GPRS自动测报系统在防汛减灾中的应用

　　摘要：由于梅州市是洪涝灾害多发地区，洪水预报要求快速和准确，其中快速的基础是水文自动测报系统、准确的基础是科学可靠的实时预报模型。水文自动测报系统属于应用遥测、通信、计算机技术，完成江河流域降水量、水位等数据的实时采集、报送和处理的信息系统。因此，结合梅州市的自然地理和通讯现状，研究制定出梅州水文信息采集系统采用GPRS方案。
　　
　　关键词：GPRS的应用；遥测站；运行维护；防洪减灾。
　　
　　1、GPRS遥测系统的基本原理
　　1.1系统的构成
　　中心站结构：中心站设在梅州水文分局，起着系统的枢纽作用。下图方框中详细列出中心站的结构,系统由路由器2、交换机、数据接收前置机、数据库和WEB服务器、UPS不间断电源和手机模块组成。路由器2通过光纤与短信中心相连，终端站发出的信息由短信中心经过光纤传送到路由器2，路由器2将信息经过交换机传送到数据接收前置机，一方面前置机把数据处理后将数据添加到数据库和WEB服务器，WEB服务器将数据发布，所有连结到局域网上的PC机可以通过IE浏览当前实时的水文数据。另外中心站可以通过GPRS话路信道提取终端站的固态存储器数据及修改参数。
　　
　　
　　1.2终端站结构
　　终端测站主要由水雨传感器、数据采集RTU、GPRS模块太阳能板四部分组成，如下图所示：
　　
　　1.3系统配置
　　中心站设备是水文测报系统的监控核心，中心站的功能是由硬件设备和系统软件共同配合实现，其配置由计算机、通讯设备等组成，主要设备有计算机、诺基亚GPRS卡式手机、路由器、打印机、UPS电源等。
　　1.4中心站的主要功能
　　一是远程提取各遥测站的固态存储数据、远程设置各遥测站参数、本地测站参数维护；二是远程提取可以在中心站通过GPRS信道提取遥测站自运行之日起的所有雨量与水位数据，提取到的数据按照要求存储为文本文件；三是远程设置各遥测站参数，中心站通过GPRS数据信道修改各遥测站的运行参数，参数包括：中心测站站址、中心手机号码、日起始时间、时段值、加报水位值、警戒水位值、雨量十分钟加报阈值(20mm)、雨量三十分钟加报阈值(60mm)、警戒水位以上发报时间间隔，从而调整终端的运行状态。
　　1.5GPRS系统的优点
　　GPRS遥测系统方案不必建中继站，利用已建立的无线电话信道通讯网络则可满足要求，组网灵活，并且减少维护通讯网、中继站的麻烦，不受其它无线电波等的影响，系统畅通率较高，可靠性高，易管理。
　　2、在洪水测报中的应用
　　2.1运行状况
　　经过6年来的运行检验，系统基本上能够按照设置定时自报时段水位、雨量，正确完成数据实时采集、固态数据提取、数据WEB发布和远程参数修改功能。采集系统目前采取每小时自报一次，182个站点的时段数据基本上可以在整点5分钟内到齐；在遥测站上电时段可以正确提取雨量数据；可以正确修改遥测站参数，调整遥测站运行情况。系统运行的畅通率达到98%以上，雨量和水位数据对比考察系统的整体性能。
　　2.2在WEB查询中的功能
　　系统自动地（每隔五分钟）更新监测数据，并根据情况进行报警。正常时测站站名为蓝色，报警时测站站名变为红色；人工干预报警（点击测站站名）后，报警取消，站名变蓝色。点击测站站名可以查看该测站最近的监测数据。雨量数据查询、水位数据查询、电压数据查询、电报数据查询、数据统计；雨量报警查询、水位报警查询、电压报警查询、时差报警查询。
　　梅州水文分局通过两兆光纤与省水文局、市三防连接，采集的水文数据能及时自动传送到省水文局数据库，省水文局、市三防能同步查询数据，同时水情数据库与公网连接，随时在Internet网上都能查询梅州市的雨情、水情。
　　2.3系统存在问题
　　一是WEB服务的报表（比如雨量等值线图、时段雨量表排序等）不够合理；二是各江河水文站还未安装遥测设备；三是缺乏应用软件，没有水文预报模型软件，不能更好地发挥GPRS遥测系统的作用；四是报警功能不够完善，当有站点出现暴雨或超警戒水位时，只把报警站站名变为红色，而不会发出警告声。
　　2.4在防洪测报中的作用
　　梅州水雨情自动测报系统的建设，结合实际，因地制宜，应用了国内外先进科技成果，取得了显著的成效，在生产实践中发挥了积极的作用。
　　2.4.1洪水预报模型中的应用情况
　　长期以来,在洪水实时作业预报中,主要使用经验相关图进行手工预报作业，工作量大、效率低，严重影响了预报作业的速度，洪水预报系统模型是计算计算机技术在洪水预报各环节中的广泛应用。因此，以遥测系统实时采集资料为依据，利用中国洪水预报模型和相关图预报模型（见下图），将相关图和预报员人工操作经验的精华编制为交互式预报系统，以实现河系洪水预报的目标。例如：在抗击“06.7”洪水中,梅州水文分局利用准及时、准确的遥测系统信息，通过《中国洪水预报模型》和《相关图预报模型》相结合，毅然预报了梅县站将在7月27日3时出现77.7米，高于警戒水位1.7米，洪峰水位持续3小时左右出现缓慢下降的预报。（实际出现洪峰水位是77.63米，时间是在27日3时，洪峰水位持续3小时后下降）根据分局发出的水情预报，市三防指挥部立刻作出了按《梅州大堤抢险预案》进行巡堤；作出对预案里没有达到防预标准的小堤围主动放弃的决定；作出了梅州市建市以来第一次启关闭旱闸的决定；作出了封闭梅江桥等一系列决定。在梅州市召开的三防工作专题会议上省、市有关领导说：没有水文准确、及时的预报，就没有三防指挥部作出一系列果断的科学的决定。
　　
　　
　　2.4.2在监测和预警我市暴雨山洪灾害中的应用情况
　　系统的站网已达到相当的密度,建成后在我市的局部暴雨山洪灾害监测和预警中发挥了重要作用。例如，2004年5月31日，梅县梅南镇发生了局部性的特大暴雨，梅州水文分局利用2003年末建成的水雨情自动测报系统，及时监视雨情的发生发展，测得17～20时4小时降雨91mm，其中18～19时1小时降雨83mm，并在半小时超限加报。梅州水文分局值班人员及时、准确地向当地政府和三防部门汇报了突发性暴雨和可能带来的灾情，为三防部门及时做好防洪减灾工作提供了决策依据，避免了人员伤亡。在我分局发出警报时,梅州市防汛办公室还没有接到灾区的报告,在接到分局报告后,防汛办才打电话核实情况，灾情确实严重。同样在梅州市，在2003年5月17日，由于突降暴雨造成山洪暴发，因为当时还未建自动测报系统，水雨情信息少、时效性差，未能全面及时对突发暴雨进行监测和预警，梅州发生“5.17”暴雨山洪灾害，造成了多人伤亡和严重的财产损失。
　　2.4.3在抗击韩江“06.7”特大洪水中的应用情况
　　2006年7月14日至18日，受台风“碧利丝”的影响，韩江流域出现了持续性暴雨、大暴雨过程，局部降了特大暴雨。本次降雨范围广、强度大、持续时间长。暴雨中心主要集中在兴宁、五华、梅县、丰顺等市县，根据水雨情测报系统的收集统计分析，河子口站24小时最大降雨量重现期接近50年一遇，3天最大降雨量重现期大于200年一遇。水口水文站24小时、3天最大降雨量重现期均大于20年一遇。棠荆水文站3天最大降雨量重现期接近50年一遇。由于降水强度大，水位变化快，加上各地降雨分布不均匀，给预报工作带来很大困难，我们根据水雨情测报系统，及时、准确的对横山、三河坝等站进行了滚动预报，梅州市委、市政府根据预报作出了做出了调用部队对大埔县高坡镇大堤进行抢险的决定，经过全力的抢险，98年水位还要低而没有保得住的堤坝，这次超警戒5.87米的洪峰水位却保住了大堤，保住在堤内人民财产的安全。这套系统在防洪调度、防灾减灾发挥了巨大的作用，得到了省、市领导的充分肯定和表扬。
　　3、防汛减灾对策
　　3.1加快水情信息化的建设
　　江河防洪是关系到人民安危和社会稳定的大事，洪水预报是防汛抗洪的重要组成，做好洪水预报工作，才能科学的防洪减灾。水文情报预报工作，不仅是防汛抗早、也是水利水电建设和合理调度水资源的一项基本工作。目前梅州水文局在流域内设160个雨量站，水情信息网点偏少，站点密度不够，水情信息化程度不高，不能完全地监控局部性山洪灾害发生，难以适应防灾减灾的需要。为了更好地做好梅州市的防汛工作，不断提高防汛抗洪抢险的现代化水平，增加水情站点密度，加快水情信息、防灾信息传递的现代化建设，保证信息的及时、准确、快速传递，争取时间，把灾害损失降到最低；
　　3.2加强完善防洪体系
　　由于韩江干流梅江，支流汀江、石窟河、梅潭河等已建成的梯级电站，改变了天然行洪状况，各电站必需建立水文测报设施，使它们与梅州市水情信息采集系统联网；同时尽快完善全市各大、中型水库及各梯级电站的水情系统的联网，做好梯级电站的联合调度方案，以便于做好防洪调度工作。建议加强风险区水文、气象监测和地质灾害监测，建立完善的灾害预警预报体系，形成一整套预灾、避灾、防灾的风险防范与防御机制，做到有洪无灾，或有灾无伤亡。
　　4、结束语
　　洪涝灾害的产生与人类社会的生存环境息息相关，在防治措施中，要保证水情信息的及时、准确、快捷传递，争取时间，把洪涝灾害损失降到最低；在加强水利工程建设的同时，也应该增加非工程（水情信息化）建设的投入，硬件、软件的建设都必须加强重视，真抓实干，确保质量标准，真正做到兴利除害，为民解忧。
　　参考文献
　　[1]水情自动测报系统技术规范.水利部SL61-2003行业标准.
　　[2]YCZ-2A-101型遥测终端机用户手册,北京燕禹通信遥测联合新技术开发部