陳謀育

（泉州市晉江洪水預警報中心，福建 泉州 362000）

0 前言

泉州市地處福建東南沿海，境內(nèi)地形結構復雜，屬亞熱帶海洋性季風氣候，易受臺風暴雨洪水襲擊，洪澇災害十分頻繁，境內(nèi)晉江流域?qū)偕絽^(qū)性河流，源短流急，洪水暴漲暴落，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來嚴重威脅。由于地理氣候的特殊性，泉州市于上世紀 90 年代開始著手建立洪水預警報系統(tǒng)，到目前為止共建有遙測站點 113 個（其中水位雨量站 53 個、水位站 5 個、雨量站 55 個），中繼站點 9 個。晉江洪水預警報系統(tǒng)的建立，大大提高防汛信息的準確性和時效性，增強泉州市防災抗災能力，為泉州市的防汛數(shù)字化、信息化奠定了堅實的基礎，實現(xiàn)全面監(jiān)測晉江流域和全市大中型水庫、沿海潮位的實時雨水情況，及時反映局部區(qū)域降雨范圍、強度及水位漲落變化，為防汛指揮調(diào)度提供了大量實時信息，最大限度減少洪澇災害損失。

1 概況

晉江流域洪水預警報系統(tǒng)是泉州市防洪減災工作的重要非工程措施之一，該系統(tǒng)應用遙測、無線通訊和計算機等先進技術實時完成雨量、水位等水文參數(shù)的自動收集、處理，達到快速準確地掌握水、雨情信息。系統(tǒng)采用超短波構架通訊網(wǎng)絡，遙測站點將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼站，中繼站經(jīng)過區(qū)號、站址的甄別，過濾非法信號，轉發(fā)符合條件的站點信息，中心和分中心站根據(jù)需求分別接收中繼轉發(fā)的數(shù)據(jù)信息。晉江流域洪水預警報系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊架構如圖1 所示。

圖1 晉江流域洪水預警報系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊架構

2 數(shù)據(jù)通訊存在問題

晉江洪水預警報系統(tǒng)在歷年防抗臺風暴雨和洪澇災害中發(fā)揮了重要作用，增長了洪水災害預見期，為各級防汛部門科學調(diào)度提供科學準確的信息，但其單一的通訊手段，以及數(shù)據(jù)的相互獨立影響數(shù)據(jù)的時效性和一致性。

2.1 通訊手段單一

晉江洪水預警報系統(tǒng)采用超短波 1 種通訊方式傳輸遙測站點數(shù)據(jù)信息，由遙測站、中繼站、中心或分中心站形成 1 條通訊鏈路，中繼站用廣播的方式傳播數(shù)據(jù)信號。在這種組網(wǎng)方式中中繼站是橋梁，起著承接的作用，若中繼站故障將引起數(shù)據(jù)成片區(qū)域的丟失，因此中繼站有效穩(wěn)定運行至關重要，但由于中繼站的特殊要求，其選址往往在偏遠高山，交通不便。

影響了維護及時性。在多年運行中，中繼站的運行質(zhì)量一直威脅著系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定，特別是在臺風暴雨期間，搶修難度大、時間長，大大減弱了數(shù)據(jù)信息獲取的時效性。

2.2 數(shù)據(jù)存貯孤立

3 構建數(shù)據(jù)通訊保護屏障措施

為確保數(shù)據(jù)信息安全可靠獲取，應從通訊網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)存貯備份、維護搶修等多方面入手，構建數(shù)據(jù)信息保護屏障。

3.1 構建復合通訊網(wǎng)絡

3.1.1 通訊方式比較

目前應用于遙測系統(tǒng)的通訊方式主要有超短波、GSM、GPRS、PSTN、衛(wèi)星等多種通訊方式[1]，遙測通訊方式特性對比如表1 所示。

（1）超短波通訊是利用載波調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)信息。優(yōu)點是信道穩(wěn)定，基本不受天氣影響，技術成熟，設備簡單易于配套，投資省，建設周期短；缺點是有同頻干擾問題，在山區(qū)及遠距離傳輸需建設野外高山中繼站，易受雷擊，維護管理不便。

表1 遙測通訊方式特性對比

（2）GSM 屬于排隊通訊方式，不需要建立端到端業(yè)務通道的業(yè)務，具有覆蓋面較廣、投資低、防雷性好、不受距離和地形限制、系統(tǒng)建設周期短等優(yōu)點；缺點是存在盲區(qū)，GSM 短信息通訊屬于排隊通訊方式，存在網(wǎng)絡阻塞和丟失問題。

（3）GPRS 為通用無線分組業(yè)務，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務，面向用戶提供端到端的、廣域的無線 IP 連接，優(yōu)點是通訊質(zhì)量好，傳輸速率高，適用于地形復雜地區(qū)；缺點通訊費用較高，功耗相對 GSM 大。

（4）PSTN 有線通訊組網(wǎng)方式是利用電信部門的公用電話線或是自己架設的專用線路。其通訊質(zhì)量和可靠性比較高，采用 PSTN 組網(wǎng)，設備簡單，價格低廉；缺點是受電話呼損率影響，數(shù)據(jù)實時性較差。

（5）衛(wèi)星通訊方式的優(yōu)點是衛(wèi)星技術先進、通道質(zhì)量好、傳輸速率高、不受距離和地形限制、覆蓋面非常廣泛，不存在盲區(qū)；缺點是運行費用非常昂貴。

受后現(xiàn)代主義思潮影響，自20世紀中后期以來，外語教學領域的“后方法”(post-method pedagogy)教學思想開始出現(xiàn)。它提出“學習者自主”和“教師賦權”等核心理念，鼓勵教師將課堂教學理論化，將教學理論實踐化[10]，因此，教師的反思是“后方法”時代外語教師職業(yè)發(fā)展的關鍵。通過反思，可以保持教師對專業(yè)發(fā)展的積極進取態(tài)度和高度敏感；同時，反思性教學實踐把教學經(jīng)驗和教學理論相結合，促進教師自己的個人教學理論的形成以及教師的職業(yè)成熟[11]。

3.1.2 建立穩(wěn)定通訊網(wǎng)絡

晉江洪水預警報系統(tǒng)多年的運行情況表明采用單一的通訊信道很難保證數(shù)據(jù)信息的連續(xù)穩(wěn)定獲取，在數(shù)據(jù)通訊上應選擇多種通訊方法、復合組網(wǎng)的形式，通訊方式的選擇結合實際應用情況，主要考慮以下方面：

（1）超短波通訊應用于晉江洪水預警報系統(tǒng)已有 10 多年，從多年的運行情況來看，同頻干擾問題已得到有效解決，且信號傳輸穩(wěn)定，誤碼率符合通訊要求；超短波通訊網(wǎng)絡屬于自建系統(tǒng)，獨立性好，通訊網(wǎng)絡的每個環(huán)節(jié)都由自己掌控，信息傳輸流程一目了然，不受制約，同時多年運行的經(jīng)驗積累，無論在系統(tǒng)使用或維護上都已得心應手。

（2）GPRS 的實時在線、高速傳輸、快捷登錄符合遙測系統(tǒng)快速及時的特點，隨著移動通信部門網(wǎng)絡基站不斷建設，GPRS 信號已基本覆蓋全市，資費也不斷下調(diào)，適合應用在晉江洪水預警報系統(tǒng)中。

（3）目前全市大中型水庫庫區(qū)都建有接收站，負責接收庫區(qū)站點數(shù)據(jù)信息并進行存儲，而電信部門的寬帶業(yè)務也都已經(jīng)發(fā)展到各水庫，可以利用庫區(qū)接收站和電信寬帶線路實現(xiàn)庫區(qū)站點數(shù)據(jù)的傳輸。

因此選擇超短波、移動 GPRS 和電信 PSTN 寬帶業(yè)務作為通訊方式。

在組網(wǎng)形式上從站點數(shù)據(jù)傳送方式分為超短波和 GPRS 2 個方面，超短波方式組網(wǎng)要盡量避免通過中繼轉發(fā)，減少對中繼的依賴，提高信息傳送穩(wěn)定性（如潮位站點位于沿海，地勢平坦，基本無阻擋，可通過超短波直接傳送至中心或分中心站；水庫站點可以發(fā)送到各自庫區(qū)接收站，通過電信寬帶送出數(shù)據(jù)）；GPRS 組網(wǎng)方式通過移動運營商網(wǎng)絡組成 GPRS 專網(wǎng)，隔離外部干擾。系統(tǒng)通訊組網(wǎng)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)通訊組網(wǎng)

在工作體制上，超短波仍然沿用自報式體制，即遙測站點所采集數(shù)據(jù)有增量變化就進行傳送；GPRS 采用定時報送加閥值加報體制，即一般情況下遙測站按照一定的時間間隔（如10、30 min 或 1 h，可隨時設定）定時打包發(fā)送數(shù)據(jù)，當采集參數(shù)變化超過設定閥值時（暴雨或超警戒水位情況）立即發(fā)送所采集到的信息。超短波、GPRS 同時運行，數(shù)據(jù)經(jīng) 2 個通訊網(wǎng)絡傳送，中心、分中心分別接受，數(shù)據(jù)接收存貯時間以站點信息時標為準，因為站點用 1 套傳感器采集參數(shù)，只是通過超短波和 GPRS 這 2 個通訊信道分別傳數(shù)，所以超短波數(shù)據(jù)庫和 GPRS 數(shù)據(jù)庫擁有時間相同、參數(shù)一致的數(shù)據(jù)，超短波數(shù)據(jù)庫作為主數(shù)據(jù)庫，GPRS 數(shù)據(jù)庫作為備用數(shù)據(jù)庫，當前臺查詢終端發(fā)出查詢請求，后臺數(shù)據(jù)庫響應后首先從超短波數(shù)據(jù)庫中調(diào)取數(shù)據(jù)，搜索不到符合條件數(shù)據(jù)再轉到 GPRS 數(shù)據(jù)庫中搜索，補充超短波數(shù)據(jù)庫中缺漏的數(shù)據(jù)發(fā)送給前臺查詢終端。

3.2 構建數(shù)據(jù)分布式存貯

為增強整個晉江洪水預警報系統(tǒng)的健壯性，中心站、各分中心站、接收站點要建立起一條高速數(shù)據(jù)通道，實現(xiàn)他們之間互通互聯(lián)、互為備份，達到數(shù)據(jù)的分布式存貯，形成數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡，防止中心站、各個分中心站、接收站點系統(tǒng)崩潰后數(shù)據(jù)的丟失。在通道物理連接方面可以考慮專線或互聯(lián)網(wǎng)連接，專線費用昂貴但速率、安全性高；互聯(lián)網(wǎng)不需專門線路鋪設費用，容易實現(xiàn)，但易受攻擊。目前中心站與各分中心站已經(jīng)實現(xiàn)專線互聯(lián)，其他接收站點可通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，但要加強安全措施系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡連接如圖3 所示。在數(shù)據(jù)傳輸方面重點考慮系統(tǒng)的智能性、冗余性、一致性、安全性，通過建立下載列表、設立信息時標、加強網(wǎng)絡安全措施實現(xiàn)這些系統(tǒng)功能：

圖3 數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡

（1）建立下載列表，按照安全、高效原則制定站點下載源的優(yōu)先次序。中心站、分中心站專線互聯(lián)，安全性高。中心站存貯完整的站點數(shù)據(jù)，分中心站存儲區(qū)域性數(shù)據(jù)，其他接收站點存貯數(shù)據(jù)量最少，從數(shù)據(jù)從屬關系來看，其他接收站點的存貯數(shù)據(jù)是分中心站數(shù)據(jù)的子集，而分中心站的存貯數(shù)據(jù)是中心站數(shù)據(jù)的子集，因此中心站的下載優(yōu)先次序為先分中心站后其他接收站，分中心站下載優(yōu)先次序為先中心站后其他接收站，其他接收站點下載優(yōu)先次序為先分中心站后中心站。

（2）設立信息時標，按照數(shù)據(jù)發(fā)送時間確定數(shù)據(jù)的唯一性。每個遙測站點都有設備內(nèi)部運行時鐘，通過 GPRS 校時確保系統(tǒng)所有站點時間的統(tǒng)一性，中心站、分中心站等接收站點以數(shù)據(jù)發(fā)送時間為準確定信息時標，在數(shù)據(jù)下載和數(shù)據(jù)比對時，根據(jù)這個信息時標進行數(shù)據(jù)比較，剔除重復數(shù)據(jù)，修正錯誤信息，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)冗余性和一致性。

（3）加強網(wǎng)絡安全措施，通過防火墻、殺毒軟件等軟硬件措施防止外部網(wǎng)絡攻擊、病毒侵襲，通過設置權限和頁面提醒防止數(shù)據(jù)修改和刪除等內(nèi)部誤操作，確保系統(tǒng)安全。

3.3 構建應急維護網(wǎng)絡

系統(tǒng)設備穩(wěn)定可靠離不開維護管理的支持，規(guī)范、細致的維護工作是確保洪水預警報系統(tǒng)平穩(wěn)運行的保障，要從制度上加以落實，構建維護管理網(wǎng)絡，將站點按區(qū)域進行劃分，把維護管理任務逐級分解到各個縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及各水利工程管理處，使各級單位對各站點的管理輻射范圍更趨合理，確保緊急搶修任務的迅速及時；建立起維護管理支持平臺，統(tǒng)籌安排站點維護搶修任務和分配備品備件資源，對管理工作形成支撐。

4 結語

洪水預警報系統(tǒng)運用于防汛抗災中已經(jīng)顯示出快測快報的優(yōu)勢特點，為指揮決策提供重要的數(shù)據(jù)參考，保持其正常平穩(wěn)運行至關重要，要充分利用不斷發(fā)展的先進通訊技術對系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡進行優(yōu)化與完善，整合分散的信息數(shù)據(jù)，形成完整的數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡，實現(xiàn)資源共享，從多方面采取措施確保數(shù)據(jù)信息連續(xù)、及時、有效獲取。

[1]姚永熙，水文儀器與水利水文自動化[M]. 南京：河海大學出版社，2010，8.