(jì)的容柵位移傳感結(jié)構(gòu)，具體原理如圖4 所示，通過(guò)改變靜柵套筒內(nèi)徑，即改變電容內(nèi)外兩極板的間距，進(jìn)而改變電容大小。通過(guò)在靜柵套筒上加工階梯狀凹槽以實(shí)現(xiàn)靜柵套筒內(nèi)徑的變化，在動(dòng)?xùn)排c靜柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，可形成一條唯一的位移——電容曲線，用于傳感器標(biāo)定以及后續(xù)的水位測(cè)量。

圖4 圓柱形容柵結(jié)構(gòu)剖面示意圖

圓柱型容柵結(jié)構(gòu)計(jì)算公式:

式中:C為電容；ε0εr為介電常數(shù)；R1為動(dòng)?xùn)磐獍霃剑籖2為靜柵初始內(nèi)半徑；l為動(dòng)?xùn)艑挾?，與靜柵套筒單節(jié)寬度相等；d為靜柵套筒凹槽的遞增深度；x為動(dòng)?xùn)排c靜柵的相對(duì)位移。

在動(dòng)?xùn)排c靜柵套筒兩節(jié)凹槽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電容C的大小相當(dāng)于分別與兩個(gè)凹槽組成的兩個(gè)圓柱形電容的并聯(lián)，電容C與位移x為線性關(guān)系；而每完全經(jīng)過(guò)一節(jié)凹槽時(shí)，由于靜柵套筒內(nèi)半徑(R2＋d)改變，靈敏度改變。此時(shí)從整體來(lái)看，電容與位移的關(guān)系主要表現(xiàn)為圓柱型電容器中電容C與套筒內(nèi)半徑(R2＋d)的非線性關(guān)系，因此在靈敏度標(biāo)定過(guò)程中需要分段標(biāo)定。

基于圓柱型容柵結(jié)構(gòu)模型所設(shè)計(jì)的靜柵套筒內(nèi)部凹槽具有周期性的特點(diǎn)，其中單個(gè)周期包含4 節(jié)凹槽結(jié)構(gòu)，4 節(jié)凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)徑不同且內(nèi)徑變化規(guī)律不單調(diào)。當(dāng)動(dòng)?xùn)艍K與單節(jié)凹槽正對(duì)時(shí)，電容大小為極大值或極小值，4 節(jié)凹槽為1 個(gè)周期用于定位識(shí)別，相比2 節(jié)凹槽結(jié)構(gòu)為1 個(gè)周期有效避免了水位變化方向改變以及水位波動(dòng)造成的影響，實(shí)現(xiàn)不同水位的測(cè)試以及水位上升或下降的識(shí)別。

水位的測(cè)試通過(guò)計(jì)算周期和極值點(diǎn)進(jìn)行判斷，每個(gè)極值點(diǎn)為一個(gè)水位標(biāo)志位，經(jīng)過(guò)四個(gè)極值點(diǎn)為一個(gè)周期，當(dāng)順序經(jīng)過(guò)四個(gè)標(biāo)志位時(shí)，判斷水位為上升方向，逆序經(jīng)過(guò)四個(gè)標(biāo)志位時(shí)為水位下降方向，每經(jīng)過(guò)一個(gè)標(biāo)志位進(jìn)行一次判斷。

通過(guò)Ansoft-Maxwell 軟件建立合適的結(jié)構(gòu)模型，繪制具有不同內(nèi)徑凹槽的靜柵套筒，設(shè)置靜柵與動(dòng)?xùn)挪牧蠟閮?yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，添加計(jì)算域覆蓋整個(gè)模型并設(shè)定材料為空氣，在靜柵上附加正電壓，同時(shí)在動(dòng)?xùn)派显O(shè)置接地，定義動(dòng)?xùn)叛剌S向方向的位置坐標(biāo)向量，模仿動(dòng)?xùn)鸥∽舆M(jìn)行移動(dòng)，使用參數(shù)化掃描功能，得到位移與電容變化曲線。單個(gè)周期的仿真建模如圖5 所示。

圖5 仿真建模圖

在動(dòng)?xùn)乓苿?dòng)過(guò)程中，輸出結(jié)果中創(chuàng)建動(dòng)?xùn)泡S向位移與電容大小關(guān)系曲線圖，由于存在邊緣效應(yīng)，極值點(diǎn)的位置存在偏移，但基本規(guī)律與計(jì)算結(jié)果具有一致性。單個(gè)周期動(dòng)?xùn)盼灰婆c電容大小關(guān)系仿真曲線如圖6 所示。

圖6 動(dòng)?xùn)盼灰婆c電容大小關(guān)系仿真曲線圖

2.2 電容測(cè)試電路

電容測(cè)試電路的核心模塊是高分辨率電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)，采樣線性度可高達(dá)0.01%，其通過(guò)雙線式I2C 兼容的串行接口通信[14]。在電容測(cè)試過(guò)程中，由STM32 單片機(jī)通過(guò)I2C 總線通信，對(duì)電容測(cè)試芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行寫操作，配置該芯片的工作模式，電容測(cè)試芯片循環(huán)測(cè)試電容大小，并不斷刷新對(duì)應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)，最后由STM32 單片機(jī)通過(guò)I2C 總線對(duì)電容測(cè)試芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行讀操作，得到電容值，實(shí)現(xiàn)電容信號(hào)就地?cái)?shù)字化，電容測(cè)試芯片工作流程如圖7 所示。

圖7 電容測(cè)試芯片工作流程圖

2.3 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的冗余式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

傳感器獲取的信息需要向外傳遞，一般通過(guò)有線或無(wú)線通信方式。針對(duì)傳感器安裝較多、布線復(fù)雜的問(wèn)題，選擇無(wú)線通信方案[15]。

ZigBee 是一種具有低速率和低成本特點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)[16]，ZigBee 一般可實(shí)現(xiàn)400 m 及以上距離的傳輸[17]。本裝置采用的樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8 所示。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要用于負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)、運(yùn)行、初始化、管理路由節(jié)點(diǎn)加入和為節(jié)點(diǎn)分配地址等工作，并匯總由終端節(jié)點(diǎn)收集到的水位信息。終端節(jié)點(diǎn)將采集到的水位數(shù)據(jù)通過(guò)射頻模塊CC2530 發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，針對(duì)隧道等封閉環(huán)境的部分終端節(jié)點(diǎn)距離較長(zhǎng)傳輸受限問(wèn)題，需要增加路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，最終匯聚到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。

圖8 ZigBee 通信樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)是一種專為萬(wàn)物互聯(lián)打造的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，它依托于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商基站，可以實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸[18]以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水位的目的。

NB-IoT 模塊主要將ZigBee 協(xié)調(diào)器收集的水位信息、水位變化速度以及每個(gè)裝置的節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為Modbus 協(xié)議報(bào)文，并進(jìn)行CRC 校驗(yàn)，然后通過(guò)RS485 總線發(fā)送給DTU 設(shè)備，由DTU 設(shè)備將信息發(fā)送到云端。信號(hào)傳輸電路連接圖如圖9 所示。

圖9 信號(hào)傳輸電路連接圖

由DTU 上傳到云端后，在云端實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，并且可以在信號(hào)量超過(guò)預(yù)定設(shè)置時(shí)通過(guò)微信小程序給相關(guān)人員進(jìn)行報(bào)警。

2.4 顯示預(yù)警模塊

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)對(duì)水位信號(hào)進(jìn)行判斷，可以將水位信號(hào)通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的LED 點(diǎn)陣顯示屏或LCD 屏幕進(jìn)行顯示，同時(shí)在水位超過(guò)預(yù)設(shè)限定值后，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警和顯示屏背景顏色變化報(bào)警。

2.5 電源管理

終端節(jié)點(diǎn)的電源模塊A 由道路電網(wǎng)供電通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊給鋰電池進(jìn)行充電，用電時(shí)由鋰電池通過(guò)穩(wěn)壓模塊給電路供電。

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的電源模塊B 包括道路電網(wǎng)供電和光伏供電，電網(wǎng)供電與終端節(jié)點(diǎn)相同，光伏供電通過(guò)在測(cè)量裝置頂部安裝光伏板，并對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，用電時(shí)由鋰電池通過(guò)穩(wěn)壓模塊供電。

2.6 機(jī)械結(jié)構(gòu)

對(duì)終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)基于不同功能采用不同結(jié)構(gòu)。

終端節(jié)點(diǎn)包括用于入水的入水口，內(nèi)部有空心浮球、輕質(zhì)支撐桿等結(jié)構(gòu)支撐動(dòng)?xùn)艍K上下浮動(dòng)，外部有用于支撐整體結(jié)構(gòu)的支撐底座和用于傳感的靜柵套筒，支撐桿固定件連接支撐底座與輕質(zhì)支撐桿，實(shí)現(xiàn)動(dòng)?xùn)艍K的垂直運(yùn)動(dòng)。終端節(jié)點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)全剖裝配示意圖見圖10。

圖10 終端節(jié)點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)全剖裝配示意圖

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括支撐整體結(jié)構(gòu)的底座，側(cè)面有用于現(xiàn)場(chǎng)顯示預(yù)警的顯示屏，頂部有光伏供電相關(guān)結(jié)構(gòu)和模塊，以及用于遠(yuǎn)程信息發(fā)送的電路模塊。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)全剖裝配示意圖見圖11。

圖11 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)全剖裝配示意圖

3 實(shí)物系統(tǒng)搭建與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在各部分測(cè)試和仿真工作完成后，為了進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證和完善，我們搭建了測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行演示與實(shí)驗(yàn)，可以很好實(shí)現(xiàn)水位的測(cè)量、傳輸與預(yù)警的功能。實(shí)物系統(tǒng)搭建圖見圖12。

圖12 實(shí)物系統(tǒng)搭建圖

搭建好系統(tǒng)后對(duì)容柵水位監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，在結(jié)構(gòu)加工時(shí)采取每5 mm 設(shè)置不同大小的間距(靜柵套筒凹槽深度)，共有40 個(gè)周期，每個(gè)周期有4 種間距的容柵結(jié)構(gòu)，因此量程為0.8 m，分辨率為5 mm。在測(cè)試時(shí)需要進(jìn)行多次測(cè)試并分段標(biāo)定，當(dāng)動(dòng)?xùn)琶拷?jīng)過(guò)一種間距時(shí)，實(shí)現(xiàn)一次水位變化方向的確認(rèn)，即電容經(jīng)過(guò)一次極值，經(jīng)過(guò)該間距后靈敏度發(fā)生一次改變，在于相鄰兩種間距相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電容與位移為線性關(guān)系，可以得到單個(gè)周期內(nèi)的位移——電容的關(guān)系。當(dāng)動(dòng)?xùn)湃堪葱蚪?jīng)過(guò)四個(gè)極值點(diǎn)時(shí)，認(rèn)為動(dòng)?xùn)沤?jīng)過(guò)了一個(gè)周期，進(jìn)入到下個(gè)周期，在具體轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)當(dāng)預(yù)留一定的冗余空間，單個(gè)周期內(nèi)水位——電容關(guān)系曲線如圖13 所示。

圖13 單個(gè)周期內(nèi)水位——電容標(biāo)定曲線圖

在得到標(biāo)定曲線后，多次測(cè)試對(duì)傳感器進(jìn)行誤差分析。通過(guò)動(dòng)?xùn)琶繉?shí)際運(yùn)動(dòng)5 mm，對(duì)傳感器測(cè)得值進(jìn)行一次讀數(shù)，可以得到多次測(cè)試平均值曲線與理想曲線的相對(duì)位置關(guān)系，綜合對(duì)比誤差小于6%，測(cè)試曲線與理想曲線對(duì)比如圖14 所示。

圖14 測(cè)試位移曲線與理想位移曲線對(duì)比圖

對(duì)數(shù)據(jù)傳輸部分進(jìn)行測(cè)試，可以在后臺(tái)網(wǎng)頁(yè)得到水位測(cè)試數(shù)據(jù)曲線，云端管理平臺(tái)測(cè)試圖見圖15。

圖15 云端管理平臺(tái)測(cè)試圖

通過(guò)對(duì)兩種物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的傳輸系統(tǒng)為期兩周的綜合測(cè)試，對(duì)兩種物聯(lián)網(wǎng)的丟包率分別進(jìn)行分析，得到有效數(shù)據(jù)傳輸率在95%以上。

容柵水位傳感器與其他同類傳感器相比在應(yīng)用場(chǎng)景具有一定優(yōu)勢(shì)，雷達(dá)水位計(jì)[19]主要用于河道等深度較深的室外應(yīng)用場(chǎng)景，這種傳感器測(cè)試范圍更大，但精度一般在厘米級(jí)，容柵水位傳感可以達(dá)到更高要求；地埋式水位監(jiān)測(cè)方案[20]在積水嚴(yán)重時(shí)，測(cè)試易受泥沙淤積等環(huán)境干擾，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息在積水嚴(yán)重、隧道環(huán)境封閉、傳輸距離較長(zhǎng)等條件下，傳輸易受干擾，可能導(dǎo)致丟包；電子水尺[21]與容柵水位傳感在結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性，且測(cè)試精度相差不大，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后也可適用于隧道環(huán)境的水位監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

4 結(jié)論

通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)用于不同位置，實(shí)現(xiàn)不同功能的兩種節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、處理、傳輸?shù)葐?wèn)題。利用容柵浮子傳感器，實(shí)現(xiàn)了小量程、低功耗、低成本、適用于黑暗環(huán)境的水位測(cè)量；利用兩種物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同強(qiáng)降雨災(zāi)害程度下的信號(hào)傳輸，在時(shí)間和空間上都能夠高度契合，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性；利用光伏發(fā)電和儲(chǔ)能的技術(shù)，解決斷電環(huán)境下系統(tǒng)依然工作的問(wèn)題以及更長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)警問(wèn)題。在建立實(shí)物測(cè)試后，系統(tǒng)功能基本可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)在正常情況下處于休眠狀態(tài)，當(dāng)自然災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。