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解決方案solution

基于GPRS無線網(wǎng)絡-山洪地質災害防御解決方案

一、 概述
   我國是一個多山的國家,山丘區(qū)面積約占全國陸地面積的三分之二。伴隨著社會的發(fā)展人類活動的影響,導致山洪災害事故發(fā)生頻繁。


      據(jù)全國防汛抗旱指揮部的統(tǒng)計,近些年來,中小河流和山洪地質災害因災死亡、失蹤的人數(shù),以及造成的財產(chǎn)損失均占因洪災害總計的70%。中小河流和山洪地質 災害成為防洪減災體系的薄弱環(huán)節(jié)。“滑坡”、“崩塌”、“泥石流”、 “中小河流”、“病險水庫”……這些熱點詞匯充斥著從國家宏觀決策到相關行業(yè)領域的行動方針,也成為各界人士所議論的熱點話題。


       2010年10月12日,國家發(fā)展改革委副主任杜鷹、國土資源部副部長汪民、水利部副部長矯勇、國家林業(yè)局副局長印紅召開新聞發(fā)布會介紹中小河流治理和山 洪地質災害防治等方面已開展的工作和下一步工作安排情況時表示:山洪地質災害客觀存在,但是一定是可防可治的,要把水利投資、地質災害防治投資、生態(tài)環(huán)境 綜合治理投資擺在更加重要的位置。五年內基本完成防災減災治理工程。


       山洪災害的防治需堅持“以防為主,防治結合”,通過建立一套具備完善預測、預報、預警能力和應急指揮能力的“山洪災害防御系統(tǒng)”,在山洪到來之前能發(fā)出預警信息,讓相關部門迅速科學決策,保障民眾生命財產(chǎn)安全。


       隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)無線通信等相關學科發(fā)展,山洪地質災害防御通過引用相關領域新產(chǎn)品、新技術實現(xiàn)了災害預測、預報、預警、應急指揮的智能化。四信通信是中 國物聯(lián)網(wǎng)無線通信領域的骨干企業(yè),幾年來一直緊貼物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的脈搏,深入研究工業(yè)無線通信產(chǎn)品在水利水文、防洪防災等領域的應用,逐步形成了以產(chǎn)品為 基礎,為行業(yè)內客戶提供系統(tǒng)解決方案的專業(yè)化經(jīng)營特色,全面協(xié)助客戶實現(xiàn)“智慧、標準、安全、可靠”的無線通信目標。


二、 項目分析
2.1系統(tǒng)需求
       山洪災害預警是在各種原始監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分析對比的基礎上,根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果來決策預警信息。各偵測點終端數(shù)據(jù)采集設備對各項水文數(shù)據(jù)進行實時偵測,如單位時間內的降雨量、降雨強度、水位、河流水速、水庫放閘水速、水量等。終端數(shù)據(jù)采集設備實時或 間隔采集各項數(shù)據(jù),并在GPRS無線網(wǎng)絡平臺的基礎上,將采集數(shù)據(jù)通過無線通信終端傳送到預警中心系統(tǒng),中心系統(tǒng)將所得的各項數(shù)據(jù)進行綜合分析,為預警決 策系統(tǒng)提供依據(jù)。當預警決策系統(tǒng)得出預警信息后,預警系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)信息、語音、短信的形式向預警終端發(fā)出預警信息。


2.2 系統(tǒng)構成
       根據(jù)各地區(qū)山洪災害防御工作的特點和山洪災害預警決策的需求,利用通信、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫應用等技術手段,在省、市或縣級別的防汛指揮部門建立山洪災害 防預系統(tǒng),為收集山洪災害防治區(qū)水雨情數(shù)據(jù)信息以及其它部門的相關信息、信息查詢、山洪預報決策、預警信息發(fā)布等服務。


 

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        山洪災害信息匯集與預警平臺是山洪災害預警系統(tǒng)的核心,主要由計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理、加工與信息查 詢、預警決策、預警信息發(fā)布、信息交換等服務提供軟硬件平臺。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要為系統(tǒng)維護管理、信息查詢與服務、預報決策提供數(shù)據(jù)信息。


   山洪災害預警系統(tǒng)主要由三部分組成:水情監(jiān)測系統(tǒng)、預警中心系統(tǒng)和預警發(fā)布終端系統(tǒng)。


2.2.1水情監(jiān)測系統(tǒng)
   水雨情監(jiān)測系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測站網(wǎng)布設、信息采集、信息傳輸?shù)?。監(jiān)測系統(tǒng)主要任務是采集各項水文數(shù)據(jù)并將各項數(shù)據(jù)信息通過無線傳輸終端傳送到預警中心系統(tǒng),為預警中心系統(tǒng)提供各項災害數(shù)據(jù)。


2.2.2預警中心系統(tǒng)
       預警中心系統(tǒng)主要任務是進行數(shù)據(jù)信息匯集、綜合分析,根據(jù)分析結果做出預警決策,根據(jù)危急等級及山洪可能危害的范圍不同,選取適宜的預警程序方式,將預警 信息及時、準確地傳送到山洪災害可能危及的區(qū)域,從而使接收到預警區(qū)域的人員能根據(jù)山洪災害防御預案,及時采取預防措施,最大限度地減少人員傷亡及人民群 眾的財產(chǎn)損失。


        預警中心系統(tǒng)由計算機網(wǎng)絡子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)組成。計算機網(wǎng)絡子系統(tǒng)主要有災害數(shù)據(jù)信息匯集、數(shù)據(jù)加工分析、數(shù)據(jù)查詢、預警決策和預警信息發(fā)布。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)主要系統(tǒng)的維護管理、提供查詢服務及為預警決策系統(tǒng)提供歷史相關數(shù)據(jù)。


   預警中心系統(tǒng)一般采用有線光纖等的接入方式。

2.2.3預警信息發(fā)布終端系統(tǒng)
   預警信息發(fā)布終端子系統(tǒng)的主要任務是將中心系統(tǒng)的決策信息以各種方式通知預警區(qū)內的相關人員與人民群眾做好災害的防患準備工作,以確保災害帶來的財產(chǎn)損失及人民群眾的人生安全損害降至最低。其中包括發(fā)布終端與無線通信終端。


2.3 防洪預警架構

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   根據(jù)系統(tǒng)構成分析,山洪災害預警系統(tǒng)的總體拓撲如上圖,其整個系統(tǒng)以控制中心為中心分成兩條鏈路,分別是監(jiān)測終端與控制中心的鏈路,控制中心與預警發(fā)布終端的鏈路。實現(xiàn)災害信息的匯集和災害預警通告。


2.3.1 監(jiān)測終端與控制中心的鏈路
   此鏈路的作用是將前端采集數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心,為供控制中心決策預警提供最原始水文數(shù)據(jù)。
監(jiān)測終端設備大部分分布在災害易發(fā)現(xiàn)場,自然環(huán)境條件惡劣,因此需要設備具有工業(yè)級設計。廈門四信IP Modem采用了工業(yè)級的設計理念,正常工作耐溫范圍大,在-25℃~65℃的情況下設備能正常穩(wěn)定運行,并采用金屬外殼使設備能在各種惡劣環(huán)境條件下不 易受到損害,能在山洪災害發(fā)生地區(qū)保持著穩(wěn)定的工作狀態(tài)。監(jiān)測終端設備包括各種數(shù)據(jù)采集器和IP Modem(dtu)。終端數(shù)據(jù)采集器要采集的數(shù)據(jù)包括:單位時間內的降雨量、降雨強度、水位、河流水速、水庫放閘水速、水量等各種水文數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集終 端通過RS-232或RS-485線與IP Modem(dtu)連接。


   汛期階段,IP Modem(dtu)將處于長期在線的工作狀態(tài),時刻通過GRPS網(wǎng)絡與控制中心保持連接,但由于受到環(huán)境、供電等外界因素的影響,設備可能會出現(xiàn)無法正 常工作的狀態(tài),這時需要人工對設備進行重新上電或重啟,隨之而來的問題就是將會對設備的維護帶來很大的工作量,同時直接影響控制中心獲得災情數(shù)據(jù)的實時性 與準確性,因此我司推出智能IP Modem(dtu),能夠保證IP Modem在受外界因素影響而出現(xiàn)故障時能夠自動恢復通信,網(wǎng)絡掉線后設備自動再次連接,保證與控制中心的連通性。當IP Modem偵聽到采集終端發(fā)過來的數(shù)據(jù)時,立刻采用透明傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)上傳給控制中心,為控制中心提供最原始的災情數(shù)據(jù),以便控制中心及時對災情做出正 確的判斷。


   非汛期階段,設備不必保持時刻在線狀態(tài),控制中心可以通過直接控制和短信通信兩種方式對IP Modem進行配置參數(shù)的修改,控制設備的活動狀態(tài),設備上下線時間、開關機模式或使設備完全進入休眠狀態(tài)。同時移動手機終端也可通過短信方式對IP Modem(dtu)配置參數(shù)進行修改。通過這樣的模式可以很大程度地降低設備功耗節(jié)能減排。


2.3.2控制中心與預警發(fā)布終端鏈路
   此鏈路的主要作用是將控制中心發(fā)出的預警信息以廣播、LED屏等方式通告險情區(qū)域內的相關人員與群眾及時采取防患措施,將危害降到最低??刂浦行目赏ㄟ^三種通信方式向預警終端發(fā)出預警信息:GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、語音、短信。


   預警終端主要放置在易發(fā)生山洪災害區(qū)域的村莊、縣城或人類活動頻繁的地方。預警終端主要包括IP Modem 、控制器、功放設備、喇叭、LED顯示屏等設備。IP Modem有三種通信方式接收預警信息。第一,通過GPRS網(wǎng)絡與控制中心保持連接,實時偵聽控制中心的預警通告;第二,提供語音通道,為緊急災害情況提 供直接語音通告;第三,提供短信通道,控制中心和移動電話終端可通過短信的方式向預警終端發(fā)送修改配置指令和發(fā)布預警信息??刂破鲀却鎯χ鳬P Modem授權拔入的號碼池和各種災害信息播放錄音。


   IP Modem通過RS-232/RS-485與控制器連接,IP Modem(dtu)將從控制中心所獲得的預警信息提交給控制器進行分析;控制器將從IP Modem(dtu)獲得的預警信息分析后,對功放設備發(fā)出指令,使功放設備與音頻設備進入準備播放狀態(tài),同時根據(jù)分析結果播放本地錄音預警消息。功放設 備通過音頻線與IP Modem(dtu)、喇叭連接,通過控制線與控制器連接。


   當控制中心發(fā)出預警信息之后,IP Modem(dtu)有三種獲得的預警信息的方式。第一,通過GPRS網(wǎng)絡平臺直接從控制中心獲?。坏诙?,通過短信通道;第三,語音通話的拔入??刂浦行?或移動電話可直接向IP Modem發(fā)出相應的預警信息,IP Modem(dtu)將獲得的信息移交給控制器處理,控制器根據(jù)預警信息的內容、災害等級觸發(fā)啟動功放設備,并按設定程序播放相對應的廣播錄音。當出現(xiàn)緊 急災害情況下,控制中心的固話或移動電話可直接拔通終端IP Modem(dtu),IP Modem(dtu)將提取拔入號碼并發(fā)送至控制器,控制器接收拔入號碼后,將其與本地授權號碼池進行對比,如果拔入號碼在授權池內有定義,則發(fā)送接聽命 令至IP Modem,IP Modem接收到接聽指令后執(zhí)行指令,通話正式接通,同時控制器控制功放與音響設備進入準備播放狀態(tài),此時通話對端可直接進行語音預警通告。


2.5無線通信設備功能
   鑒于上述系統(tǒng)設計的需求,對無線通信終端不僅需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A功能,還必須具備短信及語音功能,能達到數(shù)據(jù)、短信、語音三通道的傳輸方式。廈門四信通信 的IP Modem產(chǎn)品功能與性能設計與防洪防災領域的應用緊密結合,具有智能防掉線、短信通道、語音通道、高可性加密等功能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸、數(shù)據(jù)安全傳輸。


2.6傳輸網(wǎng)絡的選擇
   GPRS,突出的特點是傳輸速率高和費用低。GPRS上行速率較GSM為高,下行速率則可達100Kbps。鑒于利用GPRS的運行速度快、運行成本低, 建議盡可能地利用GPRS傳輸。目前,GPRS網(wǎng)絡技術已經(jīng)非常成熟,國內運營商經(jīng)過十多年的建設發(fā)展,網(wǎng)絡已經(jīng)覆蓋到全國各地,甚至連偏遠的山區(qū)也有覆 蓋。覆蓋范圍廣泛且資費便宜、套餐豐富,非常適合小數(shù)據(jù)量的傳輸,如果傳輸設備有較好的可配置性和開放性,能根據(jù)具體應用進行模式配置,將使成本大幅下 降。


三、方案總結
   以實踐證明,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一種“性價比”較高的通信方式。經(jīng)“統(tǒng)一規(guī)劃,分布實施”,GPRS技術將使通訊更加穩(wěn)定,準確快捷,并取得良好的效益。


   利用GPRS網(wǎng)絡,以及所提供的數(shù)據(jù)服務,借助于四信通信的GPRS通訊產(chǎn)品,能夠順利完成各級山洪預警系統(tǒng)中的監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)傳輸和預警信息的傳送,為 山洪災害的及時監(jiān)測、預警、預報,以及決策會商和指揮工作提供了順暢、快捷、穩(wěn)定可靠的通信信道。大量節(jié)省了傳統(tǒng)預警方式的人力物力,為山洪的發(fā)生地的廣 大人民群眾贏得寶貴的數(shù)據(jù)資料和應急行動的時間。


   廈門四信通信經(jīng)過多年的努力,已推出多個系列的無線通訊終端,在水利、氣象、電力、環(huán)保、交通、金融等多個行業(yè)項目中應用與推廣,并得到客戶的高度肯定。


關鍵字: 山洪 無線網(wǎng)絡 災害

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