GPRS水情自動測控系統

當前水安全和水資源問題已經成為社會和經濟發展中的重要因素。建立兼顧防災和水資源優化管理的保障系統，是現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害所引發的突發事故，其危害巨大，因此研究水情安全監控、預測系統，通過對水情及堤壩安全的動態監控、預報、及時發現事故尤其是突發事故先兆，迅速做出反應，實時給予決策支持并實施自動控制，為工程和相關地區提供安全保障；為管理部門提供多層次信息管理和決策支持手段，在兼顧防災水資源優化調度基礎上實現水資源可持續利用，充分發揮水利工程的效益。

水情自動測報系統是采用現代科技對水文信息進行實時遙測、傳送和處理的專門技術，是有效解決江河流域及水庫洪水預報、防洪調度及水資源合理利用的先進手段。提高了水情測報速度和洪水預報精度，改變了以往僅靠人工測量水情數據的落后狀況，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濟運行以及水資源合理利用等方面都能發揮重大作用。

水情自動測報監測系統主要由中心控制站、手機、現場傳感器（雨量計、水位計等）、廈門瑞申自動化公司提供的數據采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、水情監測軟件組成。

（系統拓撲圖）

1、中心控制站：

a、中心控制站服務器采用固定IP地址，當監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適用監控點數在200個左右的）。

b、中心監控站服務器采用動態IP地址（可以申請花生殼軟件采用域名的方式），當監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適合監控點數在幾十個左右的）。

中心控制站實時通過GPRS網絡接收各遙測站上報的水文數據，對數據進行檢查、存貯、顯示、打印等處理，向所有遙測站發送控制命令，包括控制每天發送次數、校時等，按設定的時段間隔，計算出各雨量站的時段雨量值，統計上報數據的次數及工作狀態，檢索數據。遙測站的主要任務是自動實時采集、存貯雨量及水位數據，按設定的時間及時間間隔通過GPRS網絡向中心控制站傳送水文數據。

2、監控點 RS6011G+SIM卡

瑞申RS6011G GPRS RTU產品介紹

（1）、GPRS傳輸特點

基于水情分布點多面廣，其遠程采集大多仍沿用有線傳輸方式，線路維護量很大。由于電話線公用，通訊時經常發生沖突，既影響了數據的傳輸也對水調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、穩定的運行也有一定的影響。為保證傳輸質量，若采用專線方式，投資成本太高；采用GPRS無線數字網的通訊方式，很好地解決了遠程水情信息采集的瓶頸問題。

GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展起來的一種承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS拋棄了傳統的獨占電路交換模式，采用分組交換技術，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171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達到了100%，在邊遠地區也達到了80%以上，實際應用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合遠程監測行業的通信需求，完全取代過去傳統的有線、MODEM、X.25、數傳電臺、短信等通信方式。

GPRS無線數據傳輸具備如下特點：

a、可靠性高：

　　與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不干擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統數傳電臺的多機頻段“碰撞”現象。

b、實時性強：

　　GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

c、監控范圍廣：

　　GPRS網絡已經實現全國范圍內覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網絡覆蓋是最好的。

d、系統建設成本低：

　　由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。

e、系統運營成本低：

　　采用GPRS公網通信，全國范圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了系統的低成本通信。

f、可對各監測點儀器設備進行遠程控制：

　　通過GPRS雙向系統還可實現對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態報告、開關等控制功能，并可進行系統遠程在線升級。

g、系統的傳輸容量，擴容性能好：

　　能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由于系統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監測中心可輕松支持幾千個現場采集點的通信接入。

h、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：

雖然與遠在千里的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設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, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電臺小得多。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據量不會超過5M。

（2）、基本原理:

通過RS—485總線將數字傳感器（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，構成現場監控單元。瑞申無線測控終端內置：CPU模塊、數據存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數據通信模塊?？涩F場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數據，然后直接通過GPRS無線模塊將現場數據與遠程控制中心連接，將采集數據實時發送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。 通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對水情要素如水位、雨量、流量等環境數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監控外，系統還可實現遠程手機報警，并通過用戶手機遠程控制現場設備。

（3）、功能特點：

◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；

◎ 采用超低功耗高性能的嵌入式處理器，數據采樣精度小于2‰；

◎ 內嵌看門狗，不死機，掉線自動恢復；

◎ 配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量采集、脈沖信號輸入、繼電器控制輸出等；

◎ 繼電器可設置報警聯動；

◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS協議）方式的用戶數據接口，可接入電子式傳感器、PLC等各種設備；

◎ 短信數據傳輸或GPRS實時在線傳輸方式；

◎ GPRS 遠程在線設置和短信息遠程設置功能；

◎ 支持終端遠程進入休眠模式，并可用多種方式喚醒；

◎ 監控中心及手機遠程控制現場設備；

◎ 可向用戶設定的手機發送短信報警信息；

◎ 模擬量分時段報警；

◎ 用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；

◎ 內設工業時鐘，精確記時；

◎ 自動定時上報和事件觸發上報功能；

◎ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；

◎ 板載工業級GSM/GPRS通信模塊，方便用戶選擇GSM/GPRS組網方式；

◎ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其他軟件連接；

（RS6011G產品拓撲圖）

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置，并具有數字濾波功能；

◎定期采集滲漏量、壩體位移、浸潤線等壩體性態信息；

◎具備定時自報功能，按預先設置的定時時間間隔（可任意設置），向中心站發送當前的水位、雨量數據，同時包括測站站號、時間、電池電壓、報文類型等參數；

◎在規定的時段內水位變幅以及降雨量超過設定值時，具備短信、軟件報警功能。

◎數據庫查詢（分類、統計、表格生成）

◎設備結構簡單、維護方便、具有很好的防濕、防雷擊、抗暴風等能力，能在惡劣的天氣環境下和無人值守情況下正常運行。

2、特點

◎雨量、水位觀測全面實現自動觀測，長期自記和固態存儲，為資料整編計算機化創造了條件，減輕職工勞動強度，提高了資料整編質量。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。

◎測驗設施設備改造、完善后，提高了測驗質量，收集的測驗數據量多且更加精確、可靠、為水利工程建設和水資源優化配置、水環境保護提供更加可靠的資料；為地方經濟建設服務。

◎報汛手段更加科學、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確及時，并得到快速處理，實現作業預報計算機化。改變了手工作業預報的落后狀態，使作業時間縮短，預報精度提高；預見期增長能為各級防汛指揮部門提供更加及時、準確、全面、直觀的雨水情信息和預報結果，爭取抗洪搶險時間，減少人民生命財產損失，將取得極大的社會和經濟效益。

整套系統具有可靠性高，讀識方便，數據實時性好等優點。建成后的水情水位自動測報系統可為堤壩防洪調度決策提供及時、準確的科學依據。今后，隨著建設的不斷進展和水情測報系統的完善，水情測報系統將極大地增強水利部門對各水庫水情的監測能力，為領導的決策提供科學依據，為防洪度汛、興利除害發揮出更大的作用。