山洪灾害多媒体监测预警系统技术方案 - 图文

执行信息，则重发数据指令。

YDZ—YL916型监测预警控制终端可存储4个短信目标地址，将水文要素同时发送到多个目的地。通过GPRS无线IP网络服务器可控制数据、语音和视频在GPRS无线公网上传输。

三、ADSL路由器

ADSL宽带业务，是通过新的技术在普通电话线路里加入了高频宽带信号，具有传输距离远、安装方便等特点，因而成为目前社会上流行的宽带接入方式。

ADSL是非对称数字用户线，它是数字用户线（DSL）技术的一种，可在普通铜线电话用户线上传送电话业务的同时，向用户提供1.5~8Mb/s速率的数字业务，在上行、下行方向的传输速率不对称。ADSL的局端设备和用户端设备之间通过普通的电话铜线连接，无须对入户线缆进行改造就可以为现有的大量电话用户提供ADSL宽带接入。根据实际测试数据和使用情况，在目前大量采用的0.4mm线径双续电话线上，速率为3.6Mbit/s下行和512kbit/s上行的ADSL传输距离可以达到2—3公里。

YDZ—YL916型监测预警控制终端通过IP网络服务器可控制数据、语音和视频在ADSL宽带上传输。

2.3.2 通信体制兼容性

一、自报体制

自报式终端设备在监测要素发生一个单位的变化即主动将监测结果发送到中心站。自报体制是山洪监测系统的常用体制，具有低功耗、高可靠性的特点，YDZ—YL916型监测预警控制终端设计了事件驱动的雨量自报和时间驱动的实时自报、增量自报和平安自报等工作方式，实现信息采集自动化。

二、应答体制

应答式终端的通信设备处于值守状态，当接收到中心站的查询命令时，终端采集传感器的数值，并将结果发送到中心站。在我国，绝对多数的监测系统都是采用自报体制，没有必要采用自报应答体制，因为应答查询的结果与终端自报的结果一样。

三、自报确认工作体制

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常用的自报工作体制分为雨量事件触发自报和水位定时采样自报。当雨量传感器的翻斗动作，唤醒监测终端CPU工作，控制电台上电，将变化的累计雨量值发送出去，控制电台掉电后，CPU进入休眠工作状态。水位传感器的采样时间通常设定为5分钟，通过时钟唤醒监测终端CPU工作，对水位传感器进行采样，比较本次水位采样值与上次水位值，若没有变化，则CPU进入休眠工作状态；若发生变化，则CPU 控制电台上电，将变化的水位发送出去，控制电台掉电后，CPU进入休眠工作状态。常用的自报工作体制能够监测雨量和水位的变化过程，但不管报出去的数据是否被中心站收到，是一种只管过程，不管结果的工作体制。

为了降低同频干扰造成数据丢失的概率，改进了当前的自报工作体制，称作为自报确认工作体制，其工作过程分为雨量事件触发自报和水位定时采样自报。当雨量传感器的翻斗动作，唤醒监测终端CPU工作，控制电台上电，将变化的累计雨量值发送出去，等待中继站或中心站的确认信号后，再控制电台掉电，CPU进入休眠工作状态，在5秒钟内没有收到确认信号，则重新发送报文，又等待确认信号，若还没有收到确认信号则向备份中继站发送报文，等待确认信号后，再控制电台掉电，CPU进入休眠工作状态。水位信息的采样发送过程以此类似。这种自报确认工作体制，对受干扰报文采用重发机制，可以大大地降低数据丢失的概率。

2.3.3 信道侦听

超短波自报式监测系统体制中，有可能多个监测预警站同时向外发送信息，这样就会发生同频信号的碰撞，使信号传输误码率增加。特别是在全流域普降大雨时，各站数据发送频繁，此时的信号碰撞概率最大。

信道侦听是指监测预警站在发送数据前先侦听该信道上是否有正在传输的信号，如果有则等待，直到信道空闲或等待时间超过5秒才将本站信息发送出去。

信道侦听功能可大大地降低信号碰撞概率，是最有效的措施，所有的监测终端在控制电台上电后发送数据前，先侦听外界是否有同频电磁波，侦听到发送的建立时间为20ms，只有在这段时间内可能发生信号碰撞，增加信道侦听功能，信号的碰撞概率明显减小。

如果两个监测预警站相距较远，监测预警站之间不能互相接收到信息，即侦

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听不能发挥作用，此时实际的信号碰撞概率可能会大些。

2.4 终端全兼容策略

监测终端的功能是信息采集和信息发送；中继站主要功能是接收监测资料和转发监测资料；中心站终端功能是接收监测信号解调为数字信号向串行口输出。

从三种设备全兼容的可能性分析可知，是完全可行的。因为三种设备都具有调制解调功能，即都可以将数字信号调制为音频信号，也可以将音频信号解调为数字信号。这是三种设备可全兼容的基础。另外三种终端全兼容是很有必要的，提高了整个监测系统的稳定可靠性。

2.4.1 监测预警站作为中继站

监测系统中，中继站担负多个测站的转发工作。中继站出现故障，其下属所有监测预警站的信息都无法转发到中心站，有时通过建立热备份中继来提高系统的稳定可靠度。

YDZ—YL916型监测预警控制终端兼容监测预警站和中继站，作为监测预警站时，中继站号为零，在资料发送完毕后，电台掉电，处于省电状态。作为中继站时，中继站号不为零，电台一直处于值守状态。因此，在系统设计时，将中继站附近一个或几个监测预警站的发送完毕掉电时间设置为10s，便于在这个时间内可以接收到中心站的参数修改命令。一旦中继站故障，在很短的时间内，可在中心站计算机上发布修改终端参数的命令以使监测预警站临时担任中继站的工作，而不影响系统运行。不必立即去现场修改终端参数，缩短了除障恢复时间，提高了工作效率。

2.4.2 监测站之间传递信息

洪水从上游传播到下游，因此，流域上游发生暴雨时，对下游的居民是相当危险的。YDZ—YL916型监测预警控制终端内预制下游相关站的站号或GSM模块号码，当本地降雨超过临界值时，本地报警的同时，向下游监测站也发送报警信息，下游站收到上游站报警信息后，立即启动本地报警声音。

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2.4.3 远程通信设置

YDZ—YL916型监测预警控制终端具备监测中继站的功能，用手持编程器设置中继站号和被中转监测预警站号，监测预警站就兼做中继站了。对于存在中继站的大型监测系统，若中继站故障，需要该中继站中转的监测预警站信息都不能发送到中心站。用户在中心站计算机上发送中继站号设置命令，远程无线修改监测预警站参数，将故障中继站附近合适的一个或两个监测预警站设置成临时中继站，监测预警站立即兼做中继站的工作，而不影响任何信息的采集和传输。

2.5 固态存储技术

1995年，我国水利部出版了行业标准《水文资料固态存储收集系统通用技术条件》，为我国的水文资料收集固态存储设备的研制生产作了原则性的规定。河海大学水文水利自动化研究所研制的YDZ—YL916型通用数传仪带有4MB的RAM，同时采用地址查询压缩存储方式，每台终端可存储1个雨量传感器和2个水位传感器的信息，最小存储间隔为5分钟，可存储一年的信息量，约315360条记录。

YDZ—YL916型监测预警控制终端具有4M的存储器，作为固态存贮仪使用，收集雨量、水位信息，自动定时地将采集的信息存贮到存储器中，不需要电台、电话等通信设备，用户随时到现场用笔记本电脑或手持编程器拷贝数据。

2.6 电源管理

通常，监测预警站和中继站都位于野外无交流供电的地方，特别是中继站往往设立在高山峻岭之颠，空气湿度大，环境恶劣。野外监测设备供电设计为太阳能蓄电池供电，具有稳定、可靠的特点，避免了交流电网易遭受雷击的缺点。

2.6.1 终端节能设计

一、单片机选型

单片机的低功耗是一个综合指标，一个低功耗的系统仅仅要求器件的低功耗是远远不够的，设计者应仔细地考虑每一个元件及其工作状态，包括增加某些元件来降低整机的能耗。对监测终端而言，最基本的功能部件是时钟、调制解调器、

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