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水情自动测报系统设计分析

随着科学技术的发展,各行各业都在引入计算机技术、网络技术等多种信息技术,以实现自动化和信息化发展。而在水情信息化建设中,水情自动测报系统建设也是重要组成部分。通过设计水情自动测报系统,则能完成水情信息的自动采集和传输,从而对水情进行科学预测,继而为调度工作的开展提供支持。因此,相关人员还应加强对水情自动测报系统的设计研究,以便更好的推动水情信息化建设。

1GPRS技术概述

所谓的GPRS技术,其实就是无线服务技术的英文缩写,可以对GSM网络中为使用的信道进行利用,从而进行中速数据传递业务的提供。不同于以往的频道传输,GPRS采用封包形式进行数据传输,因此将以传输资料单位进行数据传输费用计算,传输速率能够达到56-114Kbps。从特点上来看,GPRS技术属于SGM系统的一种分组交换技术,能够进行无线IP连接业务的提供,所以可以借助IP0verPPP进行远程接入。从接入时间来看,采用该技术平均2s就能建立一个连接。此外,应用GPRS技术的用户始终处于在线状态,能够迅速完成数据访问。因此在小数据量的实时传输方面,GPRS技术具有显著的应用优势。

2基于GPRS技术的水情自动测报系统设计

2.1工程概况。某水库位于河流干流上,为防洪、供水大型水库,拥有1个中心站、2个分中心站和4个水文站,另外有1个水位站和13个雨量站。为实现水情自动测报管理,该省对省内各水情测报系统进行统一改造,利用YDH-1终端机进行雨量和水位遥测,并利用GPRS无线通信进行数据采集,然后将数据传送至分中心站进行统一分析。2.2系统结构设计。从水情自动测报系统结构上来看,该系统由25个遥测站、GPRS网络、水情中心和水情分中心构成。如图1所示,各遥测站配备有GPRS模块、YDH-1终端机、水位传感器、雨量传感器、太阳能板和蓄电池。利用蓄电池,则能对太阳能板收集的能量进行存储,然后为终端机供电。利用传感器,则能完成雨量和水位信息的自动采集,而终端机则能完成数据的自动存储,并利用GPRS模块进行数据传输[1]。完成数据接收后,分中心站会进行数据的规范化处理,然后将数据传输至水情中心。水情中心则会将数据存入数据库,并根据数据实现水情调度。在中心站,也可以完成各站状态的实时监测,并对各终端机参数进行远程设定。2.3系统配置分析。在系统配置上,首先还要做好终端机的选择。而使用YDH-1终端机进行数据遥测,能够利用微处理器进行远端设备的控制和监视。作为一种通用设备,其内部拥有固态存储器,能够将全年水情数据保存下来,并为数据的本地和远端下载提供支持。同时,其也能完成数据的定时发送,工作状态较为可靠。在工作制度上,其采用自报方式,及主动进行数据的发送[2]。而在完成数据发送后,其还要等待中心站的回复,在中心站确认信息已经接收后,可以进行参数的加载和配置。此外,该种终端机带有防干扰功能,能够采用光电隔离方式进行信号干扰的屏蔽,所以能够确保数据传输的准确性,并减少雷电对终端机的破坏。从网络配置上来看,系统采用光纤进行各站连接,并且完成了局域网的构建。在系统中,分中心为执行系统业务的主要结构,能够进行遥测站各种数据的接收、存储和预处理,并提供一些辅助决策信息,如供水预报等。在网络布局上,分中心配置了由分布式多微机构成的局域网,能够利用服务器或客户机进行多路数据终端的连接,从而获得GPRS系统数据。在实际操作中,分中心使用的是WindowsNTWorkstation4.0操作系统,拥有星型网络结构,网络遵循TCP/IP协议,使用的软件为YZJ9000水调软件包。从系统主要设备配置情况来看,系统采用了塔式服务器,型号为HPProliantML150G2,可以利用网卡进行数据传递,并实现数据共享[3]。此外,水情中心配置有YSK-1型终端,能够进行数据的实时传输,并向指定测站进行数据提取。利用该终端,可以进行控制命令的发送,从而实现对遥测终端的操纵。用于拥有调制解调器,该终端还可以进行双路信号接收和数据转发,并完成数据检查。除此以外,该终端拥有复位的功能,能够在系统出现软件故障时进行复位。2.4系统数据通信。从系统数据通信上来看,还要完成遥测数据通信网的构建。具体来讲,就是利用GPRS为遥测站到中心站数据传输的网络信道,并利用超短波通信作为备用信道。采用该种组网方式,则能在GPRS信道发生故障时确保系统数据能都得到正常传输。在实际进行数据传输时,遥测站会根据参数设置完成数据的定时发送,并利用GPRS进行采集数据的自动上传[4]。而在GPRS信道发生故障时,遥测站会自动完成信道切换,然后利用备用信道进行数据传输。在中心站进行确认信号的发送后,遥测站则能借助GPRS信道完成信号接收,并结束该次数据传输任务。未得到确认信号,遥测站会重新进行数据发送。在进行系统GPRS信道组网设计时,可以在GSM基础上进行空中接口的增设。采取该种模式,则能使系统具有无线分组交换功能,从而为用户提供分组IP连接业务。该种数据业务是建立在移动分组的基础上的,需要在GSM系统中进行GPRS服务节点、网关节点和分组控制单元的设计,并完成原有系统的软件升级。采用该种组网方式,能够使系统网络保持在线。只要设备处在开启状态,就能在3s内进行核心网络的登陆,并保持700-3000MS的时延。由于网络的核心设备依然在移动公司的机房中,所以能够保证系统数据传输的稳定性。即便存在信号较弱的位置,也可以通过完成信道自动切换加强数据传输,因此能够为系统稳定运行提供保障。因此从水情自动测报的系统数据流转情况来看,采取的是自下而上的形式进行数据的分级处理[5]。具体来讲,就是在在遥测站完成水情数据信息收集后,将完成数据初步处理,然后利用GPRS信道完成数据远程传输。而系统分中心则可以完成数据的接收和控制,并将数据上传至水情中心,然后进行数据的存储和发布。2.5系统功能分析。从系统功能组成上来看,系统可以进行雨水情信息的采集、转发和存储,并完成数据的预处理和分析,从而对水情进行合理预测。实际上,水位等信息的变化具有一定的历史规律,所以结合系统中存储的历史数据信息能够对一段时间内的水情变化进行判断,进而为水情工作的开展提供指导[6]。其次,利用系统,可以完成各种水情信息的查询,并进行各种报表的打印。通过合理进行参数设置,则可以利用系统完成特定区域或整个监测区域的水情参数的显示,并进行数据报表的打印,从而为相关工作的开展提供便利。此外,系统还能进行不同类型传感器的接入,从而实现系统功能的扩展。就目前来看,系统预留有多个接口,能够进行防汛指挥系统的连接,以用于实现防洪指挥[7]。最后,通过合理进行参数设置,还可以根据采集得到的水位和雨情信息进行报警。比如在水位测量值超过预先设置的限值时,系统就可以进行报警信号发送。2.6系统运行分析。如表1所示,为系统技术指标。系统将在900/1800MHz频段内工作,并且达到40kb/s数据传输速率,数据传输误码率则不超过10-5,平均无故障时间为20000小时。从系统运行情况来看,遥测站每天会在2、8、14、20时进行一次水情信息的报送,报送的信息中不仅包含雨量累计值和当前水位等信息,还包含为剩余数据等信息。而遥测站会进行水位和雨量的实时检测,并在水位在设定时间范围(6min)内产生0.5mm变化时进行数据上传,并进行报警信号的发送[8]。而在该时间内,如果雨量累计值超出1mm,系统也会进行报警信号的发送,并自动进行实时数据的上传。所以,系统雨量分辨力和水位分辨力分别为0.5mm和1mm。从系统通信上来看,其能够完成数据实时传输,并且数据传输费用较低,同时能够完成迅速组网,因此能够满足水情自动测报需求。

3结论

通过分析可以发现,采用GPRS进行水情自动测报系统的设计,能够完成水情信息的及时、准确采集,并且能够完成数据的可靠传输,从而为水情测报工作的开展提供技术保障。因此,相信随着相关技术的发展,GPRS技术将在水情测报方面得到更好的应用,进而有效推动水情测报工作的自动化发展。

作者:许佳 单位:新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局

参考文献:

[1]莫林玉.GPRS通信技术在张峰水库水情自动测报系统中的应用[J].中小企业管理与科技:下旬刊,2010(09):147-148.

[2]师宁焉.白石水库GPRS水情自动测报系统组成及关键技术综述[J].黑龙江水利科技,2014(06):91-93.

[3]李洪.浅析水情分中心自动测报系统通信的有效实现[J].技术与市场,2016(10):38-39.

[4]陈浙梁,姚东.北斗卫星通信技术在水情自动测报系统中的应用[J].浙江水利科技,2013(03):27-29.

[5]朱成涛,丁义,王小峰,等.雅砻江流域水情自动测报系统建设[J].水电站机电技术,2013(03):76-78.

[6]徐岩.GPRS技术在闹德海水库水情测报系统中的应用研究[J].黑龙江水利科技,2014(11):219-220.

[7]唐素娟,毛建峰,汤文.GPRS网络水情自动测报系统在碗窑水库的应用[J].大坝与安全,2011(02):14-16.

[8]殷永库.GPRS在王圪堵水库水情自动测报系统中的应用[J].通讯世界,2014(09):130-131.

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