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廈門才茂通信科技有限公司
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▋概述隨著經濟的快速發展和科學技術的日益成熟,國家對水利的投入不斷加大,科學技術也正在發生著日新月異的變化,我國水利防汛工作更加的具有科學性以及高效性,尤其是山洪災害預警信息化技術的廣泛應用,為防災減災工作帶來了極大的社會效益和經濟效益.由此可見,推廣信息化技術在水文,防汛中的應用,投入小,效益大.水利防汛信息化逐漸成為未來主流的發展趨勢
▋概述
隨著經濟的快速發展和科學技術的日益成熟,國家對水利的投入不斷加大,科學技術也正在發生著日新月異的變化,我國水利防汛工作更加的具有科學性以及高效性,尤其是山洪災害預警信息化技術的廣泛應用,為防災減災工作帶來了極大的社會效益和經濟效益.由此可見,推廣信息化技術在水文,防汛中的應用,投入小,效益大.水利防汛信息化逐漸成為未來主流的發展趨勢。
山洪災害防御指揮決策是一個非常繁雜的過程，需要水雨情、旱情、工情、災情等各類歷史、實時、預報信息的支持，需要對各類數據進行綜合分析；同時，山洪災害防御決策也是一個時效性非常強的過程，需要在綜合分析的基礎上實時做出決策方案，付諸實施，并及時反饋結果，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"，在山洪到來之前能發出預警信息，讓相關部門迅速科學決策，保障民眾生命財產安全。
▋系統需求
山洪災害預警是在各種原始監測數據和歷史數據分析對比的基礎上,根據數據分析結果來決策預警信息。各偵測點終端數據采集設備對各項水文數據進行實時偵測，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。終端數據采集設備實時或 間隔采集各項數據，并在無線4G/3G/2G網絡平臺的基礎上，將采集數據通過無線通信終端傳送到預警中心系統，中心系統將所得的各項數據進行綜合分析，為預警決策系統提供依據。當預警決策系統得出預警信息后，預警系統采用數據信息、語音、短信的形式向預警終端發出預警信息。
▋系統構成
根據各地區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、計算機網絡、數據庫應用等技術手段，在省、市或縣級別的防汛指揮部門建立山洪災害 防預系統，為收集山洪災害防治區水雨情數據信息以及其它部門的相關信息、信息查詢、山洪預報決策、預警信息發布等服務。
山洪災害信息匯集與預警平臺是山洪災害預警系統的核心，主要由計算機網絡系統和數據庫系統組成。計算機網絡系統主要為系統數據接收、處理、加工與信息查詢、預警決策、預警信息發布、信息交換等服務提供軟硬件平臺。數據庫系統主要為系統維護管理、信息查詢與服務、預報決策提供數據信息。
山洪災害預警系統主要由三部分組成：水情監測系統、預警中心系統和預警發布終端系統。
3.1、水情監測系統
水雨情監測系統主要包括水雨情監測站網布設、信息采集、信息傳輸等。監測系統主要任務是采集各項水文數據并將各項數據信息通過無線傳輸終端傳送到預警中心系統，為預警中心系統提供各項災害數據。
3.2、預警中心系統
預警中心系統主要任務是進行數據信息匯集、綜合分析，根據分析結果做出預警決策，根據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域，從而使接收到預警區域的人員能根據山洪災害防御預案，及時采取預防措施，限度地減少人員傷亡及人民群眾的財產損失。
預警中心系統由計算機網絡子系統和數據庫子系統組成。計算機網絡子系統主要有災害數據信息匯集、數據加工分析、數據查詢、預警決策和預警信息發布。數據庫子系統主要系統的維護管理、提供查詢服務及為預警決策系統提供歷史相關數據。
預警中心系統一般采用有線光纖等的接入方式。
3.3、預警信息發布終端系統
預警信息發布終端子系統的主要任務是將中心系統的決策信息以各種方式通知預警區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損失及人民群眾的人生安全損害降至。其中包括發布終端與無線通信終端。
▋防洪預警架構
根據系統構成分析，山洪災害預警系統的總體拓撲如下圖,其整個系統以控制中心為中心分成兩條鏈路，分別是監測終端與控制中心的鏈路，控制中心與預警發布終端的鏈路。實現災害信息的匯集和災害預警通告
4.1、監測終端與控制中心的鏈路
此鏈路的作用是將前端采集數據發送到控制中心，為供控制中心決策預警提供最原始水文數據。
監測終端設備大部分分布在災害易發現場，自然環境條件惡劣，因此需要設備具有工業級設計。才茂通信DTU采用了工業級的設計理念，正常工作耐溫范圍大，在-35℃~80℃的情況下設備能正常穩定運行，并采用金屬外殼使設備能在各種惡劣環境條件下不易受到損害，能在山洪災害發生地區保持著穩定的工作狀態。監測終端設備包括各種數據采集器和DTU。終端數據采集器要采集的數據包括: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、水量等各種水文數據。數據采集終端儀表通過RS-232或RS-485線與DTU連接。
汛期階段，DTU將處于長期在線的工作狀態，時刻通過4G/3G/2G網絡與控制中心保持連接，但由于受到環境、供電等外界因素的影響，設備可能會出現無法正常工作的狀態，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據的實時性與準確性,我司DTU產品加載了在線維持技術，能夠保證DTU在受外界因素影響而出現故障時能夠自動恢復通信，網絡掉線后設備自動重連，保證與控制中心的鏈路通暢。當DTU接收到采集終端發過來的數據時，立刻采用透明傳輸的方式將數據上傳給控制中心，為控制中心提供最原始的災情數據，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，控制中心可以通過直接控制和短信通信兩種方式對DTU進行配置參數的修改，控制設備的活動狀態，設備上下線時間、開關機模式或使設備進入休眠狀態。同時移動手機終端也可通過短信方式對DTU配置參數進行修改。通過這樣的模式可以很大程度地降低設備功耗節能減排，也可以節省網絡流量。
4.2、控制中心與預警發布終端鏈路
此鏈路的主要作用是將控制中心發出的預警信息以廣播、LED屏等方式通告險情區域內的相關人員與群眾及時采取防患措施，將危害降到。控制中心可通過三種通信方式向預警終端發出預警信息：4G/3G/2G網絡數據、語音、短信。
預警終端主要放置在易發生山洪災害區域的村莊、縣城或人類活動頻繁的地方。預警終端主要包括DTU 、控制器、功放設備、喇叭、LED顯示屏等設備。DTU有三種通信方式接收預警信息。，通過4G/3G/2G網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，控制中心和終端可通過短信的方式向預警終端發送修改配置指令和發布預警信息。控制器內存儲著DTU撥入的號碼池和各種災害信息播放錄音。
DTU通過RS-232/RS-485與控制器連接，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DTU獲得的預警信息分析后，對功放設備發出指令，使功放設備與音頻設備進入準備播放狀態，同時根據分析結果播放本地錄音預警消息。功放設備通過音頻線與DTU、喇叭連接，通過控制線與控制器連接。
當控制中心發出預警信息之后，DTU有三種獲得的預警信息的方式。，通過4G/3G/2G網絡平臺直接從控制中心獲取；第二，通過短信通道；第三，語音通話的撥號接入。控制中心或可直接向DTU發出相應的預警信息，DTU將獲得的信息移交給控制器處理，控制器根據預警信息的內容、災害等級觸發啟動功放設備，并按設定程序播放相對應的廣播錄音。當出現緊急災害情況下，控制中心的或可直接拔通終端DTU，DTU將提取接入號碼并發送至控制器，控制器接收撥號接入的號碼后，將其與本地號碼池進行對比，如果撥入號碼在池內有定義，則發送接聽命令至DTU，DTU接收到接聽指令后執行指令，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，此時通話對端可直接進行語音預警通告。
4.3、無線通信設備功能
鑒于上述系統設計的需求，對無線通信終端不僅需要數據傳輸的基礎功能，還必須具備短信及語音功能，能達到數據、短信、語音三通道的傳輸方式。廈門才茂通信的DTU產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、高可靠性加密等功能，實現數據穩定傳輸、數據安全傳輸。
4.4、傳輸網絡的選擇
4G突出的特點是傳輸速率高和費用低。鑒于利用4G的運行速度快、運行成本低， 建議盡可能地利用4G傳輸。目前4G網絡技術已經非常成熟，國內運營商經過十多年的建設發展，網絡已經覆蓋到全國各地，甚至連偏遠的山區也有覆蓋。覆蓋范圍廣泛且資費便宜、套餐豐富，非常適合小數據量的傳輸，如果傳輸設備有較好的可配置性和開放性，能根據具體應用進行模式配置，將使成本大幅下降。
▋方案總結
隨著物聯網、工業無線通信等相關行業發展，山洪地質災害防御通過引用相關領域新產品、新技術實現了災害預測、預報、預警、應急指揮的智能化。才茂通信是中國物聯網無線通信領域的骨干企業，幾年來一直緊貼物聯網行業發展的脈搏，與水利行業的企業深入合作，深入研究工業無線通信產品在水利水文、防洪防災等領域的應用，逐步形成了以產品為基礎，為行業內客戶提供系統解決方案的專業化經營特色，全面協助客戶實現“智慧、標準、安全、可靠"的無線通信目標。
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