基于GPRS无线通讯的远程水文数据测报系统

系统概述
       水文测报的主要任务是测定江河湖库降雨量、水位、流量等水文要素自然变化的情况，它是一项基础和前期工作，是防汛抗旱的耳目和参谋，其质量和精度将直接影响水情信息的实时性和准确性，影响对防汛抗旱决策的科学性，加强报汛站测报基础设施的建设，强化水情信息采集、传输的工作，提高水情测报质量成为当务之急。
       由于传统的水位、雨量数据采集设备无法满足遥测系统的需要，必须进行更新或改造，实现水文信息的数字化、自动采集、长期自动存贮以适应现代数字通讯和计算机的应用要求。  
       大规模的水文数据远程自动测报系统，可以有效提高水雨情实时监测的站点密度和覆盖面，大大提高报汛的时效性，可增加洪水预报的有效预见期和预报精度，争取了防汛的主动性，能在防汛工作中发挥重要作用。
      
系统结构及工作机制
       水文数据远程测报系统的建设主要包括以下几个方面：水文数据采集设备，一般指的是水文遥测终端机，可进行雨量采集、水位采集、流量采集； GPRS数据传输终端，完成远程数据传输；水文信息中心站，包括系统软件及数据库，可分析、显示、存储、发布水文信息数据以供决策。
   　　
总体结构如下图：

   
水文遥测终端机
       直接测量雨量、水位等水文数据，是整个遥测系统信息的来源，终端机除具有雨量、水位定时发送等基本功能外，还具有强发和编程功能，遥测终端机一般处于河流上游或者湖泊边缘，分布分散，可以长期工作在无人值守的环境中，并且往往无交流电源提供，需要靠太阳能浮充和免维护蓄电池供电。
      
GPRS数据传输终端
       对于报汛通信网，中心从遥测站取得各类水情信息，这是最基本、最主要的；通讯方式可采用PSTN、GPRS、卫星等，由于移动通信GPRS网络具有稳定可靠、覆盖面较广、网络能力强、通信费用低、不受地域限制的优点，具体包括：
       · 先进性，随着移动通讯技的发展，如今已经实现基于分组的 GPRS 通讯；并且继续向 3G 方向发展。
     · 可靠性，作为商用的电信运营网络，其可靠性相当高，信息发送和接收安全可靠，不会丢失。
     · 实用性， GSM 作为一个成熟实用的网络，已经能满足用户需求，实现资源共享，信息交流。
     · 经济性，首先，采用移动通讯方式在网络建设上不需要投入，也不用租用通信线路、其次，通讯费用低， GPRS 只有产生通信流量时才计费； GMS 短消息发送一条信息的费用为 0.1 元，接收者不收费。
       因此GPRS在水文数据传输通信方面可以被认为是一种首选的通信方式。设备可采用驿唐科技的MD-600G工业级智能无线数据传输终端，MD-600G工作稳定、上线方式灵活，并可节省通讯流量，已成功应用在水文水利行业的无线数据传输上，并且其优越的性能获得了行业用户的广泛认可。
      
水文信息中心站
       中心站由实时监控服务器、数据库服务器、通讯设备、电源系统、防雷设施、软件系统等组成。主要完成以下功能：
       · 实时显示水文信息；
     · 实现各水文站、遥测站的雨量、水位信息的自动采集和存储；
     · 实现水文水资源信息省中心或防汛部门、自动测报系统中心的自动传输；
     · 提供实时水情分析及水情预警服务；
     · 对站点任意时间的水位、雨量、日雨量和累计雨量信息的查询；
     · 对所形成各种水文要素资料整编成表。
     
   系统工作体制  
       系统工作体制对系统功能的实现有重要的影响，目前水文数据自动测报系统通常采用自报式、查询应答式、自报／应答兼容式三种工作方式，几种工作方式的工作过程及特点是：  
       · 自报式： 这是一种不受分中心指令控制的工作方式，当报汛站的测量参数（水位或雨量）发生一个计量单位变化时，主动将信息向中心发送。其特点是功耗低、结构简单、实时性强；能很好反映参数变化全过程。  
     ·  查询应答式： 在查询应答工作方式下，报汛站自身能对水文参数的变化自动采集和存储，但不主动传送给分中心。只有当中心发出查询指令时，才将数据送出。其特点是控制性好，中心随时可向测站索取数据。  
     · 自报／应答兼容式：具有上述两种方式的特点，既能实时反映参数变化全过程，又能响应分中心的查询。  
       为考虑局部降暴雨时系统能及时收集雨情信息，系统的工作机制采用查询应答与自报兼容的方式。其中报汛站的自报功能设置和暴雨自报标准的设置由中心遥测控制，以便使运行费用降至最低。  
      
系统功能特点
     ·  自动采集水位、降水数据，定时、适时地传输数据，数据可长期在站存储
     ·  数据查漏和补发机制
     ·  可靠的数据安全机制和固态存储数据的多重备份与提取机制
     ·  远程测站维护，包括参数修改、数据下载等
     ·  各项设备符合结构简单、可靠、低功耗的原则；所有遥测站都能在无人值守的条件下工作
     · 能长期地、特别是在暴雨洪水等恶劣天气条件下可靠地工作应避免因分中心站出现故障而丢失水文数据
     · 系统定时发送时钟同步信号，全系统时钟同步
     · 非法数据告警及设备故障告警
     · 通信畅通率应＞ 98 ％，系统误码率小于 6 X 10 ˉ 5  
     · 能与其它有关的计算机网络系统进行数据通信
      
投入的意义
       系统建设后实现了测站状态监控、远程维护管理、固态存储和远程数据提取等功能，通过该系统数据发送和补发机制，实现了水情报汛和水文整编数据的统一和结合。从而搭建了统一水文数据业务平台，并为今后遥测站点的增加和系统扩充提供了统一的平台。
       系统的建成，在生产实践中可以发挥积极的作用。可以监测和预警大范围内的暴雨山洪灾害、在调节江河流域水压中发挥重要作用，同时及时的信息为入库洪水提供依据，可以拦蓄洪水，既避免和减轻了洪涝灾害损失，也最大限度地实现了洪水资源化，
      
系统投入使用的实践表明：
     ·  该系统提高了水雨情实时监测的站点密度和覆盖面，提高了报汛的时效性，增加了洪水预报的有效预见期和预报精度，争取了防汛的主动性。
     ·   解决报汛资料和整编资料两张皮问题。本系统很好地结合报汛资料和整编资料的要求，将水文人员从繁复，乃至危险的外业作业环境中解脱出来，解决了传统水位、雨量资料测验、整编工作弊端，另一方面，提高资料整编效率，节约成本，确保资料质量。
     ·  促进水文生产模式的转变。传统水文资料收集、整编工作方式，重复劳动量大，工序复杂，工作效率低，需要大量的人力。通过水雨情自动测报系统，大大减少了人工作业量，从而可以使水文原来点多面广、分散的人力资源配置模式，改为相对集中的基地化管理模式，促进了水文生产模式的转变，为水文走站队结合之路打下了基础。
       经过实际运行考核表明，系统运行稳定可靠，满足防灾减灾的水情报汛和水文整编资料采集的要求，该技术方案具有很强的推广应用价值。特别采用该技术方案具有的建设投资成本低、建设周期短、维护费用低和高稳定性和可靠性的特点，对水雨情自动测报系统的大规模建设具有重要的作用。