GPRS通信在桃山水庫水文自動測報系統中的應用

郭 治，于 龍

(黑龍江省桃山水庫管理處，黑龍江 七臺河154600)

0 前 言

桃山水庫位于倭肯河干流中上游七臺河市，是一座以防洪為主，兼顧城市供水、下游農業灌溉及養魚等綜合性大型水利樞工程［1］。主要擔任工程要身安全和下游的防洪任務，通過該水庫的調度，可保障七臺河市及下游16個村屯、20 余萬人，牡佳鐵路、鶴大公路的安全。

水文數據遠程傳輸是水庫水文自動測報系統中重要的環節，實現遠程數據傳輸的通信主要有超短波通信，有線PSTN 通信，GSM 通信，光纖通信及衛星通信等［2］。

近年來，GPRS 通信技術在水文自動測報中得到越來越多廣泛應用。

1 GPRS 通信技術在水文自動測報中的特點

GPRS 即通用分組無線業務，是在現有GSM 系統上發展出來的一種新的數據承載業務。GPRS 采用分組交換技術，按流量計費，高效傳輸高速或低速數據和信令。GPRS 傳輸速率大約在40kbps。它是一項高速數據處理的科技，能提供短信和數據通信兩大功能。

由于GPRS 通信具有隨時在線、不需撥號、價格便宜、覆蓋范圍廣、防雷效果好等特點，特別適用于傳輸量小低頻度的監測數據使用。

桃山水庫水文自動測報改工程中充分利用了GPRS 能適應全天候工作，網絡覆蓋廣、傳輸速度快、安全性高、運行成本低、可靠性強、通信技術成熟等工作特性和廣泛適用性，來進行雨量及水位監測的改造。

2 基于GPRS 通信技術的水文自動測報系統構成

桃山水庫集水面積2 043 km2，多年平均徑流量2.86 億m3，多年平均降水500 ～550 mm，校核總庫容為2.64 億m3，興利總庫容0.98 億m3［3］。

水情自動測報系統于2001年建成投入使用，根椐庫區集水范圍內地形、支流情況及水文站網布設原則，由1個調度中心站、1個中繼站、2個入庫水文站、1個出庫水文站、16個單獨雨量站組成。擔任水庫與上游流域水情的自動測報任務。

原系統以超短波無線通信形式對各水情數據自動發送到水庫調度中心，通過水情預報調度軟件處理，完成水情與洪水預報。鑒于此套系統維護困難、并受其它電臺信號干擾，無數據補發機制［4－5］。

設備運行9 a已趨于老化。2010年對遙測系統實施GPRS 數據傳輸系統改造。至今已運行使用4 a，該系統采用多核微處理器技術，并采用模塊化設計方案。

先進的多重抗干擾和防護技術保證了系統的可靠性，同時由于采用低功耗設計，故降低了系統維護成本［6－7］。所有遙測站都能在無人值守條件下完成工作。

2.1 系統組成

系統組成包括3個部分:

1)數據采集設備由雨量傳感器、浮子式水位計組成。

2)遙測終端設備由數據采集處理器、GPRS 通信器、太陽能板、蓄電池、通訊口等設備組成。

3)調度中心服務器、數據接收器、數據庫服務器及水情監測軟件等設備組成。

2.2 數據傳輸方式

1)遙測終端將雨量傳感器接受到的計量信號傳換為計量數據，微電腦將數據打包后發到GPRS 模塊，GPRS 模塊將打包好的數據增加部分冗余碼和校驗碼轉換成適合在無線鏈路上傳送的網絡數據包信號，發送到移動通信網絡［8－9］。

2)GPRS 模塊中設置了調度中心站服務器的IP地址，通信終端登陸GPRS 網絡后，自動連接到調度中心，向調度中心報告其IP 地址及水文遙測數據，并保持和維護數據鏈路的連接。GPRS 監測鏈路的連接情況，一旦發生異常，通信終端自動重新建立鏈路，數據中心和通信終端之間就可以通過IP 地址，通過UDPΠIP 協議進行雙向通信，實現透明的可靠數據傳輸［10－11］。

2.3 人機界面

調度中心的服務器上安裝GPRS 數據采集軟件、GPRS 無線測報監測系統和水情信息監測系統。服務器中的GPRS 數據采集軟件時接收讀取GPRS 網絡分發的遙測數據。

由GPRS 無線測報監測系統對接收來的水文數據進行分類、篩選和綜合分析，然后完成對水文數據的運算處理以及儲存備份后自動生成EXCEL 格式的報表。

處理過的水文數據傳送到數據庫中，水情信息監測軟件可直接讀取數據庫中的水文數據通過顯示器顯示出相關水文信息。

2.4 遙測終端

遙測終端在無工作任務時除與網絡保持連接外其它設備處于休眠狀態。當雨量計發出雨量信息時，微型處理機立刻將遙測終端喚醒進入工作狀態。數據采集處理器采集雨量、水位等信息，自行判斷是否滿足預設的條件。

如滿足預設則將數據通過GPRS 模塊發送到調度中心站。若不滿足預設條件則再次進入休眠狀態。

3 結 語

GPRS 模塊發送水文數據時會產生移動通信流量，應注意雨量站出現故障提示。故障會造成水文數據大量補送，加大的移動通信流量而產生大量的通信費用。

因此應配有專人對遙測系統進行查看維護。避免SIM 卡號因欠費過期導致更換新卡加大現場維修次數所產生的關相費用。

GPRS 通信技術在水文數據遙測系統中具有信息采集快捷，通信范圍廣，維修費用低、維護簡單等優點。

相信GPRS 通信技術會在水文通信中應用愈來愈廣，也會帶動水利事業進一步實現數字化管理發展目標。

［1］杜紀奎，于龍. 桃山水庫水文數據測報系統的分析［J］.黑龍江水利科技，2012，40(03):328.

［2］馮公偉.GPRS 通信技術在水文自動測報系統中的應用［J］. 黑龍江水利科技，2014，42(04):166 －167.

［3］王宇航，高廣峰. 水情自動遙測系統在桃山水庫二期工程建設中的應用［J］. 黑龍江水利科技，2010，38(03):105 －107.

［4］劉澤文，王延樂，華小軍，韓友平.GPRS 通信在水文自動測報系統中的應用［J］. 人民長江，2013，44(22):34 －35.

［5］劉雙林，鄭念發. 水文自動測報系統新技術及應用［J］.水科學與工程技術［J］.2009(01):42 －44.

［6］黃文輝. 水文測報系統應用中存在的問題及防汛減災對策［J］. 甘肅水利水電技術，2011，47(05):19 －20.

［7］陸益，李剛. 水文自動測報系統中GPRS 通信技術的應用［J］. 黑龍江水利科技，2013，42(11):67 －69.

［8］王吉星. 利用GPRS 網絡進行水情報汛的應用實踐［J］.水利水文自動化，2005(01):14 －17.

［9］陳浙梁.GPRS 通信技術在水文自動測報系統中的應用［J］. 浙江水利科技，2008(02):21 －23.

［10］熊啟龍，祝林.GPRS 技術在水文自動測報系統中的應用［J］. 治淮，2013(12):29 －30.

［11］周妍.GPRS 網絡及在水文自動測報系統中的應用綜述［J］. 黑龍江水利科技，2011，39(05):70 －71.