一、 概述

　　隨著國民經濟的迅猛發展，水利工程在國民經濟中所起的作用越來越大，防汛更是直接影響國民經濟發展的一個重要方面。目前，國家提出了建設“數字水利”的目標，防汛部門能實時掌握重要的防汛數據。防汛抗洪工作逐步從被動抗洪向主動防汛轉變。為進一步提高防汛抗洪決策的有效性和可靠性，實施水文計算機防防汛檢測系統建設，可及時對可能或正在發生的汛情、險情、災情進行動態監視，隨時了解現場情況，以便采取相應的預防和補救措施確保安全運行。對領導決策和減少洪水災害，緩解城市的防洪壓力，保障人民生命財產的安全具有重要作用。

　　二、項目分析

　　2.1 水文監測系統組成

　　水文與防汛監測系統由流域管理中心、分中心(各縣市)監測站、現場水文遙測單元構成一套三級網絡。系統的建成，將改善水文信息的收集、傳遞和處理手段，縮短數據收集和預報作業所需的時間，提高信息收集和傳遞的可靠性，提高流域防汛信息處理能力。

　　流域管理中心通過計算機局域網或廣域網與各地分中心監測站之間進行數據傳輸，每隔一段時間對各分中心監測站的數據進行收集，并主要為各應用系統提供數據，如防汛信息收集處理系統、汛情監視系統、防汛會商顯示系統、信息查詢系統、氣象服務系統、洪水預報調度系統、災情評估系統等。

　　2.1.1 終端水文信息采集站

　　水文信息采集站可分為水位站、雨量站，由相應傳感器及安裝工程組成，實時并準確地采集相關水位、雨量數據等。

　　2.1.2 無線傳輸通訊終端

　　無線傳輸通訊終端安裝在各采集站內，負責將采集站內各水文采集器與監測中心之間的雙向數據通信。鑒于對采集器的通訊接口等因素考慮，我們選擇廈門四信的F2103 IP MODEM(DTU)，采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道，支持實時在線和按需在線多種工作方式，如定時上下線和設備喚醒，并且支持APN網絡接入等功能不僅可以保障數據安全可靠還能讓客戶根據需傳輸節省資費。

　　2.1.3 監控中心

　　監控中心主要由中心服務器組和系統軟件組成，負責對各采集站上傳上來的各項水文數據分析、存儲，并對各監測站下達各種控制指令和發布各種預警信息。

2.2 系統總架構

　　采集站數據采集設備通過RS232/485通訊接口與F2103串口連接，監控中心服務器可以使用APN專線或普通ADSL等作為網絡接入。

　　通訊設備F2103通過無線網絡接入Internet連接到監控中心服務器主機，建立透明數據通道。這樣采集終端產生的數據只要送到串口，F2103就會把收到的數據不做任何處地發送到數據中心服務器主機。服務器主機收到終端上傳上來的各項源始數據后對數據進行綜合分析和各種判斷，并向終端設備發出控制指令，服務器主機發出的控制指令通過通道傳輸到F2103后，F2103通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。

　　2.3 系統功能

　　1)數據接收、處理：實時接收遙測站的雨情、水情等信息;自動檢查數據幀格式，并進行合理性判斷;加注時標，自動存貯。

　　2)應答、查詢：定時或人工查詢下屬站點的雨情，水情及工作狀態。

　　3)數據庫管理：包含原始、歷史、預報或成果數據庫的形成、檢索、查詢等。

　　4)數據輸出：可通過顯示器(包括大屏幕顯示)、打印機、繪圖儀等輸出雨量直方圖、水位、流量過程線、等雨量線圖等。

　　5)洪水預報及優化調度：包括洪水預報參數初始化、參數設置/修改、定時預報脫機估報、水庫優化調度，成果存貯、輸出。

　　6)聯網通訊：可接入局域網或廣域網實現數據共享，可實現多計算機串行通訊，通過電話線可實現數據傳輸功能。

　　7)狀態告警：根據設定的告警雨量、水位值，可實現自動聲光告警，并可通過電話線實現電話語言報警

　　三、 項目架構實施方案

　　3.1 采集終端與通訊設備連接

F2103 IP MODEM(DTU)同時支持RS232/485通訊接口，采集終端可通過RS232/485與IP MODEM(DTU)進行連接，接口定義如下圖所示

　　3.2 數據中心網絡接入方式

　　3.2.1專線接入

　　中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。

　　為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器(或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能)。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。

　　用戶在內部建立DHCP服務器(或在APN路由器內，啟用DHCP功能)，為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

　　雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

　　此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

　　3.2.2 ADSL撥號連接(動態公網IP地址)

　　中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先 與DNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再 由 DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

　　3.2.3 通過固定公網IP連接

　　中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。 運行可靠穩定，推薦此種方案。

　　3.2.4 數據中心軟件平臺構建

中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現中心端的數據接收和現場設備的管理。目前四信提供三種方式的中心接口：

　　首先是對于組態軟件，目前很多組態軟件廠家已經集成了我們的驅動了，可以直接配置使用;其次對于原本是讀串口的程序，提供一個虛擬串口軟(TCP2COM);最后是對于想開發自己獨有的數據中心軟件的客戶，會提供一個動態鏈接庫及四信公司的數據中心軟件，不僅開放源碼還全程協助客戶進行自己數據中心軟件和功能的開發。客戶可能通過動態鏈接庫快速開發一個靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件。

　　四、方案特點

　　1、 功耗低、精度高、穩定可靠性好、抗雷電及干擾能力強，每個測量單元可連接多個不同類型的傳感器。

　　2、系統安全性可靠性高，及時準確分析數據。

　　3、通過無線的網絡接入方式，能在較短的時間內完成一次轄區范圍內各監測站的掃描，監測水文遙測系統的工作狀態，并能判斷各設備是否正常工作，并能實現狀態采集和遙控輸出。

　　4、數據中心可顯示終端實時狀態信息、歷史信息數據及詳細地理位置信息等。終端傳輸模塊支持遠程參數的配置修改、控制，可以不必到現場修改設備工作數，為整個系統的運作節省了大量的人力物力。

　　5、終端傳輸模塊支持多種喚醒方式，如語音、短信、數據等，可靠的網絡連接，智能防掉線，支持在線監測、在線維護、掉線自動重拔等功能以確保設備永遠在線。當下端設備出現故障的時候可發短信報警信息通知維護人員。

　　6、終端傳輸模塊支持多種喚醒方式，如語音、短信、數據等，可靠的網絡連接，智能防掉線，支持在線監測、在線維護、掉線自動重拔等功能以確保設備永遠在線。當下端設備出現故障的時候可發短信報警信息通知維護人員。

　　7、傳輸模塊采用主備份中心和自動回復主中心功能,并同時支持多中心并發功能(最 多5個);數據中心支持多種接入方式，如APN、固定IP、動態IP、動態域名等。

　　8、設備采用工業級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA;通信電流：<250mA (12V);工作環境溫度 -25~+65oC;儲存溫度 -40~+85oC;相對濕度 95%(無凝結);多重軟硬件看門狗。

　　9、四信可為客戶提供二次開發包和多語言版本數據中心服務器軟件以便客戶的需要進行二次開發;同時針對客戶的需求，提供多種技術支持，包括產品網絡組網 方案設計、技術人員技術培訓、軟件開發全程技術配合、設備現場調試技術支持 等服務。

　　五、方案總結

　　此水文監測系統建立無線通訊網絡的基礎上進行數據傳輸，中心系統能夠實時、準確獲得終端數據，經過數據分析并迅速做出判斷，為水利部門掌握各地水利情況提供重要依據。