CDMA通讯的山洪灾难预警系统解决方案.docx

基于GPRS/CDMA通讯的山洪灾难预警系统解决方案基于GPRS/CDMA通讯的山洪灾难预警系统解决方案shixiang导语：CDMA/GPRS等通讯技术进展实时监测，并对信息进展加工处理，利用监控软件自动进展预测、预警一需求现状山洪灾难是山丘区在一定强度或者持续的降雨下，因特殊的地形地质条件而发生的自然灾难，它具有突发、破坏性大、防治困难的鲜明特点，山洪及其诱发的泥石流和滑坡，往往对部分地区造成消灭性灾难，对国民经济和人民生命财产造成重大损失。近年来，我国山洪灾难问题日益突出，每年都造成大量人员伤亡，严重影响社会经济开展。在党中央和国务院的重视下，水利部会同国土资源部、中国气象局、建立部、国家环保总局，在2003-2005年开展全国山洪灾难防治规划设计工作，并于2005年起，在全国进展了山洪灾难的防治建立试点工作。山洪灾难的防御策略是“以防为主，防重于抢，防御防治的方法是既要采取工程措施，进步工程防洪标准，也要采取非工程措施，建立综合防洪减灾体系，进步防灾抗风险才能。建立山洪灾难预警系统，是国家防治山洪灾难的一项重要的非工程性措施。山洪灾难预警系统表达监测、通讯及预警一体化，由监测子系统、通讯网络子系统、决策支持子系统、预警子系统组成。系统通过利用和重建气象站网、水文站网、地质灾难站网，对汛情和灾难情况利用时下先进的CDMA/GPRS等通讯技术进展实时监测，并对信息进展加工处理，利用监控软件自动进展预测、预警，通过各种有关的预警通知和警报设施，提早通知有关成员单位、防汛责任人，通知危险区居户，做好山洪抢险组织、转移撤离预备，最大地减少人员和财产损失，进步对山洪灾难快速、全面、准确的预告、预警以及指挥调度的技术手段。二CDMA和GPRS网络剖析目前，基于GPRS/CDMA无线数据传输业务广泛在挪动办公、工业控制、远程遥测等多方面应用，网络运营商中国挪动GPRS和联通CDMA各有其特点。GPRSGeneralPacketRadioService，通用无线分组业务作为第二代挪动通讯技术GSM向第三代挪动通讯3G的过渡技术，是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+1997年标准实现的内容之一，是一种基于GSM的挪动分组数据业务，面向用户提供挪动分组的IP或X.25连接。GPRS是在现有的GSM网络根底上叠加的一个新的网络，同时在网络设备上增加一些硬件设备，并对原软件晋级，形成了一个新的网络逻辑实体。GPRS能给用户提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项无线高速数据传输技术，它以分组交换技术为根底，用户通过GPRS可以在挪动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E-mail、进展Internet阅读、即时聊天等。GPRS系统使用现有的GSM无线网络。GPRS和GSM共用一样的基站和频谱资源，只是在现有的GSM网络根底上增加了一些硬件设备和软件晋级。因此，实现GSM晋级至GPRS非常轻易，且中国挪动借助原GSM网络，所以GPRS覆盖非常广。目前中国挪动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区，网络普及240多个城市。CDMA是码分多址的英文缩写CodeDivisionMultipleAccess，它是在数字技术上的分支扩频通讯技术上开展起来的一种新的无线通讯技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进展调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全一样的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS95是CDMAONE系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A，这一标准支持8K编码话音效劳。在ITU向各国征求第三代挪动通讯无线候选技术时，IS95由于刚获得商用成功，美国TR45标准委员会没有将很多精力放在第三代标准的研究上，而是正在努力完成IS95B的标准。在ITU的要求下，在当年提出了CDMA2000的第三代标准，即CDMA20001X和3X1X代表其载波一倍于IS95A的带宽，3X代表其载波三倍于IS95A的带宽，3X又分为下行直接扩谱和三载波两种方式，后来直接扩谱CDMA2000局部与WCDMA进展了交融，所以实际上目前的CDMA2000就只包括CDMA20001X和三载波方式3X。CDMA1X是指CDMA2000的第一阶段速率高于IS95，低于2Mbit/s，可支持308kbit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，支持挪动IP业务。是在现有CDMAIS95系统上开展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组IP形式的数据业务。CDMA基于扩频技术，占用的是全新的800M频段GSM占用的是900M频段，所以不能在原GSM设备上直接晋级。目前，中国联统统过二期工程建立，对CDMA网络进展了网络优化和提升，网络从IS95晋级为CDMA1X网络；同时建成覆盖全国31个省自治区、直辖市的无线数据网。三防汛监控主要通讯方式作为防汛信息传输的通讯方式主要有：CDMA、GSM/GPRS、超短波/短波通讯、帧中继、PSTN、DDN、卫星通讯、微波通讯、Internet等多种方式，其中超短波/短波、卫星通讯、微波通讯属于专网信道，其余为利用公网信道，防汛信息传输信道建立原那么是以公网为主，专网相辅。公网无需组建通讯网络和中继站，专网那么需有额外的网络投资。随着通讯技术的开展，以CDMA、GSM/GPRS为主的挪动通讯网络开展迅速。目前，中国联通和中国挪动网络覆盖广，各基站设备设施先进，对自然环境的抗风险才能较强，因此以CDMA、GSM/GPRS网络为根底形成的数据效劳，不受地理环境和天气条件的限制，而组网方便,对应用所需的额外设备要求不高，投资和运行费用低，并且数据传输准确，平安可靠性高，时效性和带宽根本知足大局部业务的信息传输要求，因此在山洪预警系统里GPRS/CDMA无线传输通讯方式是当下最好的选择。嘉复欣公司提供GF-2020/GF-3008CDMA/GPRSDTU无线通讯传输，利用中国挪动或者中国联通的传输网络采用数字扩频通讯技术，速度快，传输效率高；易开发、可扩大、永远在线；并可提供TCP/IP连接，便于数据传输应用。因此在国内多数省市组建的山洪防讯预警系统中有着广泛而大量的使用。四系统简介湖南、江苏、福建、广西、贵州、四川等地的防汛指挥部门和计算机测控中心设计的山洪灾难预警系统设计方案先后通过了各地专家评审，整个工程分雨水情自动监测站网建立、通讯传输和网络系统建立、市防汛抗旱指挥中心环境建立、预警决策支持软件开发、预警播送系统建立等五个方面，具备多项技术创新点。1工程应用关键点山洪灾难预警通讯传输机制的技术实现是本系统的关键之一，山洪灾难预警通讯传输机制主要由两局部组成：1汛情信息的传输;2预警信息的传输。网络补充通讯方式衔接2系统在工程中的应用雨情、水情信息是重要的防汛信息，在山洪灾难预警系统中需建立一套快速及时、准确可靠、先进实用、高度自动化的境内流域水、雨情信息的监测系统，为防汛和山洪灾难预警提供决策支持。3应用方式遥测站主要由收集系统和供电系统构成。其中收集系统主要由传感器单元、单片机处理系统、显示单元和嘉复欣GPRS/CDMADTU数据通讯单元构成。遥测站直接通过嘉复欣GPRS/CDMADTU数据终端单元将信息以无线传输方式发送出去，通过GPRS/CDMA无线网络转送到Internet，经过Internet最终进入数据处理中心。4DTU的设置嘉复欣DTU同单片机系统的232接口连接，由太阳能充电的电瓶提供12V直流工作电源，DTU的设置采用Windows系统自带的超级终端软件，设置非常方便、简单。一般需要设置数据中心DSCIP地址或者域名、通讯端口、DTUID号码、通讯协议、串口设置等等。通讯协议的设置：在DTU上可选择UDP与TCP传输协议。UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议，不提供可靠性连接，而TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流传输层效劳。TCP以增加网络开销的方式提供传输保障。由于考虑到大中城市的通讯网络稳定成熟、监控点较多的情况，系统一般选用UDP的传输协议；在县市乡镇一级的通讯网络中，由于通讯网络的通讯效果不太好和监控点少的现状，系统一般选用TCP传输协议，两种通讯协议可以在一个大型通讯系统中并存，在保证通讯效果的情况下，又减少了网络通讯费用。本套应用方案经测试，从收集终端发出数据包到数据中心收到数据包仅需1-2秒钟，实时性知足山洪灾难预警的需要。5监测中心监测中心即数据中心可以分级设在各级防汛指挥部办公室的中心机房内，主效劳器采用WindowsServer2003操纵系统，数据库采用SQLServer2000。各个监测中心与各个监控点采用宏电GPRS/CDMA通讯系统建立通讯，各个监测中心采用专用光纤同电信的Internet连接，并具有公网IP，防汛网络同Internet的连接通过硬件防火墙进展物理隔离。在具有internet连接的各个监控中心，可以用嘉复欣的GPRS/CDMA无线通讯系统进展点对点、一点对多点的通讯，以备在internet网络不畅的情况下做应急通讯备份。所有来自遥测站的数据包经过网络CDMA/GPRS和Internet首先进入具有固定的IP地址的硬件防火墙，硬件防火墙通过端口映射功能将数据包转发到主效劳器上，再由数据中心程序软件将数据读出并进展分析，最后写入数据库6后台效劳程序数据中心的程序是在宏电公司提供的动态链接库和Demo程序的根底上开发的，主要用于远程DTU发送过来的数据接收，以及DSC对远程DTU的进展参数修改、指令下达等数据发送方面。程序安装在防办的主效劳器上，是以后台方式不连续的效劳。接收的数据直接写到主效劳器的数据库中，同时对接收、发送以及程序的运行状态以日志方式进展记录，以便维护和治理查询。7应用形式介绍山洪灾难预警系统对外部提供WWWWeb效劳，用户可以通过Internet网络登录该系统Web效劳器访问预警决策系统来进展汛情信息效劳。但对于无法进展Internet连接的用户，我们开发了专用汛情接收设备，该设备可接收数据中心发送过来的各种监测信息，如实时雨量，水位，戒备指标，调度操纵指令以及远程测站、机房的设备监控信息如电池电压等、防盗等。山洪灾难预警系统可以承载图像、视频监控，在数据收集终端增加相应的摄像机，将摄像机布置才在山洪流经的山谷、堤坝渗漏的小沟处，通过视频效劳器进展图像处理后就可以通过宏电H7921CDMA/GPRS路由器进展传输，传输速度到达171.2308Kbit/s，可以知足实时对山洪、堤坝、水库等危情发生前的情形监控。8原理和组成设备采用PC104嵌入式模块、工业级触摸屏、以及嘉复欣DTU组成，设备可内置电源系统，能24小时不连续运行。本终端设备改做成便携式装置，用于车载和携带，形成挪动监控平台。9播送系统的组成山洪灾难预警系统除了根据预警条件，按照相应的预警级别自动启动或者会商后人工启动短信、来通知防汛成员单位责任人、有关乡镇、村负责人以及农户外，还需在危险区域的重点防范地方、集中院落设立播送预警系统。播送预警系统由单片机处理单元、语音芯片、无线播送控制主机、接收装置以及警笛和大功率高音喇叭等声光装置组成。五.应用方式播送预警系统同样通过CDMADTU接收数据中心发过来的预警信息。单片机接收到中心预警包后，分析预警级别，再发送预警包给语音芯片，语音芯片通过喇叭发出特定预警语音，告知附近村民采取相应措施。经过现场实际验证，数据中心发送预警包后，3秒钟左右可以发出预警。利用CDMA/GPRS网络，以及所提供的数据效劳，借助宏电公司的CDMA/GPRS通讯产品，可以顺利完成各级山洪预警系统中的监测收集站网的汛情信息传输、监测中心的监测信息传送以及预警播送信息的传送，为山洪灾难的及时监测、预警预告，以及决策会商和指挥调度工作提供了畅通、快速、可靠稳定的通讯信道。节省了传统询查的人力物力、回避了询查人员的生命平安、为山洪发生地的广阔民众抢得珍贵的预警数据资料和应急行动的时间。更多详情请登录：:/0