關鍵詞：水文水利潮汛檢測、GPRS、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡

　　應 用：河道水文水利監(jiān)測、湖泊水庫監(jiān)測、沿海潮汛潮位監(jiān)測

　　一、應用需求

我國對于江河水文的監(jiān)測非常重視，在原有的水文監(jiān)測點的基礎上，各地的水文監(jiān)測站紛紛建立了一些無人值收的水文檢測點，以監(jiān)測更廣的水文和水利情況，包括水流速度、水面高度、水質(zhì)、流量、潮位、降水量等參數(shù)。

　　二、監(jiān)測系統(tǒng)概述

　　一套由水文遙測系統(tǒng)和計算機通信網(wǎng)絡組成的水文計算機防汛檢測系統(tǒng)，可以通過設立在各個水文監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集單元和無線DTU模塊及網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)將各監(jiān)測點搜集的水文信息及時傳送到水利局或防汛指揮部，供防汛調(diào)度決策使用。

　　系統(tǒng)組成：

　　水文與防汛監(jiān)測系統(tǒng)由流域管理中心、分中心(各縣市)監(jiān)測站、現(xiàn)場水文遙測單元構(gòu)成一套三級網(wǎng)絡。系統(tǒng)的建成，將改善水文信息的收集、傳遞和處理手段，縮短數(shù)據(jù)收集和預報作業(yè)所需的時間，提高信息收集和傳遞的可靠性，提高流域防汛信息處理能力。

　　流域管理中心通過計算機局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)與各地分中心監(jiān)測站之間進行數(shù)據(jù)傳輸，每隔一段時間對各分中心監(jiān)測站的數(shù)據(jù)進行收集，并主要為以下應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)：

　　·防汛信息收集處理系統(tǒng)

　　·汛情監(jiān)視系統(tǒng)

　　·防汛會商顯示系統(tǒng)

　　·信息查詢系統(tǒng)

　　·氣象服務系統(tǒng)

　　·洪水預報調(diào)度系統(tǒng)

　　·災情評估系統(tǒng)等

　　通信實施：

　　監(jiān)測站由雨量計、閘位計、水位計、潮位計等監(jiān)測儀器和采集器或PLC組成作為水文監(jiān)測工作站，通過GPRS無線方式和水利局等監(jiān)測中心保持實時的數(shù)據(jù)交換，并能實現(xiàn)狀態(tài)采集和遙控輸出，終端數(shù)據(jù)能在第一時間內(nèi)傳送到數(shù)據(jù)中心，給數(shù)據(jù)中心就可以實時的監(jiān)測水文遙測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并能判斷各設備是否正常工作等。GPRS傳輸方式在后續(xù)的項目可方便擴充，應用靈活方便，增減自如，對整個工程造價起到非常重要的作用。

　　監(jiān)測站通過無線GPRS通信模式接受數(shù)據(jù)中心的管理，中心與各水文遙測單元正常采集數(shù)據(jù)外，還可對各監(jiān)測單元進行遠程組態(tài)配置，修改設定。

　　各水文遙測單元根據(jù)防汛水文監(jiān)測要求，安裝在河流、水庫的指定地點，以野外無人值守方式工作，配備一臺數(shù)據(jù)采集單元、GPRS DTU、和雨量計、水位計、風向風速計等水文監(jiān)測儀表，中心可實時對監(jiān)測站實施控制，任意設定測試時段，校準機時上下一致；系統(tǒng)供電一般都需具有雙電源系統(tǒng)和蓄電池以及太陽能電池，停電時太陽能電池自動供電，確保正常有效工作。對山區(qū)和距離較遠的監(jiān)測點，還有遙測中繼站，能接受并轉(zhuǎn)發(fā)信號，亦由太陽能電池供電，保持長期可靠運行。

　　系統(tǒng)特點：

　　1、建立一個綜合水文監(jiān)測系統(tǒng)，每隔一段時間就可對全流域的水文信息進行一次收集，及時準確地掌握流域水文情況。

　　2、在汛期，對各地的雨量和水位的漲落趨勢進行準確定位，為防汛決策提供了可靠的資料和依據(jù)，使有關部門能及時采取對策，化解險情。

　　3、系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便擴充，且具有遠程診斷功能，安裝維護方便。 將遠端采集點的數(shù)據(jù)實時、可靠地發(fā)送到各級監(jiān)控中心。并接收各級監(jiān)控中心的控制指令。隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了利用無線GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）來實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集及控制，它是一種不限距離、低復雜度、低功耗、低成本的雙向無線通信方式，采用廈門四信通信科技有限公司的F2103 GPRS DTU，可以為水文水利系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸通信提供良好的解決方案。

　　三、F2103 GPRS DTU介紹

　　F2103 GPRS DTU采用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

　　技術特點

　　1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。

　　2. 支持RSA，RC4加密算法

　　3. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）

　　4. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式

　　5. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問

　　6. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份

　　7. 支持多數(shù)據(jù)中心

　　8. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。

　　9. 支持短消息備份及告警。

　　10.多重軟硬件看門狗

　　11.數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。

　　12.標準的AT命令界面

　　13.可以用做普通撥號MODEM

　　14.支持telnet功能。

　　15.支持遠程配置，遠程控制

　　16.通過串口軟件升級

　　17.同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

　　四、組網(wǎng)實施

　　方案一：中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務的。

　　此種方案向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。

　　DTU直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

　　方案二：中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的。

　　客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，DTU先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。

　　方案三：中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP

　　u 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。

　　u 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。

　　u 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。

　　u 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。

　　u 移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

　　雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

　　此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

　　業(yè)務流程

　　GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務器平臺的流程為：

　　1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；

　　2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；

　　3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；

　　4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；

　　5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；

　　6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問。