呂運(yùn)鋒

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GPRS技術(shù)在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

呂運(yùn)鋒

湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062

最近幾年，我國(guó)在大力發(fā)展水利事業(yè)，已經(jīng)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是信息技術(shù)在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛，也變得十分重要。根據(jù)多年研究，從GPRS技術(shù)的概念和特點(diǎn)入手，分析了基于GPRS技術(shù)水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的組成，研究了GPRS技術(shù)在南水北調(diào)中線工程漢江興隆水利樞紐水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)水情檢測(cè)、采集和傳輸，滿足不同水情狀態(tài)下的工作要求。

GPRS技術(shù)；水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)；應(yīng)用研究

隨著我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，基于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、GSM和GPRS技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)逐漸興起，特別是基于GPRS技術(shù)為核心的水情測(cè)報(bào)越來越重要，在水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。以前，我國(guó)水情監(jiān)測(cè)都是采用人工檢測(cè)的方法。這種方法水情檢測(cè)不準(zhǔn)確，容易造成安全問題，并且檢測(cè)實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。因此，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)水情檢測(cè)至關(guān)重要[1]。

1 GPRS技術(shù)工作特征

1.1 GPRS概念

GPRS（General Packet Radio Service）是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它可以向移動(dòng)用戶以分組交換的形式提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不僅提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，而且提供廣域的無限IP連接。GPRS通信具有“實(shí)時(shí)在線”“按量計(jì)費(fèi)”“快捷登錄”“高速傳輸”“自如切換”等優(yōu)點(diǎn)，適用于開通GPRS地區(qū)的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信組網(wǎng)，也可以說是GSM的延續(xù)。

1.2 GPRS技術(shù)的特點(diǎn)

GPRS是在GSM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，是一種基于各項(xiàng)技術(shù)為主的高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星定位實(shí)現(xiàn)信息的獲取和數(shù)據(jù)的通信交流。GPRS技術(shù)具有速度快、在線時(shí)間長(zhǎng)、操作方便、價(jià)格便宜、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，適合傳輸小、流量低頻次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本文的漢江興隆水庫(kù)采用了GPRS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水情監(jiān)測(cè)全天候、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，具有安全性高、速度快、成本低、可靠性好、范圍廣的特點(diǎn)，在我國(guó)已經(jīng)走在前列，對(duì)降水量和水位水情都有很好的檢測(cè)。

2 GPRS技術(shù)的系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)中心站

中心站主要承擔(dān)遙測(cè)數(shù)據(jù)的接收、處理、入庫(kù)，遙測(cè)站、中心站的運(yùn)行參數(shù)管理以及遙測(cè)信息發(fā)布等功能，并具有視頻信息接入、大屏信息顯示功能。

第一，具有接收數(shù)據(jù)和處理的功能，中心站可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取、實(shí)報(bào)和處理功能。

第二，中心站具有測(cè)報(bào)管理系統(tǒng)，尤其是在水文監(jiān)測(cè)方面，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和系統(tǒng)遙感的水文信息監(jiān)測(cè)。

第三，中心站數(shù)據(jù)管理功能。中心站數(shù)據(jù)管理主要有水文數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全管理兩方面。

第四，中心站信息查詢功能。中心站信息查詢功能主要有互聯(lián)網(wǎng)（含局域網(wǎng)）的Web遙測(cè)信息查詢等方面。

第五，告警功能。中心站系統(tǒng)具有報(bào)警功能。

2.2 遙測(cè)站

遙測(cè)站具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水情、現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程設(shè)置、雨量處置監(jiān)測(cè)、傳感器類別、水文采樣間隔、定時(shí)段次以及水位雨量變化和通信信道選擇等參數(shù)，以及自動(dòng)維護(hù)、報(bào)警、蓄電池欠壓中心報(bào)警的功能[2]。

首先，遙測(cè)站是一項(xiàng)縝密儀器裝置，能夠自動(dòng)采集、固定存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)，并且能夠隨機(jī)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)警，尤其是在參數(shù)設(shè)置讀取功能方面，具有人工置數(shù)功能以及設(shè)備故障和異常自動(dòng)報(bào)警功能。

其次，遙感站具有以下結(jié)構(gòu)：在遙感站功能劃分要求上，遙感站利用智能化遙測(cè)終端系統(tǒng)，通過配置水位、雨量傳感器、數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)編程功能、全數(shù)字化的測(cè)算、報(bào)警和控制化結(jié)構(gòu)，依靠太陽(yáng)能蓄電池進(jìn)行供電，適應(yīng)惡劣的環(huán)境。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 測(cè)報(bào)控一體化測(cè)站結(jié)構(gòu)框圖

2.3 GPRS通信網(wǎng)絡(luò)

GPRS（General Packet Radio Service）通信網(wǎng)絡(luò)是通用分組無線服務(wù)技術(shù)的簡(jiǎn)稱。它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，主要由運(yùn)營(yíng)商提供通信數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)到中心站數(shù)據(jù)服務(wù)器中。

3 GPRS技術(shù)在漢江興隆水利樞紐中的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 漢江興隆水利樞紐工程概況

漢江興隆水利樞紐工程位于漢江下游湖北省天門市和潛江境內(nèi)，是南水北調(diào)中線工程一期漢江中下游四項(xiàng)治理工程之一，主要任務(wù)以灌溉和航運(yùn)為主，同時(shí)兼顧發(fā)電功能。本單位工程位于潛江市高石碑鎮(zhèn)窯嶺村，東徑112°40′12″，北緯30°36′57″，是興隆水利樞紐工程的配套建設(shè)工程，其作用是為興隆水利樞紐工程的建設(shè)與運(yùn)行提供水情服務(wù)保障。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分析漢江興隆水利樞紐工程，水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩個(gè)遙感站點(diǎn)，由水情檢測(cè)中心站、分中心站以及無線網(wǎng)路等組成。遙感檢測(cè)站點(diǎn)有GPRS模塊、終端機(jī)、水位檢測(cè)傳感器、雨量傳感器、太陽(yáng)能和蓄電池組成。太陽(yáng)能和蓄電池提供電量，然后為終端機(jī)供電，傳感器則實(shí)時(shí)自動(dòng)采集水情和雨量，終端機(jī)則會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)功能，再利用GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸后，分站系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行規(guī)范化處理，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿橹行?，?shù)據(jù)入庫(kù)后，再根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)水情調(diào)度，中心站則會(huì)對(duì)各個(gè)站點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行檢查，對(duì)終端機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)修正、遠(yuǎn)程設(shè)定等。

3.3 系統(tǒng)配置分析

在水情檢測(cè)系統(tǒng)方面，要不斷提升系統(tǒng)配置，把關(guān)終端機(jī)。該水庫(kù)使用YDH-1終端機(jī)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控遙感數(shù)據(jù)，采用微處理器進(jìn)行遠(yuǎn)端設(shè)備的監(jiān)控。終端機(jī)不僅具有存儲(chǔ)功能，將一整年的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，還能夠提供下載和本地下載功能。另外，自動(dòng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)信息的發(fā)送任務(wù)，快速高效，工作狀態(tài)中，能夠自報(bào)數(shù)據(jù)，主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸完成后，中心站接收信息分析完成；回復(fù)后，再對(duì)參數(shù)加載和配置。終端機(jī)還帶有防干擾功能，宜采用光電隔離方式對(duì)信號(hào)屏蔽，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信

為了更好地保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)主要采用自報(bào)方式，同時(shí)兼顧應(yīng)答功能的混合工作機(jī)制，遙感站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用定時(shí)和事件自報(bào)方式相結(jié)合，并且能夠接受中心站指令，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理。根據(jù)對(duì)該水庫(kù)的勘察結(jié)果，漢江興隆水利樞紐主要的傳輸方式采用GPRS通信方式。通信組網(wǎng)的主要方式如下：

（1）壩上、壩下水位站直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站。

（2）中心站定時(shí)接收遙測(cè)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可通過遠(yuǎn)程方式直接讀取遙測(cè)站水情數(shù)據(jù)，同時(shí)也可通過視屏監(jiān)控人工校正水位數(shù)據(jù)[3]。

采用GPRS接入方式組建遙測(cè)系統(tǒng)時(shí)，中心站應(yīng)配備帶有固定IP的專線網(wǎng)絡(luò)。GPRS組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 GPRS組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

4 總結(jié)

通過對(duì)南水北調(diào)中線工程一期漢江興隆水利樞紐的分析，本文分析了GPRS技術(shù)在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，研究了系統(tǒng)相關(guān)組成和系統(tǒng)配置，得出了GPRS在數(shù)據(jù)傳輸和自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：GPRS技術(shù)能夠適用多種環(huán)境，可靠性非常高；GPRS通信技術(shù)是我國(guó)覆蓋率最高的移動(dòng)通信技術(shù)；基于GPRS移動(dòng)通信技術(shù)的水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)可以完全實(shí)現(xiàn)自主數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)，收發(fā)頻率高，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤低；抗干擾能力強(qiáng)等。隨著我國(guó)水利事業(yè)的不斷的發(fā)展，基于GPRS移動(dòng)通信技術(shù)的水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛。

[1]王德君，任麗榮，郭勇，等.GPRS通信技術(shù)在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2007（13）：204-205.

[2]秦森浩.關(guān)于天湖水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的探討[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2000（6）：50-52.

[3]朱成濤，丁義，王小峰，等.雅碧江流域水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2013（3）：76-78.

The Application of GPRS Technology in the Automatic Monitoring and Reporting System of Water Regime

LYU Yunfeng

Hubei Hanjiang Xinglong Water Control Bureau, Hubei Wuhan 430062

In recent years, our country has vigorously developed water conservancy business, and has been developing rapidly. Especially, information technology is becoming more and more widely used in automatic hydrological forecasting and reporting system, and has also become very important. According to many years of research, starting from the concept and characteristics of GPRS technology, the paper analyzes the composition of GPRS hydrological automatic forecast system based on GPRS technology, studies automatic measuring and reporting system applied in the South-to-North Water Diversion Project of Hanjiang River so as to realize the system of monitoring, collection and transmission, and meets different water condition under the work requirements.

GPRS technology; automatic monitoring and reporting system of water situation; application research

TV123；TN929.53

A

1009-6434（2017）11-0070-03