1、基于無線網絡的水利監測系統淺析摘 要：簡要闡述了建設一體化無線水利監測系統的基礎架構，并對水利監測系統的現狀進行簡要分析；本文提出建設一體化的無線水利監測系統，是基于多系統無縫銜接協同工作以提高監測和預警的實時性和有效性，最后文章闡述了一種基于無線網絡水利監測系統的系統架構方案。關鍵詞：無線；RTU；GPRS ；水利；預警廣播；監測系統；平臺Analysis of a water monitoring system based on the mobile network Tang ShibinAbstract：Described a wireless water monitoring syst

2、em infrastructure, Analyzed the current water monitoring system status, This article proposed the intelligent water monitoring system should not construct single purpose system, It should think about the integration of different single purpose systems to provide the availability and real time action

3、. In the final chapter, the article described an integration of multi purpose wireless water monitoring system.Key words: Wireless; RTU; GPRS; Water; Early Warning broadcast; Monitoring system; Platform1引言我國版圖遼闊，河流、湖泊、水庫眾多，自然條件復雜并且是一個自然災害頻繁的國家，對于水利的建設有著悠久的歷史，大禹治水的事跡更是廣為傳播，對于一個農業大國，水利的建設更是“三農”的命脈。近些年

4、來，國家對水利建設的投資也不斷加大，據前瞻產業研究院發布的2013-2017年中國水利工程行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告資料顯示，2013年我國水利建設投資總共落實4397億元，其中中央投資1408億元、地方投資2989億元，相較于2006年的794億元，增長了5倍多，為水利行業以及監測設備的研發和創新提供動力。由于各地氣候不一，河流、湖泊、水庫現狀不一，水系復雜，以致洪澇旱災頻發，水利工程建設管理和防汛抗旱任務極其繁重，建立合理、完善、高效的水利監測系統勢在必行。2目前水利監測系統現狀雖然我國水利建設在不斷的發展和進步，但是我國信息化起點比較低，對水利監測系統的整體統一規劃比較缺乏，水利

5、部門各分支機構對于系統的架構以及開發的標準沒有明確的定義，基于上述現狀勢必造成以下的問題：2.1 數據庫設計差異：每個系統開發商均針對業務系統進行數據庫的設計，而每個系統開發商設計各不相同，兩個相關聯的系統無法實現數據共享，或者要通過大量的系統升級才能實現共享；2.2 系統可維護、擴展性差：采集終端采集的數據需要發送到不同的數據中心，由于數據庫設計差異需要對數據進行處理，這就造成某個水利機構同時使用好幾套業務系統，由于系統架構、UI設計不一樣，每個業務都需要不同的專業人員進行維護；2.3 系統安全性差：由于一個水利部門同時使用幾套業務系統，賬號和密碼也有好幾套，致使用戶體驗較差，沒有統一的安全

6、認證授權系統進行賬號分配和授權，在信息安全方面比較薄弱；2.4 系統建設單一：單一的業務系統建設，致使服務目標也比較單一，各個業務系統的建設比較分散，數據庫以及業務平臺大多分散在各個不同的部門和地區，加上相互之間沒有信息共享機制，無法實現無縫銜接，這將導致不能完全發揮水利信息化建設的全部優勢，只有多系統的協同工作調度才能讓水利信息化建設發揮最大作用。3無線水利監測系統構建3.1 概述無線水利監測系統是指用于監視河流、湖泊、水庫等的水利運行情況，系統對采集終端的數據通過無線網絡發送到監控平臺，從而對這些數據進行分析，及時反應被監測水域的水文情況，為水利相關部門的工作提供參考，提前預警防范災害的發

7、生，減少人民群眾的財產損失以及生命安全的威脅。3.2 工作原理水利行業水文水利監測系統眾多，軟件架構設計以及軟件開發標準不一，但是其工作原理大同小異，當然也存在特殊的情況。大部分都是通過各種傳感器監測到被監控區域的水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸發、泥沙、冰凌、墑情、水質，溫度、濕度、風速、風向、水質、水流速、水量、視頻圖像或圖片等數字化信息，接著通過GPRS、CDMA、3G等無線網絡傳輸到監控中心，再通過數據分析和處理后存儲至數據庫中，最后通過業務平臺進行預警。3.3 系統結構3.4 系統組成無線水利監測系統由監測中心、通信網絡、監測設備，測量設備、水文水利監測系統，預警廣播信息平臺、LED

8、預警信息平臺七部分組成。3.4.1 監測中心l 業務平臺服務器：用于部署業務平臺的服務器。l 數據庫服務器：用于存儲業務平臺的數據庫的服務器。l 通信服務軟件：用于監測設備與業務平臺的交互，遠程監測及控制設備以及數據信息接收和存儲，是前端設備與業務平臺的通信橋梁。l 業務平臺：水文水利監測系統、預警廣播發布系統、LED內容發布系統等。3.4.2通信網絡目前通信網絡主要分為GPRS、CDMA、北斗衛星、光纖網絡等方式。通信網絡選擇分析：1）在國內GPRS網絡覆蓋較好；2）CDMA技術優于GPRS，但是由于它的網絡覆蓋率不高，有的地區仍無法使用；3）北斗衛星通信方式目前屬于試點階段；4）光纖網絡主

9、要用于重點水利工程，費用較大。綜合考慮成本、便利性等因素，目前應用較多的是GPRS、CDMA、3G等無線網絡，具體采用何種網絡還需要根據項目實際情況靈活選擇。3.4.3 監測設備監測設備（RTU）負責通過測量設備進行監測數據的采集、預警、控制以及數據的存儲和傳輸。3.4.4 測量設備測量設備指的是水位計、雨量計、溫度傳感器、風速儀、流量計等。隨著水利行業的迅速發展，就水位計這一測量設備就有以下種類：浮子式水位計、光纖水位計、跟蹤式水位計、壓力式水位計、聲波式水位計，種類不一樣實現原理各有不同。3.4.5預警廣播信息平臺預警廣播信息平臺是將水利監測系統的預警信息通過無線網絡發送至預警終端，后者接

10、收信息轉換為語音信號后，自動開啟音頻放大器和本地高音喇叭，使預警信息在極短時間內在各地市及鄉鎮及時廣播預警，通過預警廣播，群眾可以在最短時間內了解情況，面對災害做出疏散轉移等措施，提高了預警的實時有效性；預警廣播不僅可以接收水文災害的預警，同時也可以為國土、林業、消防、教育、衛生等相關部門在地震、地質災害、森林火險、化工事故等災害發生時，通過該平臺接口發布預警信息。3.4.6 LED預警信息平臺LED預警信息平臺就是實時動態將預警信息顯示在LED屏，工作人員無需進入業務系統就可以直觀了解當前的水文情況和預警信息，目前主要應用于氣象預警，防汛會議，汛期監控等。3.5 應用案例該應用案例應用在廣西

11、柳州，根據國家編制大綱要求，結合該地區用戶的需求，此方案為水利防汛部門建設并實施了基于無線網絡的一體化水利防汛監測系統；整個系統由通信監控中心，通信網絡、水文水利監測系統，預警廣播信息平臺、LED信息發布平臺五大部分組成，網絡拓撲結構如下：在整個系統中，采集和傳輸終端均采用GSM/GPRS通信網絡，GSM/GPRS網絡由于網絡覆蓋好，信號穩定的優點，在小數據傳輸的工業應用中得到了廣泛應用，但是由于其采用的2.5G傳輸技術，網絡帶寬較小，延時較大，傳輸的可靠性純粹依賴網絡難以得到可靠保證，在本系統中，終端與平臺之間的通信采用了類TCP滑動窗口機制一方面可以確保數據傳輸的可靠性，同時也能提升數據傳

12、輸的速率，這對于確保系統的穩定性和傳輸效率起到至關重要的作用。水文水利監測系統的采用BS架構建設，主要是對水雨情的監測，數據報表分析，閥值報警，遠程設備操作等等，實施中根據該地區的需求以及參照國家建設監測站建設的標準進行建設，安裝了自動、人工或簡易的雨量站、水位站，在需要重點監測的監測點建設了視頻監控設備進行監控以及設置了圖像的定時上傳；預警廣播信息平臺，采用BS架構建設，可以通過短信，電話語音也可以通過局域網以及Internet網絡使用預警廣播信息平臺進行多種模式的預警操作；LED信息發布平臺，采用BS架構建設，可以通過短信或者Internet網絡的方式對報警信息，雨水情信息進行LED屏幕直

13、觀顯示，為防汛會議，汛期監控起到重要作用；一體化防汛監測系統建設完成后，在汛期提供了良好的保障，得到了用戶的肯定，目前系統還在不斷的升級和優化，在滿足編制大綱的基礎上，更進一步的完善了功能，更貼近客戶的實際應用和需求。4結束語本文提出的無線水利監測系統，考慮了水文監測信息采集，傳輸，分析，預警及預警信息多種發布方式，是一套綜合的監測預警方案，在一定程度上可以提高系統集成度，解決本文前面闡述的目前通用系統的一些問題。我國的水利建設任重道遠，建設一體化快捷的水利監測系統，形成合理布局，功能完善、適應經濟社會發展需求、滿足水庫監測，水資源管理、防汛抗旱、城市防洪、河道監測、地下水、水生態需要的各類監測站網體系，能更有效地發揮水利信息化建設的重要作用，通過規范各平臺接口及系統的