基于S698—ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)探討

黃威

摘 要：多年來，水利自然災(zāi)害嚴(yán)重威脅著人們的生命安全，國家相關(guān)部門也開始注重水利工程的建設(shè)，加大了水利設(shè)施建設(shè)的投資力度。水文監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)機(jī)械管理的現(xiàn)代化技術(shù)，基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)對當(dāng)前水文現(xiàn)代化建設(shè)的重要作用，文章主要分析CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控，詳細(xì)分析水文監(jiān)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)及后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)兩大組成部分。

關(guān)鍵詞：S698-ECR；水文監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程智能控制儀 前言

水文現(xiàn)代化建設(shè)需要依靠先進(jìn)的技術(shù)，利用技術(shù)來采集、傳輸、處理、應(yīng)用及管理水文信息，提高其先進(jìn)性。水文建設(shè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵在于水文信息系統(tǒng)的建設(shè)，而水文監(jiān)測系統(tǒng)是水文信息系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。水文現(xiàn)代化建設(shè)作為水利信息的基礎(chǔ)，信息的有效傳輸非常重要，加強(qiáng)水利監(jiān)控現(xiàn)場的信息管理非常有必要，是實(shí)現(xiàn)信息快速有效傳輸?shù)年P(guān)鍵，水文建設(shè)的現(xiàn)代化技術(shù)對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有一定的推動力。現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)與后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)是S698-ECR水文監(jiān)控系統(tǒng)中的兩大重要內(nèi)容，這兩大系統(tǒng)都是通過CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信的，主要對河流及水庫進(jìn)行監(jiān)控管理。

1 現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)

現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)又被稱為遠(yuǎn)程智能控制儀，主要是接收相關(guān)采集設(shè)備所采集的水文信息，并將信息處理后進(jìn)行封裝，最后利用CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將處理后的信息發(fā)送到后臺數(shù)據(jù)中心，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)傳輸、查詢與顯示。

1.1 現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)的功能介紹

現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)具有信息采集、傳輸及處理的功能特點(diǎn)。采集功能主要表現(xiàn)為對雨量、水位、流量及閘位等水文數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，在利用CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)處理中心，最后由后臺數(shù)據(jù)中心來完成信息的處理工作?，F(xiàn)場終端系統(tǒng)控制功能還包括水庫閘門的控制功能、語音廣播控制功能及通航燈控制功能等。通過對水庫閘門及通航燈的智能控制來查詢閘門信息與通航燈信息，對閘門及通航燈的開關(guān)進(jìn)行控制；語音廣播控制功能主要體現(xiàn)為對下游船只提供語音廣播的預(yù)警功能[1]。

1.2 現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循一定的原則，在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)先進(jìn)性的同時(shí)還要確保其實(shí)用性、可靠性、安全性、準(zhǔn)確性及易維護(hù)的特點(diǎn)。

現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)采用圖形液晶對雨量、上下游水位及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間等水文信息進(jìn)行直觀顯示，采用低耗能的供電方式，確保其實(shí)用性。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮自動與手動兩種方式，以自動形式為主，確保當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)人工控制。所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用高性能的CPU，保證其穩(wěn)定性，水文測量終端采用RS-485現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要避免各系統(tǒng)之間的干擾，對電源與信號采取避雷保護(hù)措施，確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的安全性管理包括通信安全性與系統(tǒng)控制的安全性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮通信的抗干擾能力，同時(shí)還要對系統(tǒng)控制軟件進(jìn)行加密處理，設(shè)定操作權(quán)限，從而確保系統(tǒng)的安全性。信息采集與傳輸系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸時(shí)要確保其準(zhǔn)確性，采用可靠的系統(tǒng)軟件及時(shí)準(zhǔn)確地分析并處理信息。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該加強(qiáng)重視其維護(hù)工作，一旦發(fā)生故障可以隨時(shí)查看硬件的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的易維護(hù)。

2 后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)

2.1 后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)的組成部分

后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的信息服務(wù)系統(tǒng)。主要由數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及WEB網(wǎng)路服務(wù)器三大部分組成，數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)器主要是對現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢與監(jiān)控，數(shù)據(jù)服務(wù)器工作的重點(diǎn)是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫處理，WEB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器則是利用公共網(wǎng)絡(luò)對相關(guān)水文信息進(jìn)行更新、預(yù)測與分析。

2.2 系統(tǒng)功能

通過對實(shí)時(shí)雨量、流量及閘門等水文信息的接收、處理與轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，并按照國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)來建立遙測數(shù)據(jù)庫，完成原始數(shù)據(jù)的入庫工作。遙測出來的數(shù)據(jù)通過CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將所采集的信息全部匯聚到數(shù)據(jù)服務(wù)中心，然后將匯聚的信息進(jìn)行處理與分析，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，將處理后的信息發(fā)送到相關(guān)地區(qū)的水情中心，實(shí)現(xiàn)對信息的查詢、分析、發(fā)布等。

3 系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)是基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分，包括主控板、繼電器控制板、CDMA通信終端等，系統(tǒng)硬件的功能主要由遠(yuǎn)程智能控制儀來實(shí)現(xiàn)，從而完成水文信息數(shù)據(jù)的采集與傳輸工作。遠(yuǎn)程智能控制儀主要由主控箱與設(shè)備箱組成，其中主控箱包括CPU處理模塊、液晶顯示模塊、CDMA通信模塊、RS-485通信模塊、CPLD控制模塊、繼電器控制模塊及語音錄放模塊等[2]。主控箱中的的繼電器控制板主要是通過CPLD模塊控制接口設(shè)備箱的繼電器工作，接口設(shè)備箱能有效地控制水庫閘門及通航燈等水利設(shè)備，不過要靠繼電器外接端子來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)無線通信網(wǎng)絡(luò)或者主控箱出現(xiàn)故障時(shí)，后臺數(shù)據(jù)服務(wù)中心所發(fā)送的指令并不能正常到達(dá)接口設(shè)備箱，在接口設(shè)備箱中設(shè)置一個(gè)自動/手動的切換控制開關(guān)，在主控箱不能控制繼電器設(shè)備的情況下可以通過手動控制來完成工作，實(shí)現(xiàn)對水利設(shè)備的有效控制，提高系統(tǒng)的安全可靠性。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

現(xiàn)場終端控制程序（遠(yuǎn)程智能控制儀的控制程序）及后臺服務(wù)器的應(yīng)用程序是基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中的兩大重要內(nèi)容，數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性對水文監(jiān)控有很重要的影響作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能傳輸有利于提高水文監(jiān)控的有效性，在沒有人員值班的情況下也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常傳輸，從而保證后臺數(shù)據(jù)中心能正常接收現(xiàn)場終端的水文信息數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)水文信息數(shù)據(jù)入庫及網(wǎng)絡(luò)公布等多種應(yīng)用功能。遠(yuǎn)程智能控制儀的控制程序的設(shè)計(jì)是通過編寫現(xiàn)場終端與數(shù)據(jù)中心的通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對水文信息數(shù)據(jù)的采集與對水利設(shè)備的控制，后臺服務(wù)器的應(yīng)用程序主要是通過編寫數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)對各水利站點(diǎn)的管理。

3.2.1 現(xiàn)場終端程序設(shè)計(jì)。遠(yuǎn)程智能控制儀的控制程序的設(shè)計(jì)是采用模塊化的思路來進(jìn)行的，在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重于主控箱上的S698-ECR程序設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)之前應(yīng)該重點(diǎn)考慮其數(shù)據(jù)信息采集、傳輸功能，以及對水利設(shè)備的控制功能設(shè)計(jì)。現(xiàn)場終端程序的設(shè)計(jì)包括水文數(shù)據(jù)采集協(xié)議的編寫、現(xiàn)場控制端與后臺數(shù)據(jù)中心通信協(xié)議編寫。現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)主要是通過CDM通信模塊與后臺數(shù)據(jù)服務(wù)中心完成數(shù)據(jù)的交互，而后臺數(shù)據(jù)中心可以對現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)來發(fā)送水利設(shè)備查詢及閘門、通航燈、語音等控制命令。

3.2.2 后臺數(shù)據(jù)中心程序設(shè)計(jì)。后臺數(shù)據(jù)中心的主要功能與任務(wù)是接收并儲存信息，并對相關(guān)水利站點(diǎn)的水利設(shè)備進(jìn)行有效控制。后臺數(shù)據(jù)中心的程序設(shè)計(jì)包括對水文監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)、后臺數(shù)據(jù)庫的建立等。水文監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮包括水利設(shè)備管理、人力資源管理及水庫電站管理等內(nèi)容。后臺數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫的建立解決了軟件中通信模塊的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)水利設(shè)備的查詢，獲取水利設(shè)備及水電站的實(shí)時(shí)信息。

4 結(jié)束語

基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要結(jié)合當(dāng)?shù)厮膶?shí)際情況，綜合考慮現(xiàn)場終端控制系統(tǒng)與后臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)系統(tǒng)所需具備的各種功能。水文信息的采集與傳輸是進(jìn)行水利管理的前提，是做出準(zhǔn)確水文預(yù)報(bào)及防汛抗旱決策的重要依據(jù)。而基于S698-ECR的水文監(jiān)控系統(tǒng)是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的系統(tǒng)，能對相關(guān)水文信息進(jìn)行采集、輸送及處理，同時(shí)采用CDMA-IX無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對水文監(jiān)測站的數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而提高水情信息的準(zhǔn)確性與實(shí)用性等，加快我國水利現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]唐廣鳴.海河閘水文站水文監(jiān)控系統(tǒng)及運(yùn)行狀況[J].水利水文自動化，2012，16（02）：136-138.

[2]李云，楊玉峰，梅順良，等.基于GPRS的水文遙測監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010，11（06）：93-94.