吕运锋



GPRS技术在水情自动测报系统中的应用研究

吕运锋

湖北省汉江兴隆水利枢纽管理局，湖北 武汉 430062

最近几年，我国在大力发展水利事业，已经获得突飞猛进的发展，尤其是信息技术在水情自动测报系统中应用越来越广泛，也变得十分重要。根据多年研究，从GPRS技术的概念和特点入手，分析了基于GPRS技术水情自动化测报系统的组成，研究了GPRS技术在南水北调中线工程汉江兴隆水利枢纽水情自动测报系统中的应用，从而实现系统内水情检测、采集和传输，满足不同水情状态下的工作要求。

GPRS技术；水情自动化测报系统；应用研究

随着我国通信网络技术的不断发展和普及，基于互联网、移动通信、GSM和GPRS技术的应用系统已经逐渐兴起，特别是基于GPRS技术为核心的水情测报越来越重要，在水情自动化测报系统中发挥了重要作用。以前，我国水情监测都是采用人工检测的方法。这种方法水情检测不准确，容易造成安全问题，并且检测实时性不强。因此，利用信息技术实现水情检测至关重要[1]。

1 GPRS技术工作特征

1.1 GPRS概念

GPRS（General Packet Radio Service）是一种基于GSM的移动分组数据业务。它可以向移动用户以分组交换的形式提供数据业务，不仅提供点对点，而且提供广域的无限IP连接。GPRS通信具有“实时在线”“按量计费”“快捷登录”“高速传输”“自如切换”等优点，适用于开通GPRS地区的水情自动测报系统的通信组网，也可以说是GSM的延续。

1.2 GPRS技术的特点

GPRS是在GSM的基础上发展而来的一种新的分组数据承载业务，是一种基于各项技术为主的高速数据处理技术，利用计算机、互联网、卫星定位实现信息的获取和数据的通信交流。GPRS技术具有速度快、在线时间长、操作方便、价格便宜、覆盖范围广的特点，适合传输小、流量低频次监测数据。本文的汉江兴隆水库采用了GPRS技术，实现了对水情监测全天候、实时数据传输，具有安全性高、速度快、成本低、可靠性好、范围广的特点，在我国已经走在前列，对降水量和水位水情都有很好的检测。

2 GPRS技术的系统组成

2.1 系统中心站

中心站主要承担遥测数据的接收、处理、入库，遥测站、中心站的运行参数管理以及遥测信息发布等功能，并具有视频信息接入、大屏信息显示功能。

第一，具有接收数据和处理的功能，中心站可以实现数据自动获取、实报和处理功能。

第二，中心站具有测报管理系统，尤其是在水文监测方面，实现了系统的运行状况和系统遥感的水文信息监测。

第三，中心站数据管理功能。中心站数据管理主要有水文数据管理和数据安全管理两方面。

第四，中心站信息查询功能。中心站信息查询功能主要有互联网（含局域网）的Web遥测信息查询等方面。

第五，告警功能。中心站系统具有报警功能。

2.2 遥测站

遥测站具有实时监测水情、现场和远程设置、雨量处置监测、传感器类别、水文采样间隔、定时段次以及水位雨量变化和通信信道选择等参数，以及自动维护、报警、蓄电池欠压中心报警的功能[2]。

首先，遥测站是一项缜密仪器装置，能够自动采集、固定存储和传输数据，并且能够随机报警、自动报警，尤其是在参数设置读取功能方面，具有人工置数功能以及设备故障和异常自动报警功能。

其次，遥感站具有以下结构：在遥感站功能划分要求上，遥感站利用智能化遥测终端系统，通过配置水位、雨量传感器、数据传输通信设备，实现编程功能、全数字化的测算、报警和控制化结构，依靠太阳能蓄电池进行供电，适应恶劣的环境。其结构框图如图1所示。

图1 测报控一体化测站结构框图

2.3 GPRS通信网络

GPRS（General Packet Radio Service）通信网络是通用分组无线服务技术的简称。它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术，主要由运营商提供通信数据的传输和转发到中心站数据服务器中。

3 GPRS技术在汉江兴隆水利枢纽中的水情自动测报系统应用

3.1 汉江兴隆水利枢纽工程概况

汉江兴隆水利枢纽工程位于汉江下游湖北省天门市和潜江境内，是南水北调中线工程一期汉江中下游四项治理工程之一，主要任务以灌溉和航运为主，同时兼顾发电功能。本单位工程位于潜江市高石碑镇窑岭村，东径112°40′12″，北纬30°36′57″，是兴隆水利枢纽工程的配套建设工程，其作用是为兴隆水利枢纽工程的建设与运行提供水情服务保障。

3.2 系统结构设计

分析汉江兴隆水利枢纽工程，水库水情自动测报系统结构设计有两个遥感站点，由水情检测中心站、分中心站以及无线网路等组成。遥感检测站点有GPRS模块、终端机、水位检测传感器、雨量传感器、太阳能和蓄电池组成。太阳能和蓄电池提供电量，然后为终端机供电，传感器则实时自动采集水情和雨量，终端机则会实现数据的自动存储功能，再利用GPRS模块进行数据传输。数据传输后，分站系统会进行规范化处理，通过数据传输到水情中心，数据入库后，再根据数据实现水情调度，中心站则会对各个站点状态进行检查，对终端机参数数据修正、远程设定等。

3.3 系统配置分析

在水情检测系统方面，要不断提升系统配置，把关终端机。该水库使用YDH-1终端机，能够实时监控遥感数据，采用微处理器进行远端设备的监控。终端机不仅具有存储功能，将一整年的数据存储下来，还能够提供下载和本地下载功能。另外，自动实时传输数据信息的发送任务，快速高效，工作状态中，能够自报数据，主动发送数据。数据传输完成后，中心站接收信息分析完成；回复后，再对参数加载和配置。终端机还带有防干扰功能，宜采用光电隔离方式对信号屏蔽，实现数据的准确性。

3.4 系统数据通信

为了更好地保持系统稳定运行，系统主要采用自报方式，同时兼顾应答功能的混合工作机制，遥感站实时监测数据采用定时和事件自报方式相结合，并且能够接受中心站指令，实现监控管理。根据对该水库的勘察结果，汉江兴隆水利枢纽主要的传输方式采用GPRS通信方式。通信组网的主要方式如下：

（1）坝上、坝下水位站直接将数据发送到中心站。

（2）中心站定时接收遥测站的实时数据，也可通过远程方式直接读取遥测站水情数据，同时也可通过视屏监控人工校正水位数据[3]。

采用GPRS接入方式组建遥测系统时，中心站应配备带有固定IP的专线网络。GPRS组网结构图如图2所示。

图2 GPRS组网结构图

4 总结

通过对南水北调中线工程一期汉江兴隆水利枢纽的分析，本文分析了GPRS技术在水情自动测报系统中的应用研究，研究了系统相关组成和系统配置，得出了GPRS在数据传输和自动测报系统中的优点：GPRS技术能够适用多种环境，可靠性非常高；GPRS通信技术是我国覆盖率最高的移动通信技术；基于GPRS移动通信技术的水情自动化测报系统可以完全实现自主数据传输和存储，收发频率高，数据错误低；抗干扰能力强等。随着我国水利事业的不断的发展，基于GPRS移动通信技术的水情自动化测报系统的应用也会越来越广泛。

[1]王德君，任丽荣，郭勇，等.GPRS通信技术在水情自动测报系统中的应用[J].现代农业科技，2007（13）：204-205.

[2]秦森浩.关于天湖水电站水情自动测报系统的探讨[J].中国农村水利水电，2000（6）：50-52.

[3]朱成涛，丁义，王小峰，等.雅碧江流域水情自动测报系统建设[J].水电站机电技术，2013（3）：76-78.

The Application of GPRS Technology in the Automatic Monitoring and Reporting System of Water Regime

LYU Yunfeng

Hubei Hanjiang Xinglong Water Control Bureau, Hubei Wuhan 430062

In recent years, our country has vigorously developed water conservancy business, and has been developing rapidly. Especially, information technology is becoming more and more widely used in automatic hydrological forecasting and reporting system, and has also become very important. According to many years of research, starting from the concept and characteristics of GPRS technology, the paper analyzes the composition of GPRS hydrological automatic forecast system based on GPRS technology, studies automatic measuring and reporting system applied in the South-to-North Water Diversion Project of Hanjiang River so as to realize the system of monitoring, collection and transmission, and meets different water condition under the work requirements.

GPRS technology; automatic monitoring and reporting system of water situation; application research

TV123；TN929.53

A

1009-6434（2017）11-0070-03