大庆地区防洪工程自动测报系统现状与改造设想

栗端付，吕振彪，姜 涛

(1.大庆地区防洪工程管理处，黑龙江大庆163311;2.齐齐哈尔市水政监察支队，黑龙江齐齐哈尔161006)

1 大庆地区防洪工程自动测报系统现状

大庆地区防洪工程自动测报系统主要包括明青坡地水文自动测报系统。

明青坡地水文自动测报系统主要是监测、采集明青坡地来水的遥测雨量自动测报系统。明青坡地位于大庆地区防洪工程上游，是明青截流沟汇水流域，流域跨有明水、青冈、安达等市县，总控制面积2 161 km2。明青坡地是暴雨洪水多发区，洪水流经明青截流沟后汇入王花泡，它是大庆地区洪水主要来源之一。因此，该区的洪水监测是大庆地区防洪工作重点。

1.1 明青坡地水文自动测报系统的组成

明青坡地水文自动测报系统由1处中心站、2处中继站和21处遥测雨量站组成。1处中心站为调度中心，两处中继站为育林中继和明青交叉工程中继，21处遥测雨量站分布在依安、明水、青冈、安达等4个市县内。站点分布详见图1。

图1 明青坡地雨量站点系统配置图

1.2 系统的工程特点和基本功能

系统能准确及时的监测大庆地区主要洪水来源的明青坡地雨情，解决了明青坡地远离大庆，地域偏僻，常规水文观测无法监测雨情的老大难问题;及时收集流域内雨情信息，为王花泡滞洪区来水的洪水预报提供了可靠的雨情资料，使该滞洪区的洪水预报调度工作有了保障;系统采用雨情自动收集、自动传输、有雨即报的方案，实现了水情信息自动化，做到无人值守、有人监护;系统采用遥测平台设施，保证了遥测设置安全防盗、防雷电等破坏。

1.3 明青坡地水文自动测报系统工作原理

本系统是以超短波无线电信道为传输媒介的数传系统。中心站以下采用了自报式遥测体制，系统始终处于遥测站主动报送水情信息，中心站处于被动接收状态。雨量遥测站平时处于关机状态，在降雨量达到1 mm的变化时，自动打开发射机，把采集的实时数据经过一级中继站或一级中继站、二级中继站报送到中心站，中心站接到数据后经过软件处理进入计算机数据库，供洪水预报调度使用。具体工作原理见图2。

2 大庆地区防洪工程自动测报系统改造设想

由于近年来我国通信事业的迅猛发展，城市中增加了很多以超短波为主的通信网络，对明青坡地自动测报系统的中心站接收中继站数据造成了干扰，从而影响了遥测站数据的采集情况，降低了系统的可靠性。为此，对原有系统进行改造，主要对中继站和中心站之间通信方式进行改造。系统改造后运行模式如下:

2.1 通信组网方式

系统通信组网方式主要包括以下几点:

1)中心站与中继站之间采用GPRS数据业务作为主通信方式，短消息传送作为备用通信方式

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，是在GSM移动通信网络基础上发展起来的数据分组交换技术，具有较强的数据传输能力。

图2 系统工程原理图

首先GPRS采用多时隙传输数据，数传速率较高。各地网络配置情况不尽相同，因此GPRS实际数传速率视所占时隙数不同而不同。一般来说上行速率较低(20～40 Kbps左右)，下行速率相对较高(100 Kbps左右)。

其次GPRS传输数据费用低，对于测站分布密集，点数较多，通信次数频繁的遥测系统来说，采用GPRS方式传输数据相比采用短消息、卫星通信等方式传输数据要经济的多。

另外，对于水文上间断性的、频繁的小数据包传输，以及偶尔的大容量固态数据提取，GPRS都是非常好的选择。并且GPRS一般能在1秒之内恢复数据的重新传输。因此采用GPRS方式传输数据比较符合水文测报系统的应用。

各地的电路质量和网管不完全一致，为防止GPRS数据传输出现意外，本系统采取切换为短消息传输的备用通信方式。

2)为克服可能出现的数据瓶颈问题，中心站采用专线收发数据。

3)为防止专线线路故障，每个分中心配备一个GPRS/GSM通信模块，作为无线备用信道。

2.2 主备通信切换机制

遥测站每次测量完毕后，发送给中继站，中继站通过GPRS或短消息方式转发给中心站。发送数据的过程如下:

首先使GPRS/GSM通信单元上电，通信单元会按设定号码自动拨号登录到GPRS移动通信网中心，获得一个动态IP地址。同时通信单元根据设定的server地址和端口号，连接中心服务器，如果连接成功，中心即可获得该连接的有关信息，同时中继站也获得了连接成功的消息，此时就可以进行数据传输了。

中继站发送数据后，要等待中心站确认，如果在设定时间内未收到中心确认，则进行重发。若重发3次均未收到中心确认，则退出GPRS发送模式，转用短消息发送。

如果在设定时间内根本就不能成功连接中心服务器，则直接退出GPRS发送模式，转用短消息发送数据。利用短消息传输数据同样也采用确认机制，如果在设定时间内未能收到中心确认，则进行重发。若重发三次均未收到中心确认，则认为短消息传送失败。

若两种途径均未发送成功，则RTU存储本帧数据，等待通信单元下次上电时发送。GPRS传输方式中的中心确认，指的是中心软件发出的确认信息;

短消息传输方式中的中心确认，指的是中心通信模块收到短消息后移动网络对测站通信模块发出的确认。具体工作原理见图3。

图3 工作原理图

3 结语

经过改造后的自动测报系统，能够避免其他无线电设施对中心站的影响。由于传输数据使用公网，为管理维护也提供了极大的方便。采用双信道通信方式，大大提高了雨情信息采集传输的保证率，为大庆地区防洪工程安全度汛提供了技术保证。