GPRS通信在桃山水库水文自动测报系统中的应用

郭 治，于 龙

(黑龙江省桃山水库管理处，黑龙江 七台河154600)

0 前 言

桃山水库位于倭肯河干流中上游七台河市，是一座以防洪为主，兼顾城市供水、下游农业灌溉及养鱼等综合性大型水利枢工程［1］。主要担任工程要身安全和下游的防洪任务，通过该水库的调度，可保障七台河市及下游16个村屯、20 余万人，牡佳铁路、鹤大公路的安全。

水文数据远程传输是水库水文自动测报系统中重要的环节，实现远程数据传输的通信主要有超短波通信，有线PSTN 通信，GSM 通信，光纤通信及卫星通信等［2］。

近年来，GPRS 通信技术在水文自动测报中得到越来越多广泛应用。

1 GPRS 通信技术在水文自动测报中的特点

GPRS 即通用分组无线业务，是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的数据承载业务。GPRS 采用分组交换技术，按流量计费，高效传输高速或低速数据和信令。GPRS 传输速率大约在40kbps。它是一项高速数据处理的科技，能提供短信和数据通信两大功能。

由于GPRS 通信具有随时在线、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广、防雷效果好等特点，特别适用于传输量小低频度的监测数据使用。

桃山水库水文自动测报改工程中充分利用了GPRS 能适应全天候工作，网络覆盖广、传输速度快、安全性高、运行成本低、可靠性强、通信技术成熟等工作特性和广泛适用性，来进行雨量及水位监测的改造。

2 基于GPRS 通信技术的水文自动测报系统构成

桃山水库集水面积2 043 km2，多年平均径流量2.86 亿m3，多年平均降水500 ～550 mm，校核总库容为2.64 亿m3，兴利总库容0.98 亿m3［3］。

水情自动测报系统于2001年建成投入使用，根椐库区集水范围内地形、支流情况及水文站网布设原则，由1个调度中心站、1个中继站、2个入库水文站、1个出库水文站、16个单独雨量站组成。担任水库与上游流域水情的自动测报任务。

原系统以超短波无线通信形式对各水情数据自动发送到水库调度中心，通过水情预报调度软件处理，完成水情与洪水预报。鉴于此套系统维护困难、并受其它电台信号干扰，无数据补发机制［4－5］。

设备运行9 a已趋于老化。2010年对遥测系统实施GPRS 数据传输系统改造。至今已运行使用4 a，该系统采用多核微处理器技术，并采用模块化设计方案。

先进的多重抗干扰和防护技术保证了系统的可靠性，同时由于采用低功耗设计，故降低了系统维护成本［6－7］。所有遥测站都能在无人值守条件下完成工作。

2.1 系统组成

系统组成包括3个部分:

1)数据采集设备由雨量传感器、浮子式水位计组成。

2)遥测终端设备由数据采集处理器、GPRS 通信器、太阳能板、蓄电池、通讯口等设备组成。

3)调度中心服务器、数据接收器、数据库服务器及水情监测软件等设备组成。

2.2 数据传输方式

1)遥测终端将雨量传感器接受到的计量信号传换为计量数据，微电脑将数据打包后发到GPRS 模块，GPRS 模块将打包好的数据增加部分冗余码和校验码转换成适合在无线链路上传送的网络数据包信号，发送到移动通信网络［8－9］。

2)GPRS 模块中设置了调度中心站服务器的IP地址，通信终端登陆GPRS 网络后，自动连接到调度中心，向调度中心报告其IP 地址及水文遥测数据，并保持和维护数据链路的连接。GPRS 监测链路的连接情况，一旦发生异常，通信终端自动重新建立链路，数据中心和通信终端之间就可以通过IP 地址，通过UDPΠIP 协议进行双向通信，实现透明的可靠数据传输［10－11］。

2.3 人机界面

调度中心的服务器上安装GPRS 数据采集软件、GPRS 无线测报监测系统和水情信息监测系统。服务器中的GPRS 数据采集软件时接收读取GPRS 网络分发的遥测数据。

由GPRS 无线测报监测系统对接收来的水文数据进行分类、筛选和综合分析，然后完成对水文数据的运算处理以及储存备份后自动生成EXCEL 格式的报表。

处理过的水文数据传送到数据库中，水情信息监测软件可直接读取数据库中的水文数据通过显示器显示出相关水文信息。

2.4 遥测终端

遥测终端在无工作任务时除与网络保持连接外其它设备处于休眠状态。当雨量计发出雨量信息时，微型处理机立刻将遥测终端唤醒进入工作状态。数据采集处理器采集雨量、水位等信息，自行判断是否满足预设的条件。

如满足预设则将数据通过GPRS 模块发送到调度中心站。若不满足预设条件则再次进入休眠状态。

3 结 语

GPRS 模块发送水文数据时会产生移动通信流量，应注意雨量站出现故障提示。故障会造成水文数据大量补送，加大的移动通信流量而产生大量的通信费用。

因此应配有专人对遥测系统进行查看维护。避免SIM 卡号因欠费过期导致更换新卡加大现场维修次数所产生的关相费用。

GPRS 通信技术在水文数据遥测系统中具有信息采集快捷，通信范围广，维修费用低、维护简单等优点。

相信GPRS 通信技术会在水文通信中应用愈来愈广，也会带动水利事业进一步实现数字化管理发展目标。

［1］杜纪奎，于龙. 桃山水库水文数据测报系统的分析［J］.黑龙江水利科技，2012，40(03):328.

［2］冯公伟.GPRS 通信技术在水文自动测报系统中的应用［J］. 黑龙江水利科技，2014，42(04):166 －167.

［3］王宇航，高广峰. 水情自动遥测系统在桃山水库二期工程建设中的应用［J］. 黑龙江水利科技，2010，38(03):105 －107.

［4］刘泽文，王延乐，华小军，韩友平.GPRS 通信在水文自动测报系统中的应用［J］. 人民长江，2013，44(22):34 －35.

［5］刘双林，郑念发. 水文自动测报系统新技术及应用［J］.水科学与工程技术［J］.2009(01):42 －44.

［6］黄文辉. 水文测报系统应用中存在的问题及防汛减灾对策［J］. 甘肃水利水电技术，2011，47(05):19 －20.

［7］陆益，李刚. 水文自动测报系统中GPRS 通信技术的应用［J］. 黑龙江水利科技，2013，42(11):67 －69.

［8］王吉星. 利用GPRS 网络进行水情报汛的应用实践［J］.水利水文自动化，2005(01):14 －17.

［9］陈浙梁.GPRS 通信技术在水文自动测报系统中的应用［J］. 浙江水利科技，2008(02):21 －23.

［10］熊启龙，祝林.GPRS 技术在水文自动测报系统中的应用［J］. 治淮，2013(12):29 －30.

［11］周妍.GPRS 网络及在水文自动测报系统中的应用综述［J］. 黑龙江水利科技，2011，39(05):70 －71.