基于GPRS-GSM水雨情自动测报系统遥测站的功能设计

1、基于GPRS-GSM水雨情自动测报系统遥测站的功能设计2011年12月第32卷第12韶关学院?自然科学JournalofShaoguanUniversity?NaturalScienceDec.2011Vol_32No.12基于GPRS/GSM水雨情自动测报系统遥测站的功能设计石煌(广东省水文局潮州水文测报中心,广东潮州521000)摘要:水文实时水雨情遥测系统是关系到人民生活和生活安全的生产系统.系统要求可靠稳定,遥测站采集数据要求准确完整.本文阐述了遥测系统YCZ一2A一101型遥测终端机连接水位,流量,雨量,潮位,风向,风速,气压,温湿度等传感器组成遥测站的工作原理,基本功能和遥测设备在

2、实际应用中的运行情况及维护.关键词:遥测系统;遥测站工作原理;基本功能;设备维护中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1O¨.75348(2叭1)12002104广东省的地理位置,地形,气候和河流水系特点,决定了这里会频发由暴雨引发的洪涝和山洪灾害.要想降低暴雨洪水灾害的威胁,除提高水利工程防洪标准外,还要加强非工程措施的建设,强化监测力度,加快水情信息的采集过程,提高水文预报的精度,增长洪水预见期等手段.水文遥测系统的建设能全面提高水情信息采集时效和密度,提升水文的暴雨洪水监测能力.系统利用传感,通信,计算机和网络等技术,完成流域或测区内固定及移动站点的降水量,蒸发量,水位

3、,流量,含沙量,潮位,风向,风速和水质等水文气象要素,以及闸门开度等数据的采集,传输和处理.采用移动通信公网GPRS/GSM的组网技术.系统主要由三大部分组成:遥测站(数据采集,发送设备);传输网络(移动公网);水情分中心(实时数据收发服务器,实时数据库服务器及用户控制操作界面等),见图1.YCZ一2A一101型遥测终端机以高性能微控制器为核心.具有众多传感器接口和多个通信接El,是集数据采集,显示,存储(配置大容量固态存储模块,有内置电池,保证存储2年以上的水位和雨量数据不丢失,为水情报汛与水文整编提供统一的数据源),通信和远程管理等功能于一体的智能遥测数字终端设备.可以通过PSTN,专线等

4、有线方式进行通信组网,也可通过短波,超短波,微波,GSM(短消息或数据业务),GPRS以及卫星通信(北斗卫星,海事卫星,VSAT,全图1遥测系统组网结构图收稿日期:201ll125作者简介:石煌(1971一),男,广东潮州人,广东省水文局潮州水文测报中心T程师,主要从事水文勘测,分析计算预报,水雨情自动测报系统维护等方面的研究.?22?韶关学院-自然科学2011钲线通,全球通)等无线方式进行通信组网.1遥测站的组成和工作原理1.1遥测站的组成遥测站是由101遥测终端机,水位,雨量,风向,风速,气压,温湿度等传感器,太阳能电池板,充电保护器,蓄电池和GPRS/GSM通信模块等组成,见图2.1.2

5、遥测站工作原理工作体制的定时自报和定量加报都属于遥测站自报方式,解决了水情自动报汛与暴雨自动加报的功能.遥测站采集到水位,流量,含沙量,潮位,风向,风速,气压,温湿度,雨量等数据可以通过两种方式传送到水情分中心.一种是通过GPRS信道以UDP或TCP数据包形式送到.另一种是通过GSM信道以短信数据包形式送到E1.第一条通道:通过移动接图2遥测站组成人网关接入移动租用的通信网(移动内部网),然后通过端局的路由将数据送到水情分中心的接入网关.此后数据通过水情分中心接入网关和交换机送达数据接收前置处理机.第二条通道:终端通过GSM信道以短信方式将数据传送到前置机.前置机通过手机模块接收数据.终端首先

6、选择GPRS方式传送数据,如不成功就通过短信方式传送.1.3遥测站的基本功能(1)遥测站平时报汛采用定时自报结合定量加报的方式.当满足自报或加报条件时测站自动把信息发回分中心.定时自报的时段值可设置,雨量加报阈值(2个)可设定.(2)雨量定时增量加报.遥测终端机定时在每小时第30min检测这30min里的雨量累积值和这30min内每10min的雨量累积值.将它们与设定的30min累积雨量加报阈值和10min累积雨量加报阈值相比较,只要其中有一个满足条件就立刻加报.(3)遥测站在每次定时报时,都会与中心站协商,根据中心站返回给它的回执而执行相应的操作(包括补发,固态数据提取,删除,参数修改,时钟

7、校正,关机等).当RTU收到固态取数命令后将相应日期的数据以GPRS方式发送至中心站.此过程为应答通信方式,RTU每次送出一个数据包.收到中心站确认后再发送下一个数据包.RTU和GPRS模块将保持上电,一直到远程任务结束.(4)RTU也具有现场提取固态数据的功能,当遥测站与中心站通信线路有故障或存在其他问题导致不能提取固态数据时,可以用笔记本电脑现场提取固态数据.(5)数据采集存储.雨量计每次翻斗触发遥测终端将降雨时间写入固态存储模块,并使雨量累计值增量.水位数据每5min采集一次,并将采集到的水位值写入固态存储模块,配置大容量同态存储模块.保证报汛与整编数据的一致性.(6)实现远程批量提取或

8、删除固态存储数据,并远程修改参数,包括:定时自报时段值,目的地址,水位第12期石煌:基于GPRS/GSM水雨情自动测报系统遥测站的功能设计.23.加报阈值,雨量加报阈值,定时唤醒后的开机保持时问长度,时钟等.(7)具备补发数据功能.如果由于各种原因造成分中心未能正常接收到遥测站信息,那么在系统恢复正常后,遥测站将自动补发分中心漏收的数据,确保了数据的完整性.(8)遥测终端具有增量口,频率口,并行口,串行口以及ADC输人口,可实现对水位,雨量,风向,风速,气压,温度,湿度等多参数的采集,方便系统扩充.(9)提供测试状态,保证在设备检修和维护时产生的水位和雨量等数据不进入固态存储区,且数据到达分中

9、心时.该数据只显示而不存储.2遥测设备运行情况及维护(1)由于移动网络信号覆盖不稳定有时会造成RTU无法把水情信息发送出去,因此,需要加强与移动公司沟通,及时将遥测站现场网络信号反馈到移动公司.2007年9月27日中心没有收到揭阳普宁大坪遥测站水情信息,经过现场检修,发现RTU正常.这是网络信号不稳定造成的数据不能正常发送.相关人员及时与移动公司联系,移动公司技术人员赴现场检修网络,增强了网络信号,才使RTU数据发送正常.(2)移动基站通过无线接口与GPRS/GSM通信模块相接,进行无线发送,接收.基站故障则不能连接到GPRS/GSM通信模块.以免造成遥测站无法发送水情信息.2008年1月28

10、日陆丰市双沛遥测站因附近基站故障,水情中心收不到该站点数据,经移动公司技术人员排除基站故障,遥测站的数据才能正常发送.(3)SIM卡损坏造成数据发送不出.SIN卡基本上是一张符合ISO(开放系统互连)标准的智慧磁卡,其中包含与用户有关的无线接口的信息,也包括鉴权和加密的信息,系统是通过SIM卡来识别用户,SIM卡坏则GPRS/GSM模块无法连接到移动公司网络.2007年11月29日潮安县赤凤站就出现了上述情况,更换SIM卡后信息才得以正常发送.(4)设备被雷击,造成数据记录,发送中断.2007年6月7日陆丰县青年站,因雷电通过雨量信号线直接进入RTU击坏了主板,更换主板后仪器才正常运作.所以设

11、备的防雷措施也要加强.(5)RTU的接口板故障造成记录数据失真.2005年l2月5日中心监测到潮安县柏坑站日降雨量200多毫米,而邻站却无明显暴雨记录.相关人员赴现场检修后,发现系RTU接口板故障造成的数据失真.更换RTU接口板后,设备才记录正常.(6)RTU与其它设备共接水位传感器出现冲突问题.揭西县东桥园水文站RTU与固态仪器共用编码水位计采集水位数据,通过一个专用分线器连接到RTU与固态仪器.本地读取到的RTU所采集的水位数据,大部分出现乱码及不完整,与实际水位值相差较大,不能用于整编.当不与固态仪器共接,RTU单独接上编码水位计.则RTU采集水位数据正常,与实际水位值相符.3结语灵活实

12、用的遥测站工作体制实现了水文数据采集的稳定和可靠,水情信息自动采集,本地存储,远程传输,解决了以前水位,自记雨量计设备落后,数据摘录费时,整编工作量大等问题.数据记录保存从纸介质转变为电介质,极大地方便了数据读取和存贮,提高了资料整编的工作效率.水情信息实时传输为抗洪抢险和洪水调度提供科学决策依据.?24?201l参考文献:1YCZ一2A一101型遥测终端机户手册.北京燕禹通信遥测新技术开发部2郭梯云,邬国扬,李建东.移动通信M.西安:西安电子科技大学出版社,2005AnalysisonfunctionanddesignfortelemetrystationofGPRS/GSMwaterand

13、rainingautomaticsystemofdatacollectionandtransmissionSHIHuang(ChaozhouHydrologicalForecastCenter,GuangdongHydrologicalBureau,Chaozhou521000,Guangdong,China)Abstract:HydrologicaltelemetrysystemofwaterandrainingdatacollectionandtransmissionhasbigrelationwithpeopleSlifeandsafly.Thissystemshouldbereliab

14、leandstable.Datacollectedbytelemetrystationshouldbecompleteandaccurate.ThisthesisexplainshowtheTelemetryterminalmeter(telemetrysystemstyleNo.YCZ-2A一101)connectswithwaterlevel,flowrate,rainfall,tidelevel,winddirection,windspeed,airpressure,humiture,com.posingofthetelemetrystation.Thewriterexplainstheoperationalprinci