基于本地无线网络技术的水文自动测报系统

发布时间：2022-02-21 15:27:36 浏览数：次

一、引言

水文自动测报系统是防汛抗旱、水资源管理、水生态环境保护、水利水电工程建设和运行等工作的辅助工具，是实现水雨情信息及时、准确采集与传递的有效手段。通过对以往多年建设的经验总结发现水文自动测报系统站点分布广泛，施工条件较差，工程量不大但非常分散，技术要求高导致施工成本高，尤其是现场各传感器之间需要铺设电缆，施工受现场条件影响大，周期长且容易被破坏。现场长距离的引线也容易使设备受雷电影响，通过使用先进的本地无线网络技术可以很好的解决以上问题。

公司开发并推出的基于本地无线网络技术的水文自动测报系统，在每一个传感器端设置无线网络终端（可用电池长期供电），在现场组成本地无线网络。各种非自动观测的参数也可通过该网络将数据送至网络协调器，从而进入水文自动测报系统，实现全站所有测量参数本地存储和实时上传。与传统水文测报系统相比，本系统具有无需布线、工作稳定、通讯可靠、省电、防雷、防盗的突出优点，适应在断电、暴雨、洪水等恶劣环境下的长期运行，且建设和运行成本低廉。

二、系统组成

基于无线网络技术的水文自动测报系统由雨量站、水文站和中心站组成。系统构成。（如图一略）

1.雨量站

雨量监测站具有雨量数据自动采集，长期固态存储（雨量数据可存储5年）和GPRS/SMS远距离传输功能，并可通过无线实现近距离现场显示、人工置数和设备配置。监测站支持多中心工作模式，可向多达8个中心站发送数据并响应召测和读取自记，每个中心可拥有两种通信信道且互为备份。测站典型应用。（如图二略）

2.水文站

水文自动监测站主要适用于江河流域水文站环境，设备包括无线传感器和无线网络协调器以及无线网络路由器，无线传感器由传感器件和无线传感器终端组成，采用锂电池供电，支持长期测量雨量、水位、流量、蒸发等多种水文参量。水文站可定时自动采集监测数据，支持数据长期固态存储、本地现场显示、人工置数、设备配置、远程召测和历史数据读取以及GPRS/SMS数据远程转发功能。人工观测参数也可通过手持设备连接无线传感器终端自动发送至中心。（如图三略）

（1）无线传感器

目前，无线传感器（如图四略）提供下列几种类型：

事件量无线传感器终端SMARTDATA-3000E提供基于增量触发类型的无线传感器，典型设备包括：翻斗式雨量计。

模拟量无线传感器终端SMARTDATA-3000A

提供基于模拟量类型电流（4～20mA）、电压（1～5V）的无线传感器，典型设备包括：压阻式水位计、电容式水位计、超声波水位计、温度计等。

振弦式无线传感器终端SMARTDATA-3000W

提供基于振弦类型的无线传感器，典型设备包括：振弦式水位计等。

数字量无线传感器终端SMARTDATA-3000D

提供基于数字量类型的无线传感器，典型设备包括：格雷码形式输出的浮子式水位计等。

智能无线传感器终端SMARTDATA-3000I

提供基于RS232或RS485输出的各类水文仪器及智能手持终端。

（2）无线网络路由器

无线网络路由器SMARTDATA-3000R采用太阳能电池板

浮充供电或交流电供电，具有中继、自动路由功能，支持多跳式路由远距离通信，支持复杂网络，在无线传感器距离无线网络协调器较远无法实现通信时选用。（如图五略）

（3）无线网络协调器

无线网络协调器SMARTDATA-3000C可以实现自动数据接收、数据本地存储、GPRS/SMS远程数据转发等功能。（如图六略）

3.中心站

管理中心、流域中心、地区中心采用APN专线连接或普通Internet连接以及短信接收模块，使用SMARTDATA监控软件及应用软件可实现多个雨量站、水文站实时监测数据的远程接收、存储、配置、召测及系统管理。应用软件（含Web－Gis平台）基于J2EE技术，采用先进架构构建，实现实时和历史数据的图形化查询、显示、分析统计以及报表的生成。（如图七略）

三、系统功能

1.系统可实时通过本地无线网络快速采集、存储各监测站点的雨量、水位、流量、蒸发量等水文数据和设备工作电压温度数据，以及其它各种非自动观测数据。

2.无线传感器的工作参数可在现场用便携机进行配置。传感器可采用定时发送和超阈值加密测量机制，定时周期及增量阈值可根据需要进行配置。

3.无线传感器采用低功耗设计，使用锂电池供电，无外部供电情况下最多可支持设备正常工作时间长达2～5年。

4.水文监测站可存储20万条数据以上，并支持GPRS/SMS等通讯方式发送数据至多个远程中心。在无交流电情况下，水文监测站可长期正常工作。

5.本地无线通信网络具有强大的设备联网功能和数据安全特性，支持点对点、点对多点通信，点对点无遮挡通信距离为1000m，并根据环境要求可通过无线网络路由器延长传感器无线传输距离。

6.雨量站和水文监测站均可实现对监测参数数据的本地计算、现场显示、数据查询功能，例如：场雨强/雨强、时段雨量/日雨量/最大降雨量/累计雨量，并可实现对测站的配置及人工置数功能。

7.远程中心可以随时获取雨量站、水文站上报数据、读取监测站点任意时段自记数据或设备工作状态等信息，完成显示、查询实时和历史数据、图形化统计及报表生成等功能。

四、系统特点

1.系统通过无线网络技术将本地传感器组网，解决了以往水文自动监测领域传感器分散、短距离通讯难、非自动数据入库困难等难点问题。

2.无线通信方式具有无需布设电缆的优点，可以大大减少土建工程量，降低通信系统的基础投资规模。

3.单参数雨量监测站体积小，无需集成，安装简便，并提供多种电源管理模式，本地实现无线显示、可完成实时、历史数据查询。

4.水文监测站无线传感器产品系列齐全，可与雨量监测站混合组网，完全满足水文自动测报系统建设复杂性要求。

5.无线传感器采用低功耗设计，利用锂电池供电，具有体积小、节能、安全、安装简单、更换电池方便、工作稳定的优点。

6.水文站无线传感器和路由器外壳密封防潮，无需任何外接电源和通讯线路，避免了高、低温等恶劣环境和雷电对设备正常工作的影响。

7.无线通讯支持点对点、点对多点、全网状等多种网络结构，采用完整的数据安全机制确保数据的可靠稳定传输，具有良好的自组织和自愈能力。

8.应用软件（含Web-Gis）基于J2EE技术能够实现跨操作系统平台运行。

(由北京微玛特科技有限公司供稿)

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