大慶地區防洪工程自動測報系統現狀與改造設想

栗端付，呂振彪，姜 濤

(1.大慶地區防洪工程管理處，黑龍江大慶163311;2.齊齊哈爾市水政監察支隊，黑龍江齊齊哈爾161006)

1 大慶地區防洪工程自動測報系統現狀

大慶地區防洪工程自動測報系統主要包括明青坡地水文自動測報系統。

明青坡地水文自動測報系統主要是監測、采集明青坡地來水的遙測雨量自動測報系統。明青坡地位于大慶地區防洪工程上游，是明青截流溝匯水流域，流域跨有明水、青岡、安達等市縣，總控制面積2 161 km2。明青坡地是暴雨洪水多發區，洪水流經明青截流溝后匯入王花泡，它是大慶地區洪水主要來源之一。因此，該區的洪水監測是大慶地區防洪工作重點。

1.1 明青坡地水文自動測報系統的組成

明青坡地水文自動測報系統由1處中心站、2處中繼站和21處遙測雨量站組成。1處中心站為調度中心，兩處中繼站為育林中繼和明青交叉工程中繼，21處遙測雨量站分布在依安、明水、青岡、安達等4個市縣內。站點分布詳見圖1。

圖1 明青坡地雨量站點系統配置圖

1.2 系統的工程特點和基本功能

系統能準確及時的監測大慶地區主要洪水來源的明青坡地雨情，解決了明青坡地遠離大慶，地域偏僻，常規水文觀測無法監測雨情的老大難問題;及時收集流域內雨情信息，為王花泡滯洪區來水的洪水預報提供了可靠的雨情資料，使該滯洪區的洪水預報調度工作有了保障;系統采用雨情自動收集、自動傳輸、有雨即報的方案，實現了水情信息自動化，做到無人值守、有人監護;系統采用遙測平臺設施，保證了遙測設置安全防盜、防雷電等破壞。

1.3 明青坡地水文自動測報系統工作原理

本系統是以超短波無線電信道為傳輸媒介的數傳系統。中心站以下采用了自報式遙測體制，系統始終處于遙測站主動報送水情信息，中心站處于被動接收狀態。雨量遙測站平時處于關機狀態，在降雨量達到1 mm的變化時，自動打開發射機，把采集的實時數據經過一級中繼站或一級中繼站、二級中繼站報送到中心站，中心站接到數據后經過軟件處理進入計算機數據庫，供洪水預報調度使用。具體工作原理見圖2。

2 大慶地區防洪工程自動測報系統改造設想

由于近年來我國通信事業的迅猛發展，城市中增加了很多以超短波為主的通信網絡，對明青坡地自動測報系統的中心站接收中繼站數據造成了干擾，從而影響了遙測站數據的采集情況，降低了系統的可靠性。為此，對原有系統進行改造，主要對中繼站和中心站之間通信方式進行改造。系統改造后運行模式如下:

2.1 通信組網方式

系統通信組網方式主要包括以下幾點:

1)中心站與中繼站之間采用GPRS數據業務作為主通信方式，短消息傳送作為備用通信方式

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，是在GSM移動通信網絡基礎上發展起來的數據分組交換技術，具有較強的數據傳輸能力。

圖2 系統工程原理圖

首先GPRS采用多時隙傳輸數據，數傳速率較高。各地網絡配置情況不盡相同，因此GPRS實際數傳速率視所占時隙數不同而不同。一般來說上行速率較低(20～40 Kbps左右)，下行速率相對較高(100 Kbps左右)。

其次GPRS傳輸數據費用低，對于測站分布密集，點數較多，通信次數頻繁的遙測系統來說，采用GPRS方式傳輸數據相比采用短消息、衛星通信等方式傳輸數據要經濟的多。

另外，對于水文上間斷性的、頻繁的小數據包傳輸，以及偶爾的大容量固態數據提取，GPRS都是非常好的選擇。并且GPRS一般能在1秒之內恢復數據的重新傳輸。因此采用GPRS方式傳輸數據比較符合水文測報系統的應用。

各地的電路質量和網管不完全一致，為防止GPRS數據傳輸出現意外，本系統采取切換為短消息傳輸的備用通信方式。

2)為克服可能出現的數據瓶頸問題，中心站采用專線收發數據。

3)為防止專線線路故障，每個分中心配備一個GPRS/GSM通信模塊，作為無線備用信道。

2.2 主備通信切換機制

遙測站每次測量完畢后，發送給中繼站，中繼站通過GPRS或短消息方式轉發給中心站。發送數據的過程如下:

首先使GPRS/GSM通信單元上電，通信單元會按設定號碼自動撥號登錄到GPRS移動通信網中心，獲得一個動態IP地址。同時通信單元根據設定的server地址和端口號，連接中心服務器，如果連接成功，中心即可獲得該連接的有關信息，同時中繼站也獲得了連接成功的消息，此時就可以進行數據傳輸了。

中繼站發送數據后，要等待中心站確認，如果在設定時間內未收到中心確認，則進行重發。若重發3次均未收到中心確認，則退出GPRS發送模式，轉用短消息發送。

如果在設定時間內根本就不能成功連接中心服務器，則直接退出GPRS發送模式，轉用短消息發送數據。利用短消息傳輸數據同樣也采用確認機制，如果在設定時間內未能收到中心確認，則進行重發。若重發三次均未收到中心確認，則認為短消息傳送失敗。

若兩種途徑均未發送成功，則RTU存儲本幀數據，等待通信單元下次上電時發送。GPRS傳輸方式中的中心確認，指的是中心軟件發出的確認信息;

短消息傳輸方式中的中心確認，指的是中心通信模塊收到短消息后移動網絡對測站通信模塊發出的確認。具體工作原理見圖3。

圖3 工作原理圖

3 結語

經過改造后的自動測報系統，能夠避免其他無線電設施對中心站的影響。由于傳輸數據使用公網，為管理維護也提供了極大的方便。采用雙信道通信方式，大大提高了雨情信息采集傳輸的保證率，為大慶地區防洪工程安全度汛提供了技術保證。