| 摘要：本文分析了水雨情自动测报系统研制的必要性和总体结构，介绍了GPRS的基本原理和优点。按照设计要求，结合GPRS技术、固态存储技术、嵌入式技术、远程监控技术实现了具有准确测量、实时监控、远程通信、信息存储功能的水雨情自动测报终端。
论文关键词：水雨情,洪水预报系统,GPRS通信
洪水灾害是当今世界上主要的自然灾害。随着社会经济的发展，单靠用水利工程来减轻洪水灾害已不能完全两足要求，因此应用洪水预报、灾情评佑和洪水调度等非工程措施来减轻洪水灾害越来越受到人们的重视。同时随着防洪研究内容深入和扩大，多学科的相互渗透，人们日趋重视多学科综合防洪措施研究。此外由于计算机模拟技术、现代遥感遥测技术、地理信息系统等现代科学技术的发展，使其在防洪减灾中的应用成为可能。
水雨情自动测报系统是采用现代科技对水文信息进行实时遥测、传送和处理的专门技术，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段。他综合了水文、电子、电信、传感器和计算机等多学科的有关最新成果，用于水文测量和计算，提高了水雨情测报速度和洪水预报精度，改变了以往仅靠人工测量水雨情数据的落后状况，扩大了水雨情测报范围，对江河流域及水库安全渡汛和电厂经济运行以及水资源合理利用等方面都能发挥重大作用。
本文基于GPRS的网络数据传输和通信协议来设计洪水预报系统的整体方案。
1 GPRS简介
GPRS (General packet Radio Service，通用分组无线业务)是一组采用分组交换的高效数据传输方式，是在公用移动通信网GSM网络之上，新增两个节点而形成的移动分组数据网络。GPRS网络分为两部分:无线接入和核心网络。GPRS网络具有高速、在线和双向批量传输数据的优点。此外，GPRS支持基于标准数据通信协议的应用，可以和IP网、X.25网互连互通，支持特定的点到点和点到多点服务，以实现一些特殊应用。采用GPRS作为洪水预报系统的通信技术支持，可以用最简单、最低成本、最安全可靠的方式构建远程监控网络，大幅节省了人力、物力，提高了水雨情遥测自动化的水平。
2 系统总体设计
基于GPRS的水情遥测系统通常包括水情遥测终端、遥测通信网络以及水情遥测中心站和分中心站等.
水情遥测站一般由RTU(远程终端单元)、外部供电系统、各种相应的避雷器、无线系统、各种水情数据传感器等组成，作用是实现当地水情信息数据采集、处理、存储以及向远端的中心站报告水情或接受中心站的指令。遥测通信网是遥测站和中心站间数据传输的通道，只有在通信协议的支持下，遥测终端和中心站以及其他远程设备之间才能实现通信。
水情遥测中心站通过计算机网络技术，数据库技术和软件平台实现远程监控功能，并对接收到的数据进行解析、存储、显示等操作。中心站一般由前置通信处理器、中心计算机、计算机网及相应数据显示、打印设备等组成。中心站计算机通过通信处理器和相应的实时信息处理软件，能够对遥侧通信网实现管理，为中心站计算机网上的各种水利应用软件(如洪水预报)和中心站系统服务器提供有效的数据。
3 系统硬件设计
遥测终端硬件电路主要由电源、微处理器((MCU)及其外围接口电路、固态存储器((FLASH)、GPRS模块接口电路、键盘和显示接口等部分组成，完成数据采集、存储、显示以及与远端通信等功能。
电源采用太阳能电池加铅酸蓄电池的供电方案：阳光充足且太阳能电池板输出满足系统要求时，由太阳能电池板为终端供电并对蓄电池充电；阳光强度不够时则由蓄电池为系统终端供电。
主控制器是整个系统的核心，直接关系到系统的性能。在选择主控制器时，需要考虑其指令的长度，指令执行的速度，内部集成及可扩展的ROM和RAM的大小，提供的通讯接口和经济性等许多因素。
本终端采取的数据存储策略为:通过定时采集数据，自动的将各种传感器测得的瞬时数据如水位、雨量等信息根据相应的时间信息，存储到FLASH固态存储器的相应单元。待到达与上位机根据协议约定的报送时间后，通过GPRS方式将存储的数据送到中心监测的计算机中进一步处理。
GPRS网络的接入有两种方式:一种使用GPRS外置Modem；另一种是使用GPRS无线模块。本系统采用带协议的嵌入式GPRS无线通信模块方式。
遥测终端还提供了显示单元可以使工作人员直观地获取信息，了解系统的工作状态，本系统采用LED数码管加LCD液晶显示的方式。
4 系统软件设计
系统采用中断驱动模式。主循环是终端系统软件的核心，它负责检测执行各种条件满足的操作，实现系统的各种控制功能和系统维护功能，在各判断条件都不满足时执行系统休眠，实现低功耗。系统从休眠状态中唤醒则是同系统内部和外部硬中断产生时触发的。
终端系统软件功能模块主要包括:数据处理模块，数据显示模块，数据存储模块，数据通讯模块等。这些模块都位于主循环中并且在系统初始化完毕后依次运行。
软件设计的关键是数据的网络传输和通信协议。
GPRS系统本身采用IP网络结构，可以支持TCP/IP协议。TCP/IP协议是一个包含众多协议的协议簇，在利用 GPRS网络进行数据传输时，选择合适的协议对于系统功能的实现起着十分重要的作用。虽然UDP协议数据包的格式比较简单，但是它的数据传输可能存在误码现象。TCP协议数据包格式相比UDP要复杂，而且在建立连接时需要进行三次握手，但是它可以提供保证传输数据的可靠性，在本系统中，移动终端每次所要传输的数据量并不大，但是监控系统要求能够得到准确的数据，因此，选择TCP协议来作为系统的传输层协议。
5 总结
水情自动测报系统的应用，在很大程度上减少了洪水灾害及损失，同时对水资源、利用等亦起到了越来越重要的作用。洪水预报系统是采用现代科技对江河流域的水文信息进行遥侧、传输和处理的水文自动化系统。本文应用水文、电讯和计算机等多学科知识，设计了水情数据自动采集系统、GPRS通信系统，实现了水情数据自动采集和传输。
参考文献
[1]王义中，水情无线数据通信[M]，北京：中国科学技术出版社，1997.2
[2]杨俊青等，水情自动测报系统中应用的通信卫星介绍[J]，水利水文自动化，2000(4)
[3]胡吉明、李春颖，短消息在水利无线发布查询系统中的应用探讨[J]，计算机与现代化，2002.9
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