一、水文監測自動化技術的應用和發展

1、 水文監測的範圍與內容：
　　水文監測是水文傳感器技術與采集、存儲、傳輸
、處理技術的集成。
　　監測範圍：江、河
、湖泊
、水庫、渠道和地下水等水文參數。
　　監測內容：水位
、流量、流速、降雨（雪）、蒸發
、泥沙、冰淩、墒情、水質等。

2、 人工監測技術存在的問題：
從水文傳統的人工監測技術分析來看，主要存在以下問題：
　　（1） 記錄方式以模擬方式為主，就是數字方式記錄的也很難方便的輸入計算機處理；
　　（2） 據處理基本靠人工處理判斷，費時易錯；
　　（3） 水文信息的采集、傳輸、處理的實時性和準確性較差，無法適應現代水文的需求。

　　因此，要用自動化技術促進水文監測自動化的發展。

3、 水位的采集和傳輸

　　用於自動化監測的水位傳感器主要有浮子式水位計、壓力式水位計、電子水尺和超聲波水位計等。這些傳感器可以直接接到RTU上，自動監測水位參數。地下水位的監測與地表水相同。

　　目前，省水文監測站與各采集點之間的數據通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸。采用電話線傳輸數據時，由於每次撥號都需要等待
，速度慢，而且費用也較高。同時，由於各監控點分布範圍廣、數量多、距離遠
，個別點還地處偏僻
，因此需申請很多電話線，而且有些監控點有線線路難以到達。

　　GPRS具有速度快、使用費用低的特點
，其傳輸速度可達171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活
，它具有組網靈活、擴展容易、運行費用低投
，維護簡單、性價比高等優點因此，目前正考慮采用GPRS無線傳輸方式解決汙染源監測數據的實時傳輸問題。

二
、方案優點：

　　中國移動GPRS係統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRSyewupingtaishanggoujianshuiwenxinxicaijichuanshuxitong
，shixianshuiwenxinxicaijidiandewuxianshujuchuanshujuyoukechongfenliyongxianyouwangluo
，suoduanjianshezhouqi，jiangdijianshechengbendeyoudian，erqieshebeianzhuangfangbian、維護簡單。經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS係統作為水文信息采集傳輸係統的數據通信平台。

GPRS無線水文監控係統具備如下特點：

1
、可靠性高：
　　與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用麵向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象
，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不幹擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分複用機製，並具備極強的抗幹擾性能，完全避免了傳統數傳電台的多機頻段“碰撞”現象。

2、實時性強：
　　GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小
，並支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信
，很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右
，完全能滿足係統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

3、監控範圍廣：
　　GPRS網絡已經實現全國範圍內覆蓋
，並且擴容無限製，接入地點無限製，能滿足山區、鄉(xiang)鎮(zhen)和(he)跨(kua)地(di)區(qu)的(de)接(jie)入(ru)需(xu)求(qiu)。由(you)於(yu)水(shui)文(wen)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)點(dian)數(shu)量(liang)眾(zhong)多(duo)，分(fen)布(bu)在(zai)全(quan)省(sheng)範(fan)圍(wei)內(nei)，部(bu)分(fen)水(shui)文(wen)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)點(dian)位(wei)於(yu)偏(pian)僻(pi)地(di)區(qu)，而(er)且(qie)地(di)理(li)位(wei)置(zhi)分(fen)散(san)。因(yin)此(ci)采(cai)用(yong)GPRS網絡是其理想的選擇。

4、係統建設成本低：
　　由於采用GPRS公網平台
，無需建設網絡，隻需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。

5
、係統運營成本低：
　　采用GPRS公網通信
，全國範圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫遊費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)
，也可以按包月不限流量收費，從而實現了係統的低成本通信。

6
、可對各監測點儀器設備進行遠程控製：
　　通過GPRS雙向係統還可實現對儀器設備進行反向控製，如：時間校正
、狀態報告
、開關等控製功能
，並可進行係統遠程在線升級。

7、係統的傳輸容量，擴容性能好：
　　水文監測中心要和每一個水文信息采集點實現實時連接。由於水文信息采集點數量眾多，係統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要
；由於係統采用成熟的TCP/IP通信架構
，具備良好的擴展性能
，一個監測中心可輕鬆支持幾千個現場采集點的通信接入。

8、GPRS傳輸功耗小
，適合野外供電環境：
　　雖然與遠在千裏的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻隻需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一台普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電台小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。

三、解決方案介紹：

　　由於GPRS通信是基於IP地址的數據分組通信網絡
，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個水文數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機
，從而進行數據通信。

（一）係統結構



1、水文信息采集點：

　　現場監控點通過水文測報機自動采集水文信息，通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，水文測報機采集到的數據通過GPRS DTU終端的內置嵌入式處理器對數據進行處理
、協議封裝後發送到GPRS無線網絡。

2、水文中心：

a）公網接入方案

　　服務器采用公網方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等

，申請公網固定IP地址；可以實現中小容量的數據采集應用。

b）專網接入方案

　　服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網絡相連。由於DDN專線可提供較高的帶寬，當環保信息采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現大容量數據采集應用。

　　監控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據後先進行AAArenzheng，houchuansongdaojiankongzhongxinjisuanjizhuji，tongguoxitongruanjianduishujujinxinghaiyuanxianshi，bingjinxingshujuchuli，zheyangjinyibuzengqianglexitongshujutongxinanquanxingneng。


3、GPRS/GSM移動數據傳輸網絡：

　　水文測報機采集的數據經GPRS/GSM網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理
，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。


（二）係統方案：

　　各水文監測點使用上海正偉數字技術有限公司的GPRS DTU透明數據傳輸終端
，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。各水文監測點的GPRS DTU使用移動通信公司的GPRS普通數據卡或APN專用數據卡，同時監控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 並與采集點信息進行關聯

，以便識別和維護處理。信息采集中心運行監控係統軟件
，實時采集水文信息數據。

凡省水文局授權的信息采集點均可以使用本係統：

　　1、水文信息監測點必須使用移動統一的APN卡，用戶使用本卡隻能用於與水文站數據中心通信。
　　2、終端設備使用深圳市海訊偉業科技有限公司提供的GPRS移動數據通信終端。
　　3、用戶登記：符合省級水文局的規定。

（三）產品特性

　　係統采用ZWCOM GPRS DTU無線透明數據傳輸終端。產品基於中國移動的GPRS網絡，具有高性能
、高可靠及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口, 可直接與PC

、單片機係統、RTU測控終端、PLC、GPS接收機
、數據集中器等連接
，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控製中心與眾多遠端站點之間的數據采集和控製。

　　1
、內置TCP/IP協議棧，針對GPRS網絡優化
　　2

、提供GPRS無線數據雙向傳輸功能
　　3
、提供RS232/RS485/RS422接口
　　4、符合ETSI GSM Phase 2+標準
　　5
、支持自動心跳，保持永久在線
　　6、透明數據傳輸：為用戶的數據設備提供雙向100K大容量數據緩衝區，支持大數據包傳輸
　　7、自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網、連接網絡
，支持用戶端發起命令連接或遠程喚醒連接
　　8
、提供短信通道
，內置Unicode國際編碼轉換表
　　9、支持遠程短信/電話喚醒
　　10、實時監測網絡連接情況，掉線自動重撥功能
　　11、支持中心為固定IP或動態域名
　　12、心跳報告時間間隔用戶可設定
　　13、支持點對點、點對多點、多點對多點對等  數據傳輸
　　14
、支持APN數據專網業務
　　15、安裝靈活、使用方便、可靠
　　16、支持多數據中心
，自動切換
　　17、適應低溫和高溫工作環境
　　18、EMC抗幹擾設計，適合電磁惡劣環境應用
　　19、複合式看門狗技術
，永不當機
　　20、整機低功耗技術，在線待機電流<20mA

（四）安全措施：

　　由(you)於(yu)水(shui)文(wen)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)的(de)特(te)殊(shu)性(xing)，本(ben)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)極(ji)高(gao)的(de)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)主(zhu)要(yao)是(shi)防(fang)止(zhi)來(lai)自(zi)係(xi)統(tong)內(nei)外(wai)的(de)有(you)意(yi)和(he)無(wu)意(yi)的(de)破(po)環(huan)
，網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)包(bao)括(kuo)信(xin)道(dao)加(jia)密(mi)
、信源加密
、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火牆等。穩定是指係統能夠7×24小時不間斷運行

，即使出現硬件和軟件故障，係統也不能中斷運行。 

　　數據中心可通過公網接入,或者到移動專網接入

，采用公網接入方式成本比較低

，企業不用租用專線
，而使用數據專線接入時，GPRS數據傳輸設備要經過Radius服務器的認證, 整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高
，可充分保障速度和網絡服務質量。

　　1、APN數據專網模式：企業內部網絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數據專網，由於采用數據專網,服務器與公網Internet隔離,可以有效避免非法入侵。

　　2

、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定
，劃定用戶可接入某係統的範圍,隻有屬於指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN
，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

　　3、可以為每個GPRS數據傳設備單獨配置 DTU ID號和密碼
，通過數據中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數據中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入係統，係統的安全性進一步增強。

　　4、數據加密：可對整個數據傳送過程進行加密保護。

　　5、網絡接入安全鑒定機製：采用防火牆軟件

，設置網絡鑒權和安全防範功能
，保障係統安全。

四

、結論：

　　數據中心采用有線方式，租用靜態IP目前費用約800~1500元/月。采集點采用GPRS無線方式
，流量費用目前有包月製和按數據量兩種收費方式，按流量計算0.01元-0.03元/KB
，而包月製20元/月有1024KB流量，可滿足省水文局目前水文數據采集係統的實際數據量，估計日後其費用會逐步降低。

　　duiyushuiwenjudengyonghulaishuo，youyutongxinfeiyongjiaodi，xiangshoudaoleshihui。lingwai，youyujierushebeikeyiyidong

，dangshuiwenguancezhanheshuiwenxinxicaijidianbanqianshishebeikesuizhiqianyibingkejixushiyong，keyibaohuyonghuyuanyoutouzi，shiheyushuiwencaijigongzuodetedian。

　　因此,采用GPRS構gou建jian水shui文wen數shu據ju采cai集ji係xi統tong
，不bu僅jin能neng很hen好hao地di滿man足zu水shui文wen信xin息xi采cai集ji的de需xu求qiu，而er且qie，做zuo為wei網wang絡luo運yun營ying商shang的de移yi動dong通tong信xin公gong司si也ye將jiang因yin此ci獲huo得de業ye務wu穩wen定ding的de集ji團tuan用yong戶hu
，隨sui著zhe用yong戶hu數shu量liang的de增zeng加jia，移yi動dong通tong信xin公gong司si的de營ying收shou也ye隨sui之zhi增zeng加jia，調tiao動dong了le運yun營ying商shang的de積ji極ji性xing，符fu合he網wang絡luo建jian設she和he網wang絡luo應ying用yong同tong步bu發fa展zhan的de要yao求qiu。