GPRS水情自动测报系统

前言：

　　当前水安全和水资源问题已经成为社会和经济发展中的重要因素。建立兼顾防灾和水资源优化管理的保障系统，是现代水利和水利工程管理的需要。安全问题特别是因洪水等自然灾害所引发的突发事故，其危害巨大，因此研究水情安全监控、预测系统，通过对水情及堤坝安全的动态监控、预报、及时发现事故尤其是突发事故先兆，迅速做出反应，实时给予决策支持并实施自动控制，为工程和相关地区提供安全保障;为管理部门提供多层次信息管理和决策支持手段，在兼顾防灾水资源优化调度基础上实现水资源可持续利用，充分发挥水利工程的效益。

　　水情自动测报系统是采用现代科技对水文信息进行实时遥测、传送和处理的专门技术，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段。提高了水情测报速度和洪水预报精度，改变了以往仅靠人工测量水情数据的落后状况，扩大了水情测报范围，对江河流域及水库安全度汛和电厂经济运行以及水资源合理利用等方面都能发挥重大作用。

系统组成：

　　水情自动测报监测系统主要由中心控制站、手机、现场传感器（雨量计、水位计等）、厦门瑞申自动化公司提供的数据采集、传输、控制于一体的RS6011GGPRSRTU、水情监测软件组成。

（系统拓扑图）

　　1、中心控制站：

　　a、中心控制站服务器采用固定IP地址，当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适用监控点数在200个左右的）。

　　b、中心监控站服务器采用动态IP地址（可以申请花生壳软件采用域名的方式），当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适合监控点数在几十个左右的）。

　　中心控制站实时通过GPRS网络接收各遥测站上报的水文数据，对数据进行检查、存贮、显示、打印等处理，向所有遥测站发送控制命令，包括控制每天发送次数、校时等，按设定的时段间隔，计算出各雨量站的时段雨量值，统计上报数据的次数及工作状态，检索数据。遥测站的主要任务是自动实时采集、存贮雨量及水位数据，按设定的时间及时间间隔通过GPRS网络向中心控制站传送水文数据。

　　2、监控点RS6011G+SIM卡

　　瑞申RS6011GGPRSRTU产品介绍

　　（1）、GPRS传输特点

　　基于水情分布点多面广，其远程采集大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对水调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，若采用专线方式，投资成本太高;采用GPRS无线数字网的通讯方式，很好地解决了远程水情信息采集的瓶颈问题。

　　GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽最高可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS覆盖范围在中心城市几乎达到了100%，在边远地区也达到了80%以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合远程监测行业的通信需求，完全取代过去传统的有线、MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。

　　GPRS无线数据传输具备如下特点：

　　a、可靠性高：

　　与SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

　　b、实时性强：

　　GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

　　c、监控范围广：

　　GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。

　　d、系统建设成本低：

　　由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低;也免去了网络维护费用。

　　e、系统运营成本低：

　　采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用,GPRS网络可按数据实际通信流量计费，（1分-3分/1K字节），也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

　　f、可对各监测点仪器设备进行远程控制：

　　通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。

　　g、系统的传输容量，扩容性能好：

　　能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要;由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。

　　h、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：

　　虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当,平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

　　移动SIM卡正常资费：10元包20M/月20元包50M/月若60秒传输一次的话每个月数据量不会超过5M。

　　（2）、基本原理:

　　通过RS—485总线将数字传感器（也可采用模拟输出传感器）与瑞申无线智能测控终端连为一体，构成现场监控单元。瑞申无线测控终端内置：CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对水情要素如水位、雨量、流量等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场设备。

　　（3）、功能特点：

　　◎采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本;

　　◎采用超低功耗高性能的嵌入式处理器，数据采样精度小于2‰;

　　◎内嵌看门狗，不死机，掉线自动恢复;

　　◎配备多种接口资源：包括模拟信号采集、开关量采集、脉冲信号输入、继电器控制输出等;

　　◎继电器可设置报警联动;

　　◎支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS协议）方式的用户数据接口，可接入电子式传感器、PLC等各种设备;

　　◎短信数据传输或GPRS实时在线传输方式;

　　◎GPRS远程在线设置和短信息远程设置功能;

　　◎支持终端远程进入休眠模式，并可用多种方式唤醒;

　　◎监控中心及手机远程控制现场设备;

　　◎可向用户设定的手机发送短信报警信息;

　　◎模拟量分时段报警;

　　◎用户可以编程的量程转换和报警上下限设定;

　　◎内设工业时钟，精确记时;

　　◎自动定时上报和事件触发上报功能;

　　◎内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索;

　　◎板载工业级GSM/GPRS通信模块，方便用户选择GSM/GPRS组网方式;

　　◎提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其他软件连接;

（RS6011G产品拓扑图）

系统功能特点

　　1、功能

　　◎具备水位、雨量自动采集功能，能自动采集到水位计1cm的水位变化值和1mm的降雨量，水位采样间隔可编程设置，并具有数字滤波功能;

　　◎定期采集渗漏量、坝体位移、浸润线等坝体性态信息;

　　◎具备定时自报功能，按预先设置的定时时间间隔（可任意设置），向中心站发送当前的水位、雨量数据，同时包括测站站号、时间、电池电压、报文类型等参数;

　　◎在规定的时段内水位变幅以及降雨量超过设定值时，具备短信、软件报警功能。

　　◎数据库查询（分类、统计、表格生成）

　　◎设备结构简单、维护方便、具有很好的防湿、防雷击、抗暴风等能力，能在恶劣的天气环境下和无人值守情况下正常运行。

　　2、特点

　　◎雨量、水位观测全面实现自动观测，长期自记和固态存储，为资料整编计算机化创造了条件，减轻职工劳动强度，提高了资料整编质量。从根本上解决长期以来水情拍报与资料整编成果不一致的问题。

　　◎测验设施设备改造、完善后，提高了测验质量，收集的测验数据量多且更加精确、可靠、为水利工程建设和水资源优化配置、水环境保护提供更加可靠的资料;为地方经济建设服务。

　　◎报汛手段更加科学、可靠，水情信息量有较大增加，传输时间明显缩短，抗干扰能力提高，信息差错率大幅降低。

　　◎采用先进的报汛通信手段后，实时水情信息将有明显增加，流域面上的实时雨水情更加准确及时，并得到快速处理，实现作业预报计算机化。改变了手工作业预报的落后状态，使作业时间缩短，预报精度提高;预见期增长能为各级防汛指挥部门提供更加及时、准确、全面、直观的雨水情信息和预报结果，争取抗洪抢险时间，减少人民生命财产损失，将取得极大的社会和经济效益。

结束语：

　　整套系统具有可靠性高，读识方便，数据实时性好等优点。建成后的水情水位自动测报系统可为堤坝防洪调度决策提供及时、准确的科学依据。今后，随着建设的不断进展和水情测报系统的完善，水情测报系统将极大地增强水利部门对各水库水情的监测能力，为领导的决策提供科学依据，为防洪度汛、兴利除害发挥出更大的作用。