水利信息技術(shù)第四章信息傳輸與自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)課件

1、第四章 信息傳輸與自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng) 傳輸方式 1遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)2自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用 31第一節(jié) 傳輸方式一、信息傳輸二、信息傳輸方式三、我國現(xiàn)行水利信息傳輸方式2第一節(jié) 傳輸方式信息傳輸 統(tǒng)稱信息傳輸是從一端將命令或狀態(tài)信息經(jīng)信道傳送到另一端，并被對方所接收。包括傳送和接收。傳輸介質(zhì)分有線和無線兩種，有線為電話線或?qū)Ｓ秒娎|；無線是利用電臺(tái)、微波及衛(wèi)星技術(shù)等。信息傳輸過程中不能改變信息，信息本身也并不能被傳送或接收。必須有載體，如數(shù)據(jù)、語言、信號(hào)等方式，且傳送方面和接收方面對載體有共同解釋。信息可以通過兩種方式傳輸，即模擬或數(shù)字。模擬信號(hào)是一種連續(xù)波，這就導(dǎo)致了可變且不精確的傳輸。數(shù)字信號(hào)基于電或

2、光脈沖通過二進(jìn)制形式表示信息。不過他們都會(huì)受到噪聲的干擾。一、信息傳輸3第一節(jié) 傳輸方式二、信息傳輸方式模擬微波傳輸就是把視頻信號(hào)直接調(diào)制在微波的信道上（微波發(fā)射機(jī)，HD-630），通過天線（HD-1300LXB）發(fā)射出去，監(jiān)控中心通過天線接收微波信號(hào)，然后再通過微波接收機(jī)（Microsat 600AM）解調(diào)出原來的視頻信號(hào)。 5第一節(jié) 傳輸方式二、信息傳輸方式 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)原理圖數(shù)字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮(HD-6001D)，然后通過數(shù)字微波(HD-9500)信道調(diào)制，再通過天線發(fā)射出去，接收端則相反，天線接收信號(hào)，微波解擴(kuò)，視頻解壓縮，最后還原模擬的視頻信號(hào)，也可微波解擴(kuò)后通過電

3、腦安裝相應(yīng)的解碼軟件，用電腦軟解壓視頻，6第一節(jié) 傳輸方式目前全國共有報(bào)汛站 7584個(gè)，其中水文站 2611個(gè)，雨量站 3991個(gè)，水位站 982個(gè)。中央報(bào)汛站 3171個(gè)，其中水文站 1764個(gè)，雨量站 745個(gè)，水位站 662個(gè)。 國家防汛信息系統(tǒng)的建設(shè)，要求在 20min內(nèi)將全國重要水文站的信息傳送到水利部決策部門，需要解決快速可靠的長距離信息傳輸通道，衛(wèi)星通信在水文信息遙測系統(tǒng)中的應(yīng)用倍加關(guān)注，較大的流域性遙測系統(tǒng)采用衛(wèi)星通信方式，但衛(wèi)星終端昂貴，并須交納相當(dāng)高的通信費(fèi)。盡管衛(wèi)星通信科技含量高、傳輸距離遠(yuǎn)，用戶往往沒有經(jīng)濟(jì)能力承擔(dān)衛(wèi)星組網(wǎng)的費(fèi)用。 三、我國現(xiàn)行水利信息傳輸方式目前可選

4、用的水文遙測通信方式：超短波電臺(tái)， GSM短消息、 GPRS，衛(wèi)星通信，電話公網(wǎng)，直接電纜傳輸。 7第一節(jié) 傳輸方式（一）GPRS 實(shí)時(shí)在線傳輸 三、我國現(xiàn)行水利信息傳輸方式GPRS （ General Packet Radio Service通用分組無線業(yè)務(wù)）是在現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。它是利用“包交換”(Paeket一Switched)的概念發(fā)展起來的一套無線傳輸方式。所謂“包交換”就是將Data封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一一傳送出去，形式上有點(diǎn)類似郵局中的寄包裹。其作用在于只有當(dāng)有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對廣大用戶來說是較合

5、理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄馧ITENRTE這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻寬是閑置的，而且可以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對廣大用戶來說是較合理的計(jì)費(fèi)方式。GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GMS網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。8第一節(jié) 傳輸方式（三）有線傳輸 三、我國現(xiàn)行水利信息傳輸方式（1）電話線PSTN 組網(wǎng)方案就是利用郵電部門的公用電話網(wǎng)組建自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的的通信網(wǎng)，國外應(yīng)用較早。近年來，隨著我國郵電通信事業(yè)的發(fā)展，有線電話網(wǎng)四通八達(dá)，服務(wù)質(zhì)量提高，有線電話開展了大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它有以下一些特點(diǎn)：對水文站收集數(shù)據(jù)的設(shè)備，實(shí)時(shí)性要求不強(qiáng)，信息采集設(shè)備具有存貯模塊，能夠保存一段時(shí)間的水文信息，在電話正常時(shí)傳輸數(shù)據(jù)能夠滿足要求的情況下，采

6、用電話線路作為傳輸信道是比較經(jīng)濟(jì)的方案。 水文測報(bào)系統(tǒng)使用電話線路作為通訊信道的較少。因?yàn)殡娫捑€路四通八達(dá)，有很多架空明線，易受人為破壞和雷電損壞。水文測報(bào)系統(tǒng)多建設(shè)在農(nóng)村山區(qū)，線路質(zhì)量差，維護(hù)時(shí)間長，不能滿足水文測報(bào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求。深圳某水庫，建設(shè)時(shí)采用電話網(wǎng)絡(luò)通信，經(jīng)常遭受破壞。10第一節(jié) 傳輸方式（三）有線傳輸 三、我國現(xiàn)行水利信息傳輸方式（3）光纜光纜通信是未來通信發(fā)展的主流，光纖傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信的理想通道。由于采用全數(shù)字技術(shù)，與模擬通信相比較，數(shù)字通信有很多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、傳輸質(zhì)量好，具有極強(qiáng)的抗干擾能力、極高的可靠性和穩(wěn)定性、靈活的多路復(fù)用能力、綜合通信能力強(qiáng)、各路信號(hào)

7、之間不會(huì)相互干擾、極高的性價(jià)比、傳輸距離遠(yuǎn)等。光纖通信不同于有線電通信，后者是利用金屬媒體傳輸信號(hào)，光纖通信則是利用透明的光纖傳輸光波。雖然光和電都是電磁波，但頻率范圍相差很大。一般通信電纜最高使用頻率約 9-24兆赫（ 106 Hz），光纖工作頻率在 1014-1015 Hz之間。 12第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)一、遙測原理與應(yīng)用二、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備 三、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 14第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（一）概念 一、遙測原理與應(yīng)用對被測量對象的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量的一種技術(shù)。（二）組成 是通過遙測系統(tǒng)進(jìn)行的。遙測系統(tǒng)由三部分組成：（1）輸入設(shè)備，包括傳感器和變換器。傳感器把被測參數(shù)變成電信號(hào)，

8、變換器把電信號(hào)變換成適合于多路傳輸設(shè)備輸入端要求的信號(hào)。（2）傳輸設(shè)備，是一種多路通信設(shè)備。它可以是有線通信或無線電通信，既可傳輸模擬信號(hào)也可傳輸數(shù)字信號(hào)。目的是把輸入設(shè)備輸入的信號(hào)不失真地傳到終端。（3）終端設(shè)備，它的功能是接收信號(hào)，對信號(hào)進(jìn)行記錄，顯示和處理，以獲得測量結(jié)果。15第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（三）目的 一、遙測原理與應(yīng)用遙測不僅為了獲得數(shù)據(jù)，而是要為遙控目標(biāo)物體提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，常和遙控結(jié)合在一起。遙測作為一門綜合技術(shù)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，應(yīng)用十分廣泛。水位遙測系統(tǒng)水質(zhì)遙測系統(tǒng)水位遙測系統(tǒng)降雨量遙測系統(tǒng)農(nóng)田信息遙測系統(tǒng)（四）應(yīng)用 16第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（一）輸入

9、設(shè)備 二、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備 傳感器（包括編碼器和顯示部分）的作用是感受被測量，并將該量值轉(zhuǎn)換成增量式、編碼式、模擬式或數(shù)字式等不同形式機(jī)械的或電信號(hào)的輸出。編碼器是進(jìn)行信息表示方式轉(zhuǎn)換，完成信源編碼的部件。系統(tǒng)選用的傳感器，必須是經(jīng)過鑒定符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的正規(guī)產(chǎn)品，其適用條件、精度、分辨力、技術(shù)性能必須符合有關(guān)的水文測驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。雨量傳感器、水位傳感器、閘位傳感器、土壤含水量傳感器17第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（二）傳輸設(shè)備 二、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備 通信設(shè)備包括：調(diào)制解調(diào)器、收發(fā)信機(jī)、天線三種設(shè)備。調(diào)制器的作用是用數(shù)字信號(hào)調(diào)制副載波信號(hào)，然后再用它輸出的已調(diào)副載波調(diào)制發(fā)

10、信機(jī)的載波信號(hào)，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。也可以用數(shù)字信號(hào)對發(fā)信機(jī)載波直接進(jìn)行調(diào)制。解調(diào)器則是從收信機(jī)收到的信號(hào)中恢復(fù)出數(shù)字信號(hào)。采用超短波傳輸數(shù)據(jù)，通常采用移頻鍵控(FSK)制式的調(diào)制解調(diào)器。由于目前尚無適用的無線數(shù)傳收發(fā)信機(jī)，超短波數(shù)據(jù)傳輸主要是用模擬收發(fā)信機(jī)，配上合適的調(diào)制解調(diào)器組成。通常使用的天線有全向天線和定向天線。18第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（四）中繼機(jī) 二、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備 中繼機(jī)是中繼站的核心設(shè)備，它用于直接的或再生的轉(zhuǎn)發(fā)中心站的指令和遙測站的數(shù)據(jù)信號(hào)。中繼機(jī)有模擬中繼機(jī)和數(shù)字再生中繼機(jī)兩種，其值守功耗要小。（五）前置通信控制機(jī)前置通信控制機(jī)(簡稱前置機(jī))和收發(fā)信機(jī)、天饋線、調(diào)制解調(diào)器

11、，共同組成中心站前置機(jī)系統(tǒng)，作為中心站的值班機(jī)完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、暫存和預(yù)處理。前置機(jī)系統(tǒng)必須能長期連續(xù)工作，應(yīng)具有高可靠、低功耗的性能。20第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（六）輔助設(shè)備 二、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備 為便于進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維修，以及遙測站人員隨時(shí)了解本站和鄰站的雨情、水情，還應(yīng)配備一些低功耗、便攜式的輔助設(shè)備，如多功能測試儀，人工置數(shù)裝置，監(jiān)視器等。中心站設(shè)備包括前置機(jī)系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電源三個(gè)部分。隨著中心站數(shù)據(jù)處理任務(wù)的不同，需要配置的設(shè)備類別和技術(shù)性能要求有很大差別。應(yīng)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)備選型和制定配置方案。（七）中心站的設(shè)備配置21第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（一）系統(tǒng)

12、的組成 三、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) (5)信道：包括傳輸電信號(hào)的媒質(zhì)和通信設(shè)備。在傳輸過程中對數(shù)據(jù)通信有兩方面的影響，即信道本身傳輸特性的影響與外界干擾的影響。 (6)傳輸控制：對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收全過程進(jìn)行時(shí)序和路徑控制。 (7)差錯(cuò)控制：發(fā)現(xiàn)和糾正數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)的措施。 (8)報(bào)警：當(dāng)出現(xiàn)水文參數(shù)超過警戒值、設(shè)備故障等異常情況時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (9)數(shù)據(jù)處理：包括對水文數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查、整理、打印、存貯，進(jìn)行預(yù)報(bào)和調(diào)度作業(yè)等。23第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)三、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是按照系統(tǒng)可行性研究報(bào)告的要求，選擇系統(tǒng)工作體制和組網(wǎng)方案；分配系統(tǒng)各組成

13、部分的技術(shù)指標(biāo)；確定各類接口的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；提出數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理各部分的設(shè)計(jì)要求；制定軟件開發(fā)和新設(shè)備研制計(jì)劃；進(jìn)行主要設(shè)備選型；編制經(jīng)費(fèi)概算。（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容 (1)進(jìn)行現(xiàn)場查勘和收集資料。 (2)選擇系統(tǒng)工作體制和數(shù)據(jù)通信方式。 (3)選擇實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能要求的技術(shù)措施。 (4)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)。24第二節(jié) 遙測原理與信息網(wǎng)絡(luò)（四）基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)三、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 應(yīng)根據(jù)功能要求和管理維護(hù)力量，電源、交通、信道質(zhì)量等條件，按照經(jīng)濟(jì)合理、便于維護(hù)的要求，選用自報(bào)式或查詢一應(yīng)答式與混合式工作體制。 進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)首先根據(jù)可行性研究報(bào)告規(guī)定的遙測站網(wǎng)布設(shè)方案和數(shù)據(jù)流向，通過分析選擇通信方式

14、和中繼站位置，擬定數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)方案。規(guī)定系統(tǒng)規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)。26第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用 一、基于GPRS的水情測報(bào)系統(tǒng)二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)三、灤下灌區(qū)自動(dòng)化管理系統(tǒng)四、衛(wèi)星通信在三峽水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用27第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（一）GPRS技術(shù)及原理一、基于GPRS的水情測報(bào)系統(tǒng)圖2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3 GPRS骨干網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)28第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）基于GPRS水情遙測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)一、基于GPRS的水情測報(bào)系統(tǒng)在水情遙測系統(tǒng)中，需要對眾多的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)測中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理，根據(jù)對GPRS技術(shù)的分析，無

15、線GPRS的方式實(shí)現(xiàn)了一整套從降雨量、水位、流量數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)到大量數(shù)據(jù)信息的集中管理、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測預(yù)報(bào)及顯示的完整解決方案，下面主要對其硬件系統(tǒng)進(jìn)行描述。圖4 水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端的設(shè)計(jì)包括主控芯片、傳感器選??；系統(tǒng)電路、遠(yuǎn)程終端的電路設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)；以及中心站控制單元（軟、硬）。30第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（三）實(shí)時(shí)水情信息測報(bào)系統(tǒng)一、基于GPRS的水情測報(bào)系統(tǒng)（1）系統(tǒng)總體功能具備水位、雨量自動(dòng)采集功能，能自動(dòng)采集到水位計(jì) 1cm 的水位變化值和 1mm 的降雨量，水位采樣間隔可編程設(shè)置，并具有數(shù)字濾波功能。 定期采集滲漏量、壩體位移、浸潤線等壩體性態(tài)信息

16、。 具備定時(shí)自報(bào)功能，按預(yù)先設(shè)置的定時(shí)時(shí)間間隔（可任意設(shè)置），向中心站發(fā)送當(dāng)前的水位、雨量數(shù)據(jù)，同時(shí)包括測站站號(hào)、時(shí)間、電池電壓、報(bào)文類型等參數(shù)。 在規(guī)定的時(shí)段內(nèi)水位變幅以及降雨量超過設(shè)定值時(shí)，具備短信、軟件報(bào)警功能。 數(shù)據(jù)庫查詢（分類、統(tǒng)計(jì)、表格生成）。 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、具有很好的防濕、防雷擊、抗暴風(fēng)等能力，能在惡劣的天氣環(huán)境下和無人值守情況下正常運(yùn)行。 31第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（三）實(shí)時(shí)水情信息測報(bào)系統(tǒng)一、基于GPRS的水情測報(bào)系統(tǒng)（2）系統(tǒng)特征雨量、水位觀測全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測，長期自記和固態(tài)存儲(chǔ)，為智能自動(dòng)化化創(chuàng)造了條件，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了資料整編質(zhì)量。從根本上解決長期以

17、來水情拍報(bào)與資料整編成果不一致的問題。 測驗(yàn)設(shè)施設(shè)備改造、完善后，提高了測驗(yàn)質(zhì)量，收集的測驗(yàn)數(shù)據(jù)量多且更加精確、可靠、為水利工程建設(shè)和水資源優(yōu)化配置、水環(huán)境保護(hù)提供更加可靠的資料；為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。 報(bào)汛手段更加科學(xué)、可靠，水情信息量有較大增加，傳輸時(shí)間明顯縮短，抗干擾能力提高，信息差錯(cuò)率大幅降低。 采用先進(jìn)的報(bào)汛通信手段后，實(shí)時(shí)水情信息將有明顯增加，流域面上的實(shí)時(shí)雨水情更加準(zhǔn)確及時(shí)，并得到快速處理，實(shí)現(xiàn)作業(yè)預(yù)報(bào)計(jì)算機(jī)化。改變了手工作業(yè)預(yù)報(bào)的落后狀態(tài)，使作業(yè)時(shí)間縮短，預(yù)報(bào)精度提高；預(yù)見期增長能為各級防汛指揮部門提供更加及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、直觀的雨水情信息和預(yù)報(bào)結(jié)果，爭取抗洪搶險(xiǎn)時(shí)間，減少人民生

18、命財(cái)產(chǎn)損失，將取得極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。32第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（一）GSM系統(tǒng)原理二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)（1）GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成GSM系統(tǒng)主要由以下幾部分組成(如圖5):1.移動(dòng)臺(tái)MS(Mob11eStation)，如手機(jī)、傳真機(jī)等用戶實(shí)際所使用的設(shè)備。2.基站系統(tǒng)BSS(Base Statino Sysetm)，為移動(dòng)臺(tái)MS和陸地交換設(shè)備提供無線連接的部分。3.網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)(Network Switehing System)，由MSC及一些相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成，完成電話交換及提供GSM系統(tǒng)與PSNT的連接功能等。4.操作與維護(hù)系統(tǒng)(Opeartoinnad Mai

19、ntenanceSystme)，使網(wǎng)絡(luò)管理員能對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中操作與維護(hù)。（2）GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段33MSC: 移動(dòng)交換中心 BSC:基站控制器 SMC: 短消息中心HLR: 歸屬位置寄存器 BTS: 基站收發(fā)信臺(tái) VM： 語音郵箱AUC: 鑒權(quán)中心 MS: 移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)） OMC：操作維護(hù)中心VLR: 訪問者位置寄存器 EIR: 設(shè)備識(shí)別寄存器（3）GSM 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 其他MSC/VLRMAPBTSBTSSMC&VMOMCGSM900GSM1800M900/M1800 BSCPSTNISDNTUP,ISUPMAPA接口NMSMSHLR/AUC/EIRM900/M1800 MSC/VLRBSSN

20、SS34第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（一）GSM系統(tǒng)原理二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)（4）短消息GSM中唯一不要求建立端一端業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù)就是短消息，即使移動(dòng)臺(tái)已處于完全電路通信情況下仍可進(jìn)行短消息傳輸?？垢蓴_能力強(qiáng)頻譜利用率高可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)易于加密便于網(wǎng)絡(luò)的管理和控制便于設(shè)備的集成優(yōu)勢占用頻帶較寬增加設(shè)備的復(fù)雜性需要復(fù)雜的定時(shí)系統(tǒng)帶來較大的延時(shí)缺陷35第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與基本功能二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)（1）結(jié)構(gòu)主要由野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM傳輸系統(tǒng)和集中監(jiān)控系統(tǒng)組成(如圖5)。（2）功能野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是具有高精度傳感技術(shù)、GSM

21、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和處理等技術(shù)的一套土壤墑情信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集土壤墑情數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行恼?，?shù)據(jù)經(jīng)過校驗(yàn)科學(xué)處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。36第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與基本功能二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)（2）功能GSM傳輸系統(tǒng)完成由野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與集中監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。集中監(jiān)控系統(tǒng)可以初始化顯示數(shù)據(jù)庫中所有站點(diǎn)全部數(shù)據(jù)，可以在本界面中設(shè)置各種過濾條件完成數(shù)據(jù)顯示及查詢，各種報(bào)表和檢索、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。圖6 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖37第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（三）系統(tǒng)應(yīng)用二、基于GSM短消息的土壤墑情實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)（1）硬件野外數(shù)據(jù)采集站、

22、GSM傳輸系統(tǒng)和集中監(jiān)控系統(tǒng)及相應(yīng)控制軟件組成一個(gè)完整的土壤墑情實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。以下將對該系統(tǒng)各部分的硬件部分進(jìn)行詳細(xì)。（2）軟件軟件主要采用B/S方式完成系統(tǒng)的操作，同時(shí)為方便查詢、數(shù)據(jù)處理等工作，需另外設(shè)計(jì)界面，采用C/S方式完成數(shù)據(jù)的查詢和維護(hù)功能。38第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（一）基本情況三、灤下灌區(qū)自動(dòng)化管理系統(tǒng)唐山市灤河下游灌區(qū)輸水干渠全長110km，斗渠以上用水渠道1039條、總長度1634km，斗渠以上各級建筑物3298座。灤下灌區(qū)運(yùn)行近50年來，一直沿用上世紀(jì)五六十年代的信息傳輸方式傳遞調(diào)令、供水情況和汛情，信息傳遞不及時(shí)，反饋慢，上級主管部門不能及時(shí)了解各管理站所的情況，

23、導(dǎo)致調(diào)度、管理、控制困難，影響用水調(diào)度和度汛安全。輸水干渠沿線供水建筑物132處，點(diǎn)多、線長、面廣、建筑物分散，缺乏行之有效的監(jiān)控手段，偷水、搶水和放人情水的問題時(shí)有發(fā)生。加之人工觀測水位方式落后、按時(shí)段計(jì)算水量，采集間隔時(shí)段長、精度低，導(dǎo)至供水計(jì)量誤差大，量測水精度不高，供水與收費(fèi)脫節(jié)，水費(fèi)征收困難。39第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）應(yīng)用三、灤下灌區(qū)自動(dòng)化管理系統(tǒng)2002年委托南京水科院進(jìn)行了總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)。2003年開始建設(shè)，現(xiàn)已架設(shè)光纜25km，建設(shè)監(jiān)控調(diào)度中心1處、自動(dòng)監(jiān)控閘站7處、閘門30孔、泵站31座；新建5處監(jiān)控分中心；58處閘門、10座泵站安裝了數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和存儲(chǔ)監(jiān)控設(shè)施；99

24、處閘門和泵站實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳；組建了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)輸水干渠供水建筑物目前已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。灌區(qū)自動(dòng)化管理系統(tǒng)采用集中控制與分散控制相結(jié)合的分布開放式結(jié)構(gòu)。自動(dòng)化系統(tǒng)包括4個(gè)控制系統(tǒng)：1. 總監(jiān)控中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視控制系統(tǒng)，即閘門控制子系統(tǒng)+水泵控制子系統(tǒng)+視頻監(jiān)視子系統(tǒng)這部分可以使工作人員遠(yuǎn)程監(jiān)視泵站和水閘的運(yùn)行狀態(tài)及輸水情況，對泵站機(jī)組、輔機(jī)，勵(lì)磁進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和保護(hù)，結(jié)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)閘門和泵站的自動(dòng)化調(diào)控。40第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）應(yīng)用三、灤下灌區(qū)自動(dòng)化管理系統(tǒng)2.水文水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)這部分可使全灌區(qū)境內(nèi)實(shí)現(xiàn)水文水質(zhì)監(jiān)測，包括水渠、河道、泵站等水利工程的水情數(shù)據(jù)測量

25、、傳輸、存儲(chǔ)、顯示，對相應(yīng)的水利工程設(shè)施進(jìn)行包括水位、流量、雨量在內(nèi)的數(shù)據(jù)測量，該系統(tǒng)的目的就是為灤下灌區(qū)的科學(xué)管理和維護(hù)提供及時(shí)有效的數(shù)據(jù)。3.優(yōu)化調(diào)度與決策支持系統(tǒng)這部分可根據(jù)灤下灌區(qū)流域的泵站、水閘系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真模型，將各相關(guān)參數(shù)和最終優(yōu)化調(diào)度結(jié)果之間的關(guān)系量化，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)泵站和渠道的多目標(biāo)總體優(yōu)化調(diào)度。4. 系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)這部分主要用于實(shí)現(xiàn)管理處、所、站及現(xiàn)場對信息資源的共享，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)指揮決策、運(yùn)行管理、操作執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集4個(gè)層次的控制。自動(dòng)化系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、遙控啟閉閘門、室內(nèi)屏幕監(jiān)控、智能磁卡收費(fèi)功能。41第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（三）效果三、灤下灌區(qū)自動(dòng)化

26、管理系統(tǒng)1.一是減少了棄水。2.二是計(jì)量、收費(fèi)公開透明。3.促進(jìn)水費(fèi)足額計(jì)收。4.節(jié)水效果顯著。5.減少了運(yùn)行值班人員，改善了值班人員的工作環(huán)境，提高了工作效率，達(dá)到了減員增效的目的。6.自動(dòng)化系統(tǒng)采集信息量大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，分辨率高，故障、事故、越限、狀態(tài)變化等歷史事件能自動(dòng)記錄和打印，并能分辨出各種操作和保護(hù)的動(dòng)作順序及時(shí)間，為值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，避免運(yùn)行事故有積極的預(yù)防作用，為事故原因分析提供充分依據(jù)。7.自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了灤下灌區(qū)管理處與管理所、管理站的溝通效率.降低了運(yùn)營成本。42第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（一）衛(wèi)星水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的構(gòu)成四、衛(wèi)星通信在三峽水情自動(dòng)測報(bào)系

27、統(tǒng)中的應(yīng)用國內(nèi)應(yīng)用于水情測報(bào)系統(tǒng)通信的衛(wèi)星主要有:VSAT亞洲二號(hào)通信衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星(Inmarsat-C)等。系統(tǒng)由空間段、衛(wèi)星地面站(LES)和移動(dòng)終端三大部分組成基于海事衛(wèi)星的水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)由遙測站、海事衛(wèi)星電臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心三部分組成。圖7 海事衛(wèi)星C系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖43第三節(jié) 自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用（二）應(yīng)用實(shí)例四、衛(wèi)星通信在三峽水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用三峽水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)時(shí),在遙測站和中心站之間的數(shù)據(jù)通信采用了Inmarsat-C(海事衛(wèi)星)作為遙測站通信信道。三峽水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)是一個(gè)地理范圍廣、通信情況復(fù)雜的實(shí)時(shí)測報(bào)系統(tǒng)。一期系統(tǒng)共建設(shè)81個(gè)遙測站,其中57個(gè)遙測站為PS