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GPRS 水情自動測控系統(tǒng)
前言：
當(dāng)前水安全和水資源問題已經(jīng)成為社會和經(jīng)濟發(fā)展中的重要因素。建立兼顧防災(zāi)和水資源優(yōu)化管理的保障系統(tǒng)，是現(xiàn)代水利和水利工程管理的需要。安全問題特別是因洪水等自然災(zāi)害所引發(fā)的突發(fā)事故，其危害巨大，因此研究水情安全監(jiān)控、預(yù)測系統(tǒng)，通過對水情及堤壩安全的動態(tài)監(jiān)控、預(yù)報、及時發(fā)現(xiàn)事故尤其是突發(fā)事故先兆，迅速做出反應(yīng)，實時給予決策支持并實施自動控制，為工程和相關(guān)地區(qū)提供安全保障；為管理部門提供多層次信息管理和決策支持手段，在兼顧防災(zāi)水資源優(yōu)化調(diào)度基礎(chǔ)上實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，充分發(fā)揮水利工程的效益。
水情自動測報系統(tǒng)是采用現(xiàn)代科技對水文信息進(jìn)行實時遙測、傳送和處理的專門技術(shù)，是有效解決江河流域及水庫洪水預(yù)報、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進(jìn)手段。提高了水情測報速度和洪水預(yù)報精度，改變了以往僅靠人工測量水情數(shù)據(jù)的落后狀況，擴大了水情測報范圍，對江河流域及水庫安全度汛和電廠經(jīng)濟運行以及水資源合理利用等方面都能發(fā)揮重大作用。
系統(tǒng)組成：
水情自動測報監(jiān)測系統(tǒng)主要由中心控制站、手機、現(xiàn)場傳感器（雨量計、水位計等）、廈門瑞申自動化公司提供的數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、水情監(jiān)測軟件組成。
（系統(tǒng)拓?fù)鋱D）
1、中心控制站：
a、中心控制站服務(wù)器采用固定IP地址，當(dāng)監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適用監(jiān)控點數(shù)在200個左右的）。
b、中心監(jiān)控站服務(wù)器采用動態(tài)IP地址（可以申請花生殼軟件采用域名的方式），當(dāng)監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適合監(jiān)控點數(shù)在幾十個左右的）。
中心控制站實時通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接收各遙測站上報的水文數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、存貯、顯示、打印等處理，向所有遙測站發(fā)送控制命令，包括控制每天發(fā)送次數(shù)、校時等，按設(shè)定的時段間隔，計算出各雨量站的時段雨量值，統(tǒng)計上報數(shù)據(jù)的次數(shù)及工作狀態(tài)，檢索數(shù)據(jù)。遙測站的主要任務(wù)是自動實時采集、存貯雨量及水位數(shù)據(jù)，按設(shè)定的時間及時間間隔通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向中心控制站傳送水文數(shù)據(jù)。
2、監(jiān)控點 RS6011G+SIM卡
瑞申RS6011G GPRS RTU產(chǎn)品介紹
（1）、GPRS傳輸特點
基于水情分布點多面廣，其遠(yuǎn)程采集大多仍沿用有線傳輸方式，線路維護(hù)量很大。由于電話線公用，通訊時經(jīng)常發(fā)生沖突，既影響了數(shù)據(jù)的傳輸也對水調(diào)部門的正常工作造成了干擾，并且此種方式對通訊部門程控交換機正常、穩(wěn)定的運行也有一定的影響。為保證傳輸質(zhì)量，若采用專線方式，投資成本太高；采用GPRS無線數(shù)字網(wǎng)的通訊方式，很好地解決了遠(yuǎn)程水情信息采集的瓶頸問題。
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá)171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了100%，在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了80%以上，實際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合遠(yuǎn)程監(jiān)測行業(yè)的通信需求，完全取代過去傳統(tǒng)的有線、MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等通信方式。
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸具備如下特點：
a、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。
b、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點之間快速，實時地進(jìn)行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
c、監(jiān)控范圍廣：
GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。
d、系統(tǒng)建設(shè)成本低：
由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備就即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費用。
e、系統(tǒng)運營成本低：
采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
f、可對各監(jiān)測點儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：
通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如：時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級。
g、系統(tǒng)的傳輸容量，擴容性能好：
能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴展性能，一個監(jiān)測中心可輕松支持幾千個現(xiàn)場采集點的通信接入。
h、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環(huán)境：
雖然與遠(yuǎn)在千里的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向通信，GPRS數(shù)傳設(shè)備在工作時卻只需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一臺普通GSM手機相當(dāng), 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統(tǒng)數(shù)傳電臺小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。
移動SIM卡正常資費：10元包20M/月 20元包50M/月 若60秒傳輸一次的話每個月數(shù)據(jù)量不會超過5M。
（2）、基本原理:
通過RS—485總線將數(shù)字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構(gòu)成現(xiàn)場監(jiān)控單元。瑞申無線測控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊。可現(xiàn)場接入多路模擬量、開關(guān)量、繼電器信號等數(shù)據(jù)，然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)實時發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。 通過該系統(tǒng)，即使在遠(yuǎn)離觀測現(xiàn)場的異地，也能方便地對水情要素如水位、雨量、流量等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、實時監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程手機報警，并通過用戶手機遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備。
（3）、功能特點：
◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；
◎ 采用超低功耗高性能的嵌入式處理器，數(shù)據(jù)采樣精度小于2‰；
◎ 內(nèi)嵌看門狗，不死機，掉線自動恢復(fù)；
◎ 配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關(guān)量采集、脈沖信號輸入、繼電器控制輸出等；
◎ 繼電器可設(shè)置報警聯(lián)動；
◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS協(xié)議）方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入電子式傳感器、PLC等各種設(shè)備；
◎ 短信數(shù)據(jù)傳輸或GPRS實時在線傳輸方式；
◎ GPRS 遠(yuǎn)程在線設(shè)置和短信息遠(yuǎn)程設(shè)置功能；
◎ 支持終端遠(yuǎn)程進(jìn)入休眠模式，并可用多種方式喚醒；
◎ 監(jiān)控中心及手機遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備；
◎ 可向用戶設(shè)定的手機發(fā)送短信報警信息；
◎ 模擬量分時段報警；
◎ 用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報警上下限設(shè)定；
◎ 內(nèi)設(shè)工業(yè)時鐘，精確記時；
◎ 自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；
◎ 內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；
◎ 板載工業(yè)級GSM/GPRS通信模塊，方便用戶選擇GSM/GPRS組網(wǎng)方式；
◎ 提供用戶設(shè)置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其他軟件連接；
（RS6011G產(chǎn)品拓?fù)鋱D）
基本功能特點
1、功能
◎具備水位、雨量自動采集功能，能自動采集到水位計1cm的水位變化值和1mm的降雨量，水位采樣間隔可編程設(shè)置，并具有數(shù)字濾波功能；
◎定期采集滲漏量、壩體位移、浸潤線等壩體性態(tài)信息；
◎具備定時自報功能，按預(yù)先設(shè)置的定時時間間隔（可任意設(shè)置），向中心站發(fā)送當(dāng)前的水位、雨量數(shù)據(jù)，同時包括測站站號、時間、電池電壓、報文類型等參數(shù)；
◎在規(guī)定的時段內(nèi)水位變幅以及降雨量超過設(shè)定值時，具備短信、軟件報警功能。
◎數(shù)據(jù)庫查詢（分類、統(tǒng)計、表格生成）
◎設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、具有很好的防濕、防雷擊、抗暴風(fēng)等能力，能在惡劣的天氣環(huán)境下和無人值守情況下正常運行。
2、特點
◎雨量、水位觀測全面實現(xiàn)自動觀測，長期自記和固態(tài)存儲，為資料整編計算機化創(chuàng)造了條件，減輕職工勞動強度，提高了資料整編質(zhì)量。從根本上解決長期以來水情拍報與資料整編成果不一致的問題。
◎測驗設(shè)施設(shè)備改造、完善后，提高了測驗質(zhì)量，收集的測驗數(shù)據(jù)量多且更加精確、可靠、為水利工程建設(shè)和水資源優(yōu)化配置、水環(huán)境保護(hù)提供更加可靠的資料；為地方經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。
◎報汛手段更加科學(xué)、可靠，水情信息量有較大增加，傳輸時間明顯縮短，抗干擾能力提高，信息差錯率大幅降低。
◎采用先進(jìn)的報汛通信手段后，實時水情信息將有明顯增加，流域面上的實時雨水情更加準(zhǔn)確及時，并得到快速處理，實現(xiàn)作業(yè)預(yù)報計算機化。改變了手工作業(yè)預(yù)報的落后狀態(tài)，使作業(yè)時間縮短，預(yù)報精度提高；預(yù)見期增長能為各級防汛指揮部門提供更加及時、準(zhǔn)確、全面、直觀的雨水情信息和預(yù)報結(jié)果，爭取抗洪搶險時間，減少人民生命財產(chǎn)損失，將取得極大的社會和經(jīng)濟效益。
結(jié)束語：
整套系統(tǒng)具有可靠性高，讀識方便，數(shù)據(jù)實時性好等優(yōu)點。建成后的水情水位自動測報系統(tǒng)可為堤壩防洪調(diào)度決策提供及時、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。今后，隨著建設(shè)的不斷進(jìn)展和水情測報系統(tǒng)的完善，水情測報系統(tǒng)將極大地增強水利部門對各水庫水情的監(jiān)測能力，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供科學(xué)依據(jù)，為防洪度汛、興利除害發(fā)揮出更大的作用。
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