GPRS DTU在山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用案例

分類：解決方案日期：2010-07-16 10:39:46

關(guān)鍵字：GPRS RTU；GPRS 預(yù)警系統(tǒng)；遙測通信終端；遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)；預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)

一、前言

山洪是指由于暴雨、冰雪融化或攔洪設(shè)施潰決等原因，在山區(qū)(包括山地、丘陵、崗地)沿河流及溪溝形成的暴漲暴落的洪水及伴隨發(fā)生的滑坡、崩塌、泥石流的總稱。其中，暴雨引起的山洪在我國最為常見，具體表現(xiàn)為它的形成與發(fā)展主要受降雨量及降雨強(qiáng)度、地形地質(zhì)的影響。

山洪災(zāi)害的主要特點：

(1)季節(jié)性強(qiáng)，頻率高。山洪災(zāi)害主要集中在汛期，尤其主汛期更是山洪災(zāi)害的多發(fā)期。
(2)區(qū)域性明顯，易發(fā)性強(qiáng)。山洪主要發(fā)生虧山區(qū)、丘陵區(qū)及崗地，特別是位于暴雨中心的上述地區(qū)，暴雨時極易形成具有沖擊力的地表徑流，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，形成山洪災(zāi)害。
(3)來勢迅猛，成災(zāi)快。集，降雨迅速轉(zhuǎn)化為徑流，小時即成災(zāi)受損，防不勝防。
(4)破壞性強(qiáng)，危害嚴(yán)重。山洪災(zāi)害發(fā)生時往往伴生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，并造成河流改道、公路中斷、耕地沖淹、房屋倒塌、人畜傷亡等，因此危害性、破壞性很大。
建立山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，是防治山洪災(zāi)害的一項重要的非工程性措施。山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)集自動采集、傳輸、查詢和決策為一體，實現(xiàn)了水情測報、防洪調(diào)度的自動化和現(xiàn)代化，提高了防汛抗旱調(diào)度指揮手段的先進(jìn)性，可有效增強(qiáng)地區(qū)抗御自然災(zāi)害的能力。
山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要包括以下幾個部分:
1)災(zāi)害易發(fā)區(qū)雨量、水位自動采集系統(tǒng)
2)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及自然災(zāi)害防御應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)
3)基于GIS電子地圖的山洪災(zāi)害預(yù)報預(yù)警與決策支持系統(tǒng)
4)災(zāi)害預(yù)警發(fā)布平臺與應(yīng)急響應(yīng)支持系統(tǒng)
山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測降雨量、河道水位、水庫水位變化情況、水庫實時庫容等信息，為是否需要開閘、泄洪等決策提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù),從而為各級政府、防汛指揮機(jī)構(gòu)和減災(zāi)組織提供及時準(zhǔn)確的水情信息，為其早決策、早部署提供幫助，使防災(zāi)減災(zāi)決策更加及時、科學(xué)。

二、系統(tǒng)組成

山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信子系統(tǒng)，決策分析子系統(tǒng)、預(yù)警發(fā)布子系統(tǒng)組成。
1）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)介紹

自動雨量監(jiān)測站：
（1）翻斗式雨量計
①承雨口口徑Φ200+0.6mm；
②分辨率0.5mm或0.2mm或1.0mm（根據(jù)年平均降雨量確定）；
③雨強(qiáng)測量范圍0～4mm/min（允許通過最大雨強(qiáng)8mm/min）；
④測量精度：根據(jù)不同分辨率雨量傳感器的自身排水量確定，總體不超過±4%；
⑤工作環(huán)境：溫度-10℃～+50℃，濕度<95%(40℃)；
（2）壓力水位計
①測量范圍：0-15m、0-20m、0-35m；
②供電電源：8-16VDC，使用電流：25mA/24hr avg；
③輸出：SDI-12，RS232；
④壓力范圍：0-22 psi；
⑤精度：0.05% F·S，分辨率：0.0001 psi；
⑥壓縮機(jī)類型：活塞和圓筒壓縮機(jī)；
⑦工作環(huán)境：溫度-40℃～+60℃，濕度 0-95%（無凝結(jié)）。
（3）遙測終端（RTU）
遙測終端的功能指標(biāo)如下：
①可外接增量式（翻斗式）雨量傳感器、可外接水位傳感器；實現(xiàn)GPRS、CDMA、GSM、衛(wèi)星通信等方式的發(fā)送和接收傳輸功能；
②具有定時自檢發(fā)送、死機(jī)自動復(fù)位、站址設(shè)定、隨時召測、掉電數(shù)據(jù)保護(hù)、實時時鐘校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)人工置入、直觀現(xiàn)場顯示和設(shè)備測試等功能；
③支持休眠喚醒工作方式；能夠通過軟件設(shè)置（包括遠(yuǎn)程設(shè)置）數(shù)據(jù)傳輸體制、數(shù)據(jù)報送頻次等；所有外部接口具有光電隔離能力；
④可存儲十年以上原始水情數(shù)據(jù)，RTU固態(tài)存儲器容量達(dá)到2GB；支持遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程維護(hù)等。
遙測終端的主要技術(shù)指標(biāo)為：
①供電方式：蓄電池向設(shè)備供電，太陽能電池板浮充供電；
②值守功耗：小于等于2mA（電池電壓12V時）；
③設(shè)備平均無故障工作時間：MTBF＞225，000小時；
④工作溫度：－30℃～＋60℃，濕度：0～90％。
（4）電源
自動監(jiān)測站采用太陽能浮充蓄電池方式供電。
主要技術(shù)指標(biāo)如下：
①蓄電池采用鉛酸免維護(hù)可充電蓄電池。對于高寒地區(qū)，應(yīng)選用耐低溫的蓄電池；
②太陽能板采用進(jìn)口單晶硅太陽能電池組件，最大工作電壓：17V，開路電壓：21V；
③充電控制器電壓：12/24V DC，最終充電電壓：13.8V，氣息電壓：14.5V，工作環(huán)境溫度：-25℃～50℃。
2）遠(yuǎn)程通信子系統(tǒng)介紹

三通信終端

自動監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸通信，選用GPRS、GSM、超短波、北斗衛(wèi)星等通信方式進(jìn)行組網(wǎng)，其設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如下：
1）GPRS/GSM模塊
①工作頻率：支持雙頻GSM/GPRS ，符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)；
②協(xié)議：支持TCP/IP全透明傳輸，支持增強(qiáng)型TCP-ZSD協(xié)議；
③發(fā)射功率：2W（900MHz）/1W（1800MHz）；
④功耗(mA@12V )：≤150mA（工作），≤12mA（空閑）；
⑥頻率誤差：≤0.1ppm；
⑧工作溫度：-25℃～＋60℃。
2）北斗衛(wèi)星終端
①天線波束寬度：俯仰方向25°～90°,水平0°～360°；
②頻率：接收S波段，發(fā)射L波段；
③接收靈敏度：C≤-157.6dBW；
④接收信號誤碼率：≤1×10-7；
⑤發(fā)射EIRP值：≥13dBW；
⑥MTBF（平均故障間隔時間）：25000小時；
⑦功耗：平均功耗≤6W，發(fā)射最大功耗≤120W；
⑧工作環(huán)境：溫度-20℃～+55℃，濕度5％～98％（45℃）
3）超短波通信終端
①工作頻段：220～240MHz；
②數(shù)據(jù)速率：19200bps；
③運(yùn)行模式：半雙工；
④信道帶寬：12.5/25KHz；
1）預(yù)警與決策分析子系統(tǒng)介紹
處理流程圖：