基于无线网络的水利监测系统构建

唐仕斌

（福建省厦门四信通信科技有限公司，361008，厦门）

一、各地水利监测系统现状

虽然我国各地水利建设在不断发展和进步，但是信息化起点比较低，对水利监测系统的整体统一规划比较缺乏，水利部门各分支机构对于系统架构以及开发标准没有明确定义。基于上述现状，势必易造成以下问题：

1.数据库设计差异

每个系统开发商都针对各自业务系统进行数据库设计，设计各不相同，两个相关联的系统无法实现数据共享，或者要通过大量的系统升级才能实现共享。

2.系统可维护、扩展性差

终端采集的数据需要发送到不同的数据中心，由于数据库设计差异需要对数据进行处理，这就造成一个水利机构同时使用好几套业务系统。由于系统架构、UI设计不一样，每个业务需要不同的专业人员进行维护。

3.系统安全性差

由于一个水利机构同时使用几套业务系统，账号和密码也有好几套，致使用户体验较差，没有统一的安全认证授权系统进行账号分配和授权，在信息安全方面比较薄弱。

4.系统建设单一

单一的业务系统建设致使服务目标比较单一，各个业务系统的建设比较分散，数据库以及业务平台大多分散在不同的部门和地区，加上相互之间没有信息共享机制，无法实现无缝衔接。以上问题的存在将不能完全发挥水利信息化建设的全部优势，只有通过多系统的协同工作调度，才能让水利信息化建设发挥最大作用。

二、无线水利监测系统的构建

无线水利监测系统是指用于监视河流、湖泊、水库等的水利设施运行情况，系统对采集终端的数据通过无线网络发送到监控平台，从而对这些数据进行分析，及时反映被监测水域的水文情况，为相关水利部门提供参考，同时预警防范灾害的发生，减少人民群众的财产损失以及对生命安全的威胁。

1.工作原理

水利行业水文水资源监测系统众多，软件架构设计以及软件开发标准不一，但是其工作原理大同小异。大部分都是通过各种传感器监测被监控区域的水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质、温度、湿度、风速、风向、水流速、水量、视频图像或图片等数字化信息，接着通过GPRS、CDMA、3G等无线网络传输到监控中心，再通过数据分析和处理后存储至数据库中，最后通过业务平台进行预警。监测系统结构见图1。

2.系统组成

无线水利监测系统由监测中心、通信网络、监测设备、测量设备、预警广播信息平台、LED预警信息平台六部分组成。

（1）监测中心

①业务平台服务器：用于部署业务平台。

②数据库服务器：用于存储业务平台数据库。

③通信服务软件：用于监测设备与业务平台的交互，远程监测和控制设备以及数据信息接收和存储，是前端设备与业务平台的通信桥梁。

④业务平台：水文水利监测系统、预警广播发布系统、LED内容发布系统等。

（2）通信网络

目前通信网络主要分为GPRS、CDMA、北斗卫星、光纤网络等方式。通信网络选择分析如下：①在国内GPRS网络覆盖较好；②CDMA技术优于GPRS，但是由于其网络覆盖率不高，有的地区仍无法使用；③北斗卫星通信方式目前属于试点阶段；④光纤网络主要用于重点水利工程，费用较大。

综合考虑成本、便利性等因素，目前应用较多的是 GPRS、CDMA、3G等无线网络，具体采用何种网络还需要根据项目实际情况灵活选择。

（3）监测设备

监测设备（RTU）负责通过测量设备进行监测数据的采集、预警、控制以及数据的存储和传输。

（4）测量设备

图1 无线水利监测系统结构

测量设备指的是水位计、雨量计、温度传感器、风速仪、流量计等。随着水利行业的迅速发展，就水位计这一测量设备就有以下种类：浮子式水位计、光纤水位计、跟踪式水位计、压力式水位计、声波式水位计，种类不一样实现原理各有不同。

（5）预警广播信息平台

预警广播信息平台是将水利监测系统的预警信息通过无线网络发送至预警终端，后者接收信息转换为语音信号后，自动开启音频放大器和本地高音喇叭，使预警信息在极短时间内向各地市及乡镇及时广播预警。通过预警广播，群众可以在最短时间内了解情况，面对灾害做出疏散转移等措施，提高了预警的实时有效性；预警广播不仅可以接收水文灾害的预警，同时也可以通过该平台接口为国土、林业、消防、教育、卫生等相关部门，在地震、地质灾害、森林火险、化工事故等灾害发生时发布预警信息。

（6）LED预警信息平台

LED预警信息平台就是将预警信息实时动态显示在LED屏上，工作人员无需进入业务系统就可以直观了解当前的水文情况和预警信息，目前主要应用于气象预警、防汛会议、汛期监控等。

三、结 语

本文提出的无线水利监测系统，考虑了水文监测信息采集、传输、分析、预警及预警信息多种发布方式，是一套综合的监测预警方案，在一定程度上可以提高系统集成度，解决目前通用系统的一些问题。

我国的水利建设任重道远，建设一体化快捷的水利监测系统，形成合理布局，功能完善，适应经济社会发展需求，满足水库监测、水资源管理、防汛抗旱、城市防洪、河道监测、地下水、水生态需要的各类监测站网体系，能更有效地发挥水利信息化建设的重要作用，通过规范各平台接口及系统的规划，可以最大限度地实现水利监测系统的响应及时性和多方位预警。

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