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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力防汛抗旱信息化

發(fā)布時間：2012-04-06 10:51:00

引言
       我國是一個多山的國家，山丘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，山洪災(zāi)害事故發(fā)生頻繁。山洪災(zāi)害的防治需堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”，通過建立一套具備完善預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警能力和應(yīng)急指揮能力的“山洪災(zāi)害防御系統(tǒng)”，在山洪到來之前能發(fā)出預(yù)警信息，讓相關(guān)部門迅速科學(xué)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(guān)學(xué)科發(fā)展，山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)通過引用相關(guān)領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)實現(xiàn)了災(zāi)害預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警、應(yīng)急指揮的智能化。

一.物聯(lián)網(wǎng)簡介
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)，顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物體通過裝入傳感器、射頻識別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS或其他方式進行連接，然后通過移動通信網(wǎng)絡(luò)或其他方式接入到互聯(lián)網(wǎng)，最終形成智能網(wǎng)絡(luò)，通過電腦或手機實現(xiàn)對物體的數(shù)據(jù)采集、科學(xué)分析與智能控制。

        2009年8月國家提出了“感知中國”概念，2009年11月物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被列入國家五大新興產(chǎn)業(yè)之一。2010年，溫家寶在十一屆全國人大三次會議上作政府工作報告時重點提出加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展引起各方關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)時代悄然來臨。專家認(rèn)為，“感知中國”是與美國“智慧地球”相提并論的高端戰(zhàn)略。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》的“重大專項”、“優(yōu)先發(fā)展主題”、“前沿領(lǐng)域”中，“傳感器網(wǎng)絡(luò)”赫然在列。物聯(lián)網(wǎng)將是繼互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，是下一個萬億級的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

　　物聯(lián)網(wǎng)分為三個層次：一是傳感網(wǎng)絡(luò)層，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)對“物”或環(huán)境狀態(tài)的識別；二是傳輸網(wǎng)絡(luò)層，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPv6），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算；三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層，即輸入輸出控制終端，包括電腦、手機等終端。物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

二、 山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)項目分析
2.1系統(tǒng)需求
山洪災(zāi)害預(yù)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(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來決策預(yù)警信息。各監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集設(shè)備實時或間隔采集各項水文數(shù)據(jù)，如雨量、水位、流速等，并通過GSM/GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳到預(yù)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(yù)警決策系統(tǒng)提供依據(jù)。當(dāng)預(yù)警決策系統(tǒng)得出預(yù)警信息后，預(yù)警系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)信息或語音形式向預(yù)警終端發(fā)出預(yù)警信息。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成
根據(jù)各地區(qū)山洪災(zāi)害防御工作的特點和山洪災(zāi)害預(yù)警決策的需求，利用通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等技術(shù)手段，在省、市或縣級別的防汛指揮部門建設(shè)山洪災(zāi)害防預(yù)系統(tǒng)，為收集山洪災(zāi)害防治區(qū)水雨情數(shù)據(jù)信息以及其它部門的相關(guān)信息、信息查詢、山洪預(yù)報決策、預(yù)警信息發(fā)布等服務(wù)。

山洪預(yù)警系統(tǒng)主要由三部分組成：水情監(jiān)測系統(tǒng)、預(yù)警中心系統(tǒng)及預(yù)警發(fā)布終端系統(tǒng)。

2.2.1水雨情監(jiān)測子系統(tǒng)
水雨情監(jiān)測子系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸?shù)?。監(jiān)測子系統(tǒng)主要任務(wù)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(yù)警中心系統(tǒng)，為預(yù)警中心子系統(tǒng)提供各項災(zāi)害數(shù)據(jù)。

2.2.2預(yù)警中心子系統(tǒng)
預(yù) 警中心子系統(tǒng)主要任務(wù)是進行數(shù)據(jù)信息匯集、綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果做預(yù)警決策，根據(jù)危急等級及山洪可能危害范圍的不同，選取適宜的預(yù)警程序方式，將預(yù)警信息及時、準(zhǔn)確地傳送到山洪災(zāi)害可能危及的區(qū)域，從而使接收到預(yù)警區(qū)域的人員能根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)案，及時采取預(yù)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。其可再分為計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。

計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要有災(zāi)害數(shù)據(jù)信息匯集、數(shù)據(jù)加工分析、數(shù)據(jù)查詢、預(yù)警決策和預(yù)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(wù)及為預(yù)警決策系統(tǒng)提供歷史相關(guān)數(shù)據(jù)。
預(yù)警中心系統(tǒng)一般采用有線光纖等接入方式。

2.2.3預(yù)警信息發(fā)布終端子系統(tǒng)
預(yù)警信息發(fā)布終端子系統(tǒng)的主要任務(wù)是將中心子系統(tǒng)的決策信息以各種方式通知預(yù)警區(qū)內(nèi)的相關(guān)人員與人民群眾做好災(zāi)害的防患準(zhǔn)備工作，以最大限度的降低災(zāi)害帶來的財產(chǎn)損失及確保人民群眾的人生安全。

2.3.4 系統(tǒng)組成

根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成分析，山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的總體拓?fù)淙缦聢D。整個系統(tǒng)包括前端水雨情采集系統(tǒng)、預(yù)警主控中心系統(tǒng)及預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)三部分。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在山洪災(zāi)害防治中的應(yīng)用方向及趨勢
物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的傳感網(wǎng)絡(luò)層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層涵蓋了山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，為山洪災(zāi)害的數(shù)據(jù)采集、傳輸、決策及預(yù)警提供強有力的技術(shù)保障。

四信通信是中國物聯(lián)網(wǎng)無線通信領(lǐng)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、采集及預(yù)警產(chǎn)品在水利信息化、防洪抗旱信息化、防洪防災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步形成了以產(chǎn)品為基礎(chǔ)，為行業(yè)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(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠”的無線通信目標(biāo)。

3. 1 前端水雨情采集系統(tǒng)
前端水雨情采集系統(tǒng)，通過應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)M2M通信技術(shù)的無線RTU可實時采集現(xiàn)場水雨情信息，包括單位時間內(nèi)的降雨量、降雨強度，河流水庫的水位，河流水速，水庫放閘水速、水量等各種水文數(shù)據(jù)。并通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)筋A(yù)警主控中心，為主控中心提供原始水文數(shù)據(jù)。

水雨情采集點地域分散，分布在險情危地，自然環(huán)境條件惡劣，因此需要設(shè)備具有工業(yè)級設(shè)計。四信公司的無線RTU同時具備模擬量采集、數(shù)字量采集、開關(guān)量輸出、繼電器輸出及GPRS/CDMA無線傳輸功能。同時還具備工業(yè)級設(shè)計、智能防掉線、遠(yuǎn)程參數(shù)配置（短信和GPRS/CDMA）、遠(yuǎn)程升級、高可靠性傳輸、加密安全傳輸、低功耗等特點。

在汛期階段，無線RTU將處于長期的在線工作狀態(tài)，時刻通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)與控制中心保持鏈接，保證與控制中心的連通性。無線RTU將數(shù)據(jù)采用透明傳輸?shù)姆绞缴蠄蠼o控制中心，為控制中心提供最原始的災(zāi)情數(shù)據(jù)，確?？刂浦行膶?zāi)情做出判斷。

當(dāng)處于非汛期階段，設(shè)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無線RTU進行配置參數(shù)的修改，控制設(shè)備的活動狀態(tài)、自主設(shè)定設(shè)備上下線時間、開關(guān)機模式或使設(shè)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無線RTU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(shè)備功耗，節(jié)能減排。

3. 2預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)
預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)主要作用是將控制中心發(fā)出的預(yù)警信息以廣播、LED屏等方式通告給險情區(qū)域內(nèi)的相關(guān)人員與群眾，及時采取防患措施，將危害降到最低。主控制中心可通過三種通信方式向預(yù)警廣播設(shè)備發(fā)出預(yù)警信息：GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、語音、短信。

預(yù)警廣播設(shè)備主要放置在易發(fā)生山洪災(zāi)害區(qū)域的村莊、縣城或人類活動頻繁的地方。預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)主要包括無線預(yù)警廣播設(shè)備（包括主站設(shè)備、從站設(shè)備和單站設(shè)備）、喇叭、LED顯示屏等設(shè)備。無線預(yù)警廣播設(shè)備有三種通信方式接收預(yù)警信息，第一，通過GPRS/CDMA網(wǎng) 絡(luò)與控制中心保持鏈接，實時偵聽控制中心的預(yù)警通告；第二，通過語音通道，為緊急災(zāi)害情況提供直接語音通告；第三，通過短信通道，控制中心和移動電話終端可通過短信的方式向預(yù)警廣播設(shè)備發(fā)布預(yù)警信息。無線預(yù)警廣播設(shè)備內(nèi)存儲著授權(quán)拔入的號碼池和各種預(yù)制的災(zāi)害預(yù)警信息。對于沒有GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，預(yù)警信息還可以通過調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)傳到預(yù)警現(xiàn)場。

無線預(yù)警廣播設(shè)備獲得預(yù)警信息并分析后，對功放設(shè)備發(fā)出指令，使功放設(shè)備與音頻設(shè)備進入播放狀態(tài)。

山洪災(zāi)害信息預(yù)警廣播是山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的核心，它的穩(wěn)定性可靠性對整個系統(tǒng)的成敗起決定作用。四信公司遵循國家山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警相關(guān)指導(dǎo)性文件，推出F9103山洪地質(zhì)災(zāi)害無線廣播預(yù)警系統(tǒng)。為政府監(jiān)管部門提供雨水情數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程電話告警（手機或固話）、短信息合成語音告警、GPRS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)語音告警、本地對講機無線告警、本地麥克風(fēng)喊話告警、預(yù)置信息轉(zhuǎn)語音告警、預(yù)置MP3音頻告警、音頻線路輸入告警等預(yù)警廣播服務(wù)。

該產(chǎn)品系列包含F(xiàn)9103S（主站）、F9103C（從站）和F9103D（單站）。主站和從站配套使用，組成一個完善的預(yù)警廣播網(wǎng)絡(luò)。三個系列產(chǎn)品均可單獨使用，獨立完成預(yù)警廣播功能。產(chǎn)品具有設(shè)計專業(yè)、通信可靠、功能強大、音質(zhì)清晰、環(huán)境適應(yīng)性強、性價比高等強大優(yōu)勢。

1、設(shè)計專業(yè)
    產(chǎn)品嚴(yán)格遵循《全國山洪災(zāi)害防治試點縣實施方案編制大綱》、《山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計方案指導(dǎo)書》、《全國山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)要求》等國家山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警相關(guān)指導(dǎo)性文件的要求進行研發(fā)，專業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)。

2、通信可靠
通信堅強可靠是災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的核心。四信通信系物聯(lián)網(wǎng)無線通信骨干企業(yè)，具多年自主研發(fā)經(jīng)驗，通信產(chǎn)品獲多項國家專利，確保系統(tǒng)通信可靠，災(zāi)害預(yù)警實時發(fā)布、穩(wěn)定發(fā)布。

3、功能強大
    配置9種報警方式，全雙工對講，預(yù)設(shè)信息遠(yuǎn)程可控等旗艦功能

4、音質(zhì)清晰
   高保真功放與大功率喇叭廣播，確保音質(zhì)強勁有力、清晰透亮，指向性強，傳播面寬。

5、環(huán)境適應(yīng)性強
   工業(yè)級可靠性設(shè)計、具有防潮、防風(fēng)等功能，耐高/低溫，環(huán)境適應(yīng)性強。設(shè)備不受地形地貌的影響，只要有GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)、固定電話的地方都可以遠(yuǎn)程和現(xiàn)場控制，每天可24小時不間斷的連續(xù)運行，是應(yīng)急預(yù)警的可靠平臺。

6、性價比高
自主研發(fā)、性價比高，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比有較大的競爭優(yōu)勢。

山洪預(yù)警廣播

三.總結(jié)
物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略已上升到國家戰(zhàn)略。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在防洪抗旱信息化中的應(yīng)用也越來越廣，為山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)提供強有力的技術(shù)保障，為山洪災(zāi)害的及時監(jiān)測、預(yù)警、預(yù) 報，以及決策會商和指揮工作提供了順暢、快捷、穩(wěn)定可靠的通道，大量節(jié)省了傳統(tǒng)預(yù)警方式的人力物力，為山洪發(fā)生地的廣大人民群眾贏得寶貴的應(yīng)急行動時間和數(shù)據(jù)資料。

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