基于S698—ECR的水文監控系統探討

黃威

摘 要：多年來，水利自然災害嚴重威脅著人們的生命安全，國家相關部門也開始注重水利工程的建設，加大了水利設施建設的投資力度。水文監測是實現機械管理的現代化技術，基于S698-ECR的水文監控系統對當前水文現代化建設的重要作用，文章主要分析CDMA-IX無線網絡技術對基于S698-ECR的水文監控系統進行數據采集與遠程監控，詳細分析水文監控系統中的現場終端控制系統及后臺數據中心服務系統兩大組成部分。

關鍵詞：S698-ECR；水文監控系統；遠程智能控制儀 前言

水文現代化建設需要依靠先進的技術，利用技術來采集、傳輸、處理、應用及管理水文信息，提高其先進性。水文建設現代化的關鍵在于水文信息系統的建設，而水文監測系統是水文信息系統中的關鍵部分。水文現代化建設作為水利信息的基礎，信息的有效傳輸非常重要，加強水利監控現場的信息管理非常有必要，是實現信息快速有效傳輸的關鍵，水文建設的現代化技術對經濟的發展具有一定的推動力。現場終端控制系統與后臺數據中心服務系統是S698-ECR水文監控系統中的兩大重要內容，這兩大系統都是通過CDMA-IX無線網絡技術來實現實時通信的，主要對河流及水庫進行監控管理。

1 現場終端控制系統

現場終端控制系統又被稱為遠程智能控制儀，主要是接收相關采集設備所采集的水文信息，并將信息處理后進行封裝，最后利用CDMA-IX無線網絡技術將處理后的信息發送到后臺數據中心，在很大程度上實現了信息的實時傳輸、查詢與顯示。

1.1 現場終端控制系統的功能介紹

現場終端控制系統具有信息采集、傳輸及處理的功能特點。采集功能主要表現為對雨量、水位、流量及閘位等水文數據進行自動采集，在利用CDMA-IX無線網絡技術的基礎上將采集到的數據傳輸到后臺數據處理中心，最后由后臺數據中心來完成信息的處理工作。現場終端系統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進行控制；語音廣播控制功能主要體現為對下游船只提供語音廣播的預警功能[1]。

1.2 現場終端控制系統的設計原則

現場終端控制系統的設計需要遵循一定的原則，在實現設計先進性的同時還要確保其實用性、可靠性、安全性、準確性及易維護的特點。

現場終端控制系統采用圖形液晶對雨量、上下游水位及標準時間等水文信息進行直觀顯示，采用低耗能的供電方式，確保其實用性。該系統設計時應綜合考慮自動與手動兩種方式，以自動形式為主，確保當系統出現故障時能實現人工控制。所以在進行系統設計時應采用高性能的CPU，保證其穩定性，水文測量終端采用RS-485現場總線結構，同時還要避免各系統之間的干擾，對電源與信號采取避雷保護措施，確保系統的可靠性。系統的安全性管理包括通信安全性與系統控制的安全性，在進行設計時要考慮通信的抗干擾能力，同時還要對系統控制軟件進行加密處理，設定操作權限，從而確保系統的安全性。信息采集與傳輸系統在進行數據采集與傳輸時要確保其準確性，采用可靠的系統軟件及時準確地分析并處理信息。在進行系統設計時還應該加強重視其維護工作，一旦發生故障可以隨時查看硬件的工作狀態，實現對系統的易維護。

2 后臺數據中心服務系統

2.1 后臺數據中心服務系統的組成部分

后臺數據中心服務系統是集計算機技術、數據庫技術及網絡技術于一體的信息服務系統。主要由數據收發服務器、數據庫服務器及WEB網路服務器三大部分組成，數據收發服務器主要是對現場監控系統運行狀態進行實時查詢與監控，數據服務器工作的重點是對原始數據進行入庫處理，WEB網絡服務器則是利用公共網絡對相關水文信息進行更新、預測與分析。

2.2 系統功能

通過對實時雨量、流量及閘門等水文信息的接收、處理與轉發來實現系統的功能，并按照國家防汛抗旱指揮系統中的數據庫結構來建立遙測數據庫，完成原始數據的入庫工作。遙測出來的數據通過CDMA-IX無線網絡技術將所采集的信息全部匯聚到數據服務中心，然后將匯聚的信息進行處理與分析，利用計算機實現數據的遠程傳輸，將處理后的信息發送到相關地區的水情中心，實現對信息的查詢、分析、發布等。

3 系統硬件及軟件設計

3.1 系統硬件設計

現場終端控制系統是基于S698-ECR的水文監控系統的硬件部分，包括主控板、繼電器控制板、CDMA通信終端等，系統硬件的功能主要由遠程智能控制儀來實現，從而完成水文信息數據的采集與傳輸工作。遠程智能控制儀主要由主控箱與設備箱組成，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模塊控制接口設備箱的繼電器工作，接口設備箱能有效地控制水庫閘門及通航燈等水利設備，不過要靠繼電器外接端子來實現。當無線通信網絡或者主控箱出現故障時，后臺數據服務中心所發送的指令并不能正常到達接口設備箱，在接口設備箱中設置一個自動/手動的切換控制開關，在主控箱不能控制繼電器設備的情況下可以通過手動控制來完成工作，實現對水利設備的有效控制，提高系統的安全可靠性。

3.2 系統軟件設計

現場終端控制程序（遠程智能控制儀的控制程序）及后臺服務器的應用程序是基于S698-ECR的水文監控系統的軟件設計中的兩大重要內容，數據采集、傳輸的準確性與實時性對水文監控有很重要的影響作用，實現數據的智能傳輸有利于提高水文監控的有效性，在沒有人員值班的情況下也能實現數據的正常傳輸，從而保證后臺數據中心能正常接收現場終端的水文信息數據，最終實現水文信息數據入庫及網絡公布等多種應用功能。遠程智能控制儀的控制程序的設計是通過編寫現場終端與數據中心的通信協議來實現對水文信息數據的采集與對水利設備的控制，后臺服務器的應用程序主要是通過編寫數據庫的應用程序來實現后臺數據中心系統對各水利站點的管理。

3.2.1 現場終端程序設計。遠程智能控制儀的控制程序的設計是采用模塊化的思路來進行的，在進行程序設計時，應著重于主控箱上的S698-ECR程序設計，在設計之前應該重點考慮其數據信息采集、傳輸功能，以及對水利設備的控制功能設計。現場終端程序的設計包括水文數據采集協議的編寫、現場控制端與后臺數據中心通信協議編寫。現場終端控制系統主要是通過CDM通信模塊與后臺數據服務中心完成數據的交互，而后臺數據中心可以對現場終端控制系統來發送水利設備查詢及閘門、通航燈、語音等控制命令。

3.2.2 后臺數據中心程序設計。后臺數據中心的主要功能與任務是接收并儲存信息，并對相關水利站點的水利設備進行有效控制。后臺數據中心的程序設計包括對水文監控系統數據的設計、后臺數據庫的建立等。水文監控系統數據庫的設計應綜合考慮包括水利設備管理、人力資源管理及水庫電站管理等內容。后臺數據中心數據庫的建立解決了軟件中通信模塊的參數設置，實現水利設備的查詢，獲取水利設備及水電站的實時信息。

4 結束語

基于S698-ECR的水文監控系統設計需要結合當地水利的實際情況，綜合考慮現場終端控制系統與后臺數據中心服務系統所需具備的各種功能。水文信息的采集與傳輸是進行水利管理的前提，是做出準確水文預報及防汛抗旱決策的重要依據。而基于S698-ECR的水文監控系統是綜合計算機技術、通信技術及網絡技術于一體的系統，能對相關水文信息進行采集、輸送及處理，同時采用CDMA-IX無線網絡技術可以實現對水文監測站的數據采集與遠程監控，從而提高水情信息的準確性與實用性等，加快我國水利現代化建設的進程。

參考文獻

[1]唐廣鳴.海河閘水文站水文監控系統及運行狀況[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的水文遙測監控系統[J].儀表技術與傳感器，2010，11（06）：93-94.