係統建設內容
　　天津市沿海潮位實時監測係統包括三個部分的建設：雷達潮位數字測報、風力風向測報、實時潮位監測發布係統軟件開發。先期潮位遙測係統建設1個中心站（防汛辦公室），大港電廠海泵房
、塘沽石化碼頭、漢沽鹽廠海泵房等3個遙測站。後續再陸續添加建設監測站點。

係統建設原則
　　■ 實用性：實用性將作為係統建設的基本出發點。係統的設計以方便

、簡捷

、高效為目標，既充分體現實時預報與統計，友好的用戶界麵，業務人員可以熟練操作；
　　■ 可靠性：作為防潮預報係統，必須能高可靠的連續運行，本係統本著經濟實用，高性價比的原則設計，從係統硬件、係統結構、設計方案
、技術保障等方麵綜合考慮，使得係統能保證穩定可靠；
　　■ 靈活性：係統使用靈活
，可以方便的察看預報信息，曆史信息，及統計信息，同時可以實時報警功能
；
　　■ 擴展性：考慮到業務不斷發展與變化
，要求係統在結構

、容量和處理能力等方麵具有強大的擴充能力，本係統設計中充分考慮到其擴充能力，其軟、硬件均采用工業化標準設計

，並預留軟、硬件接口，保證了係統擴展能力。

係統基本功能需求
　　根據潮位監測的專業特點和現場的客觀條件，天津市水務部門對遠程潮位監測係統提出了如下基本要求：
　　■ 數shu據ju必bi須xu能neng夠gou本ben地di保bao存cun，而er且qie必bi須xu能neng夠gou保bao存cun至zhi少shao一yi年nian的de數shu據ju。現xian場chang作zuo為wei中zhong心xin數shu據ju的de有you力li補bu充chong，在zai需xu要yao的de時shi候hou可ke以yi由you控kong製zhi中zhong心xin發fa命ming令ling取qu得de，或huo者zhe安an排pai人ren員yuan到dao現xian場chang取qu得de，同tong時shi方fang便bian監jian測ce人ren員yuan的de現xian場chang辦ban公gong；
　　■ 現場與監測中心采用GPRS通信，領導及相關管理人員配備的PDA也能通過GPRS網絡同步接收實時監測數據，方便在特殊時期的及時響應，同時也減少中心數據庫的查詢壓力
；
　　■ 係統具備遠程更新程序的能力。管理中心可通過GPRS網絡遠程更新現場控製器上運行的程序，更改采集周期

、存儲方式等關鍵程序指標
，或完全更新程序，以滿足不同時期對現場監測的需要
；
　　■ 現xian場chang支zhi持chi本ben地di圖tu形xing界jie麵mian，滿man足zu現xian場chang辦ban公gong要yao求qiu。現xian場chang設she備bei提ti供gong方fang便bian的de圖tu像xiang輸shu出chu端duan口kou，在zai發fa生sheng災zai情qing或huo其qi它ta緊jin急ji時shi刻ke，管guan理li人ren員yuan可ke在zai現xian場chang通tong過guo顯xian示shi設she備bei，最zui好hao是shi顯xian示shi器qi了le解jie現xian場chang監jian測ce情qing況kuang；
　　■ 無人職守，設備必須可靠、體積小巧。考慮到防風的需要現場監測點體積必須小巧、可靠，同時現場設備也必須穩定可靠
，關鍵是計量節省監測站有限的空間；
　　■ 係統拓展性好
，將來新建站點隻需要通過簡單設定就可以納入原有的監測體係；
　　■ 係(xi)統(tong)各(ge)組(zu)件(jian)采(cai)用(yong)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)通(tong)用(yong)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)，以(yi)此(ci)來(lai)有(you)效(xiao)的(de)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)建(jian)製(zhi)成(cheng)本(ben)
，並(bing)簡(jian)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)後(hou)期(qi)維(wei)護(hu)。同(tong)時(shi)，也(ye)以(yi)此(ci)來(lai)增(zeng)強(qiang)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)掌(zhang)控(kong)力(li)，方(fang)便(bian)將(jiang)來(lai)的(de)係(xi)統(tong)擴(kuo)容(rong)。

係統組件及配置方案
現場設備選擇
　　現場控製設備是整個係統最關鍵的部分
，它是現場程序運行的基本平台，還必須擔負現場數據存儲、xianchangtongxindengguanjianrenwu，qiwendingxinghekekaoxingzhijieyingxiangzhenggexitongdewendinghekekao。keyishuoxianchangkongzhishebeidexuanzeguanxidaozhenggexitongdechengbai，shizhenggexitongdejishi。
　　經過慎重的考慮和選型
，係統最終選用台灣泓格科技的PAC產品Wincon8331智能型控製器作為現場控製器。該設備外觀及基本配置如圖1：
　　Wincon8331尺寸為：229mm×110mm×90mm
，不占用太大的機櫃空間，而且支持導軌安裝
，可以很好的滿足現場對設備空間的限製。而且，該設備還具備如下特點：
　　■ 采用低功耗的StrongARM處理器作為係統CPU，並且采用無風扇設計，可有效的保證係統的穩定運行；
　　■ 采用微軟開發的實時操作係統Windows CE.net，並且操作係統固化在一片32M的Flash上
，將操作係統與應用程序有效的隔離開來，保證操作係統不死機，以次來提升操作係統的穩定性和可靠性

；
　　■ wincon8331提供VGA接口。在現場接上普通顯示器就可以進行圖像顯示。同時設備還提供標準的USB接口和PS/2鍵盤鼠標接口，可支持鍵盤鼠標操作和USB存儲設備。以此來滿足係統對本地操作的需要；
　　Wincon8331提供一片128M的CF卡作為存儲器，可存儲複雜的程序，並可以以文件的形式存儲大量的數據
，在本係統中至少可以存儲2年左右的現場數據和操作日誌；
　　■ 支持多線程
，在CPU運算能力許可下
，可以同時處理多個係統任務。
　　除了硬件配置能充分滿足係統的要求外
，wincon8331的開發過程也讓本項目係統開發的技術人員驚喜不已。這些技術人員之前對自動化係統接觸不多，而專長於內部的辦公
、業務等信息係統的構造與開發。從開發工具上來說

，也就是熟悉VC

、VB、J-Build等高級語言開發工具。所以，驚喜的是wincon8331采用windows風格圖形界麵，並且支持EVC和VB.net程cheng序xu開kai發fa，可ke以yi延yan續xu這zhe些xie技ji術shu人ren員yuan的de開kai發fa習xi慣guan，並bing且qie可ke以yi在zai不bu添tian加jia其qi他ta輔fu助zhu軟ruan件jian的de情qing況kuang下xia，采cai用yong高gao級ji開kai發fa語yu言yan實shi現xian本ben地di程cheng序xu的de圖tu形xing界jie麵mian。基ji本ben的de數shu據ju處chu理li就jiu可ke以yi在zai本ben地di完wan成cheng，然ran後hou將jiang處chu理li好hao的de數shu據ju再zai發fa送song到dao監jian測ce中zhong心xin
，減jian輕qing監jian測ce中zhong心xin係xi統tong的de運yun算suan壓ya力li。最zui終zhong，通tong過guo比bi較jiao，采cai用yong微wei軟ruan提ti供gong的deEVC作為本地程序的開發工具。

現場GPRS模塊選擇
　　GPRS通信模塊保證現場通信的穩定性和可靠性，該項目選擇台灣赫立訊的GPRS模塊作為現場的通信終端設備。該模塊具有如下特點：
　　■ 可靠性強：該模塊設計科學，製造工藝精湛，性能穩定、可靠
，經受過廣大用戶不同應用環境的考驗
，獲得一致好評。並且通過國際FCC和CE認證；
　　■ 係統不當機：內建Watchdog模塊
，保證係統不當機。並且具備斷線重撥功能：係統自動檢測通信狀態
，當發生網絡情況不好，發生掉線狀況時自動重新撥號，在最短的時間內恢複通信；
　　■ 功耗低：該模塊工作功耗是0.27W－0.5W
，可大大節約電能的利用；
　　■ 體積小，便於安裝：減少對機櫃寶貴空間的需要；
　　■ 環境適應能力強：可適應各種複雜環境的應用
；
　　■ 具備自動休眠功能，並提供多種喚醒功能：事件驅動

、定時喚醒
、呼叫喚醒、中心端喚醒
；
　　■ 提供遠程參數修改功能；
　　■ 提供強大的管理軟件，用戶幾乎不用編程即可使用。

現場傳感器選擇


圖2：OTT 數字雷達液位傳感器


圖3：05103v 型測風裝置

　　傳感器關係到監測數據的準確性和可靠性
，並且傳感器屬於易損設備。在本項目中，考慮現場的的複雜情況，必須選用可靠
、穩定、易維護的傳感器。本項因此，采用進口傳感器作為數據采集終端。
水位傳感器：本係統選用德國OTT數字雷達液位傳感器KALESTO
，其主要技術指標如下：
　　■ 測量原理：采用連續調頻波
；FM: 24.125 GHz;
　　■ 波段：24，125GHZ。
　　■ 輻射角：5°C；
　　■ 供電：10.5~15 VDC；
　　■ 量程：0~30米
；
　　■ 精度：1cm;
　　■ 分辨率：1mm;
　　■ 數字輸出：RS485/9600bit/s

；
　　■ 內充N2，防雷電
；
　　■ 防護等級：IP68；帶繼電保護；
　　■ 工作溫度：-40~+85°C
　　分速風向傳感器：本係統選用美國YOUNG公司生產的05103v型測風裝置，其主要技術指標如下：
　　■ 風速: 0-60 m/s
　　■ 最大抗風: 100 m/s
　　■ 風向: 3
　　■ 分速: ±0.3 m/s (0.6 mph)
　　■ 風向: ±3 degrees
　　■ 最小臨界值:*
　　■ 風速: 1.0 m/s
　　■ 風向: 1.1 m/s
　　■ 供電:8-24 VDC (5 mA @ 12 VDC)
　　■ 工作溫度:-50 to 50° C
　　■ 信號輸出:0-1.00 VDC full scale;0-5.00 VDC optional

現場能源供應及防雷
　　現場具備市電供應條件，因此采用市電供應。而防雷是現場必不可少的防護措施，由專業公司提供相關設備及施工，本方案不做闡述。

監測中心主要軟件服務器
　　監測中心根據係統需求，在考慮將來係統可拓展性的基礎上，建製了如下三個軟件服務器：
　　■ 係統應用服務器。該服務器承擔係統應用層麵的所有功能。主要包括：數據展示、數據分析、報表、WEB發布、數據上報

、係統維護等功能模塊。考慮到將來係統的拓展，係統功能的拓展，采用VB.NET開發
；
　　■ SQL-server數據庫服務器。主要用於遙測數據的存儲；
　　■ iPush Server通信服務器。該軟件由台灣艾揚科技開發
，並已在台灣及國外環境監測、智能交通等項目中得到了廣泛的應用。主要承擔現場設備與監測中心的通信
、數據同步分發
、通信端口設定等功能。
　　通過該軟件可以使係統具備如下特點：
　　■ 實(shi)現(xian)現(xian)場(chang)監(jian)測(ce)數(shu)據(ju)的(de)主(zhu)動(dong)上(shang)報(bao)。隻(zhi)需(xu)設(she)定(ding)現(xian)場(chang)監(jian)測(ce)數(shu)據(ju)上(shang)報(bao)的(de)條(tiao)件(jian)
，當(dang)上(shang)報(bao)時(shi)間(jian)或(huo)數(shu)據(ju)變(bian)動(dong)範(fan)圍(wei)等(deng)條(tiao)件(jian)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)設(she)定(ding)要(yao)求(qiu)時(shi)，係(xi)統(tong)對(dui)滿(man)足(zu)條(tiao)件(jian)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)主(zhu)動(dong)上(shang)報(bao)，將(jiang)數(shu)據(ju)主(zhu)動(dong)發(fa)送(song)到(dao)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)，減(jian)輕(qing)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)工(gong)作(zuo)量(liang)。並(bing)且(qie)，發(fa)送(song)條(tiao)件(jian)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)通(tong)過(guo)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)的(de)軟(ruan)件(jian)進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)更(geng)新(xin)；
　　■ 保證數據在GPRS和internet傳遞過程中的安全性。該功能的核心是提供數據加密與提供數據保證送達功能，克服在GPRS和internet環境中經常發生的數據丟包
、數據竊取等問題
；
　　■ kexuedeguihuaxianchangshebeiyujiancezhongxindetongxintonglu，chulijianceshujudezhongyaoxingdengji，manzushangbaidianjianceshebeitongshishangbaoshujudexuyao。yikebaozhengxitongtongshi、同步與現場設備進行通信，進行現場程序更新
、係統對時等操作。通過此功能，為將來係統的拓展預留了足夠的空間；
　　■ 實現監測中心與監測現場設備間的雙向通信。克服GPRS網絡等動態IP網絡與固定IP間雙向通信困難的問題，使監測中心可以方便的了解監測現場設備的狀態，並可隨時向下發送命令或更新現場設備上的應用程序。

係統工作流程
　　每個現場監測站點需要監測影響海潮變化的三個參數：潮位、風速
、風向。係統通過OTT的數字雷達液位傳感器采集潮位參數。該傳感器通過RS-485口與wincon8331主機連接，wincon8331通過EVC編寫的通信程序按照該公司提供的通信協議讀取該傳感器采集到的潮位值。係統通過YOUNG公司生產的05103v型測風裝置監測現場的風速和風向參數，由於該裝置提供兩路0-5V的電壓輸出
，故通過在wincon8331上插入泓格公司的I-8017H並行模擬量采集模塊采集該裝置輸出的電壓值，再通過YOUNG公司提供的電壓\參數比對表換算出風速和風向參數。
　　Wincon8331通過RS-232口與赫立訊的GPRS模塊連接，通過內部的撥號程序撥入internet。由於Wincon8331提供一個10/100M網絡接口，將來在係統拓展的時候，將采用wincon8331的網口與GPRS路由器連接的方式來接入internet，並由GPRS路由器來保證網絡的暢通
，讓wincon8331更專注與數據采集與運算。
　　在普通工況下監測站點需要wincon8331每5分鍾從前端傳感器采集一次數據，並按時間順序存儲在wincon8331的CF卡上。在完成存儲工作後，利用iPush?Server提供的現場API函數主動將數據發送到監測中心的iPush?Server，並由該API完成數據傳遞過程中的數據加密、數據保證送達
、數據等級設置等工作，以保證數據的安全性和完整性。iPush?Server接收到來自現場的數據後，主動將數據同步發送到SQL-server數據庫
、主應用程序和PDA上，保證所有應用程序得到的數據是同步、同樣的數據，避免數據不同步的現象發生。
　　在汛期或者其它要求情況下
，wincon8331需要每30秒從前端傳感器采集一次數據（OTT的數字雷達液位傳感器采集一次數據需要約30秒），采集頻率的改變通過監測中心遠程更新現場的監測程序來完成。並且，這個過程由iPush Server提供的動態IP尋址、shujutongbuguangbojizhiheshujubaozhengsongdajizhilaibaozhang，yicilaibaozhengshujudewanzhengxingheshuangxiangdeshujutongxin。zheyang，suoyouzhandiandechengxugengxinheduishikeyitongguoyicicaozuolaiwancheng，bingqiejishichuxianwangluotiaojianbuhaodezhuangtai，caozuorenyuanyebuxuyaojinxingzhongfucaozuo，xitonghuiliyongbaozhengsongdajizhizidongchuli，dadajiangdicaozuorenyuandegongzuoliang。

圖4：潮位遠程監測係統總體結構

　　監測中心的實時監測係統的數據由iPush?Server直接主動提供，並且保證和數據庫的數據更新同步，也不需要訪問數據庫來得到數據。隻有進行報表、lishifenxidenggongnengshicaixuyaofangwenshujuku。tongguozheyangdefangwenjizhidadajiangdileshujukudegongzuoyali
，baozhenglexitongdeliuchangyunxing

，zaijianglaixitongtuozhanshizhegeyoudianjianggengjiatuchu。
　　監測現場的監測、通信程序都是采用EVC編寫，該語言支持圖形化界麵。這樣當有工作人員需要到現場進行辦公時，隻需攜帶便攜式顯示器通過連接wincon8331的VGA端口就可以了解現場的監測狀態、查詢本地的曆史數據，或者通過CF讀卡器讀取wincon8331保存的數據。

係統的特點及帶來的效益
　　數據采集、本地數據存儲和遠程通信是遠程監測係統的核心功能。本係統的本地設備單元
、benditongxindanyuanhexitongtongxindanyuanjuncaiyongshichangshangjishulingxiandechanpin，bingtongguohonggekejideyouxiaozhenghebaozhenglexitongzaizhexiefangmiandechuangxinhejishulingxian
，rangxitongjubeileyixieduyiwuerdetedian，birushuobendiyunsuantixi
、主動性數據交換體係
、遠程同步程序更新體係等等，這些特點是其它類似係統無法比擬的。

圖5：係統軟件通信結構

　　特別值得一提的是係統采用分散式運算體係。由wincon8331在現場完成數據采集、數據運算

、數據存儲、本地顯示
、數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)等(deng)功(gong)能(neng)

，並(bing)采(cai)用(yong)主(zhu)動(dong)上(shang)報(bao)的(de)方(fang)式(shi)與(yu)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)
，大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)服(fu)務(wu)器(qi)運(yun)算(suan)和(he)通(tong)信(xin)的(de)負(fu)擔(dan)。讓(rang)中(zhong)心(xin)服(fu)務(wu)器(qi)可(ke)集(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)和(he)數(shu)據(ju)報(bao)表(biao)等(deng)複(fu)雜(za)工(gong)作(zuo)，降(jiang)低(di)了(le)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)對(dui)硬(ying)件(jian)服(fu)務(wu)器(qi)的(de)要(yao)求(qiu)。真(zhen)正(zheng)做(zuo)到(dao)了(le)現(xian)場(chang)
、中心各司其責
、獨立運做。這樣一方麵加快了係統建設的速度、簡化了實施過程
，也順應了業界提倡的分布運算、集中監控的潮流。