一、概述
我國是一個(gè)多山的國家，山丘面積約占全國陸地面積的三分之二。伴隨著社會(huì)的發(fā)展，人類活動(dòng)的影響，山洪災(zāi)害事故發(fā)生頻繁。
據(jù)全國防汛抗旱指揮部的統(tǒng)計(jì)，近些年來，中小河流和山洪地質(zhì)災(zāi)害因?yàn)?zāi)死亡、失蹤的人數(shù)，以及造成的財(cái)產(chǎn)損失均占因洪災(zāi)害總計(jì)的70%。中小河流和山洪地質(zhì)災(zāi)害成為防洪減災(zāi)體系的薄弱環(huán)節(jié)。“滑坡”、“崩塌”、“泥石流”、 “中小河流”、“病險(xiǎn)水庫”……這些熱點(diǎn)詞匯充斥著從國家宏觀決策到相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的行動(dòng)方針，也成為各界人士所議論的熱點(diǎn)話題。
黨中央、國務(wù)院高度重視山洪災(zāi)害防御工作。2006年國務(wù)院批復(fù)全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃，啟動(dòng)實(shí)施山洪災(zāi)害防治試點(diǎn)建設(shè)：即全國縣級(jí)山洪災(zāi)害防治的非工程措施體系建設(shè)，2009年將試點(diǎn)范圍擴(kuò)展到全國103個(gè)縣市區(qū)。
2010年10月12日，國家發(fā)展改革委副主任杜鷹、國土資源部副部長汪民、水利部副部長矯勇、國家林業(yè)局副局長印紅召開新聞發(fā)布會(huì)介紹中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防治等方面已開展的工作和下一步工作安排情況時(shí)表示：山洪地質(zhì)災(zāi)害客觀存在，但是一定是可防可治的，要把水利投資、地質(zhì)災(zāi)害防治投資、生態(tài)環(huán)境綜合治理投資擺在更加重要的位置。五年內(nèi)基本完成防災(zāi)減災(zāi)治理工程。
山洪災(zāi)害的防治需堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”，通過建立一套具備完善預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警能力和應(yīng)急指揮能力的“山洪災(zāi)害防御系統(tǒng)”，在山洪到來之前能發(fā)出預(yù)警信息，讓相關(guān)部門迅速科學(xué)決策，保障民眾生命財(cái)產(chǎn)安全。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)無線通信等相關(guān)學(xué)科發(fā)展，山洪地質(zhì)災(zāi)害防御通過引用相關(guān)領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警、應(yīng)急指揮的智能化。四信通信是中國物聯(lián)網(wǎng)無線通信領(lǐng)域的骨干企業(yè)，幾年來一直緊貼物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的脈搏，深入研究工業(yè)無線通信產(chǎn)品在水利水文、防洪防災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步形成了以產(chǎn)品為基礎(chǔ)，為行業(yè)客戶提供系統(tǒng)解決方案的專業(yè)化經(jīng)營特色，全面協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)“智慧、標(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠”的無線通信目標(biāo)。
二、 項(xiàng)目分析及實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)需求
山洪災(zāi)害預(yù)警是在各種原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分析對(duì)比的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來決策預(yù)警信息。
各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)各項(xiàng)水文數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如水庫水位、降雨量、河道水流速等。終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)或間隔采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并在GPRS無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將采集數(shù)據(jù)通過無線通信終端傳到預(yù)警中心系統(tǒng)，中心系統(tǒng)將所得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，為預(yù)警決策系統(tǒng)提供依據(jù)。當(dāng)預(yù)警決策系統(tǒng)得出預(yù)警信息后，預(yù)警系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)信息或語音的形式向預(yù)警終端發(fā)出預(yù)警信息。
2.2 系統(tǒng)構(gòu)成
根據(jù)各地區(qū)山洪災(zāi)害防御工作的特點(diǎn)和山洪災(zāi)害預(yù)警決策的需求，利用通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等技術(shù)手段，在省、市或縣級(jí)別的防汛指揮部門建設(shè)山洪災(zāi)害防預(yù)系統(tǒng)，為收集山洪災(zāi)害防治區(qū)水雨情數(shù)據(jù)信息以及其它部門的相關(guān)信息、信息查詢、山洪預(yù)報(bào)決策、預(yù)警信息發(fā)布等服務(wù)。
山洪預(yù)警系統(tǒng)主要由三部分組成：水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、預(yù)警中心系統(tǒng)及預(yù)警發(fā)布終端系統(tǒng)。
2.2.1水情監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
水雨情監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要包括水雨情監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸?shù)?。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要任務(wù)是采集各項(xiàng)水文數(shù)據(jù)并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息通過無線傳輸終端傳送到預(yù)警中心系統(tǒng)，為預(yù)警中心子系統(tǒng)提供各項(xiàng)災(zāi)害數(shù)據(jù)。
2.2.2預(yù)警中心子系統(tǒng)
預(yù)警中心子系統(tǒng)主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯集、綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果做預(yù)警決策，根據(jù)危急等級(jí)及山洪可能危害的范圍不同，選取適宜的預(yù)警程序的方式，將預(yù)警信息及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到山洪災(zāi)害可能危及的區(qū)域，從而使接收到預(yù)警區(qū)域的人員能根據(jù)山洪災(zāi)害防御預(yù)案，及時(shí)采取預(yù)防措施，最大限度地減少人員傷亡及人民群眾的財(cái)產(chǎn)損失。其可再分為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要有災(zāi)害數(shù)據(jù)信息匯集、數(shù)據(jù)加工分析、數(shù)據(jù)查詢、預(yù)警決策和預(yù)警信息發(fā)布。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)主要系統(tǒng)的維護(hù)管理、提供查詢服務(wù)及為預(yù)警決策系統(tǒng)提供歷史相關(guān)數(shù)據(jù)。
預(yù)警中心系統(tǒng)一般采用有線光纖等的接入方式。
2.2.3預(yù)警信息發(fā)布終端子系統(tǒng)
預(yù)警信息發(fā)布終端子系統(tǒng)的主要任務(wù)是將中心子系統(tǒng)的決策信息以各種方式通知預(yù)警區(qū)內(nèi)的相關(guān)人員與人民群眾做好災(zāi)害的防患準(zhǔn)備工作，以確保災(zāi)害帶來的財(cái)產(chǎn)損失及人民群眾的人生安全損害降至最低。其中包括發(fā)布終端與無線通信終端。
2.3 防洪預(yù)警架構(gòu)
根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成分析，山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的總體拓?fù)淙缟?其整個(gè)系統(tǒng)以控制中心為中心分成兩條鏈路，分別是監(jiān)測(cè)終端與控制中心的鏈路，控制中心與預(yù)警發(fā)布終端的鏈路。實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息的匯集和災(zāi)害預(yù)警通告。
2.3.1 監(jiān)測(cè)終端與控制中心的鏈路
此鏈路的作用是將前端采集數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，為供控制中心決策預(yù)警提供原始水文數(shù)據(jù)。
監(jiān)測(cè)終端設(shè)備分別分布在險(xiǎn)情危地，自然環(huán)境條件惡劣，因此需要設(shè)備具有工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)。廈門四信無線RTU采用了工業(yè)級(jí)的設(shè)計(jì)理念，正常工作耐溫范圍大，在-25℃~65℃的情況下設(shè)備能正常穩(wěn)定運(yùn)行，并采用金外殼設(shè)計(jì)使用設(shè)備能在各種惡劣環(huán)境條件下不易受到損害，能在山洪災(zāi)害險(xiǎn)情發(fā)生地區(qū)保持著穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
終端數(shù)據(jù)采集器要采集的數(shù)據(jù)包括：單位時(shí)間內(nèi)的降雨量、降雨強(qiáng)度，河流水庫的水位，河流水速，水庫放閘水速、水量等各種水文數(shù)據(jù)。
在汛期階段，無線RTU將處于長期的在線工作狀態(tài)，時(shí)刻通過GRPS網(wǎng)絡(luò)與控制中心保持鏈接，但由于受到環(huán)境、供電等外界因素的影響，設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)無法正常工作的狀態(tài)，這時(shí)需要人工對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新上電或重啟，隨之而來的就是將會(huì)對(duì)設(shè)備的維護(hù)帶來世大的工作量，同時(shí)直接影響控制中心獲得災(zāi)情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，因此我司推出智能無線RTU，能夠保證在無線RTU受外界因素影響而出現(xiàn)故障時(shí)能夠自行恢復(fù)通信，網(wǎng)絡(luò)掉線形后設(shè)備自動(dòng)再次鏈接，保證與控制中心的連通性。無線RTU將數(shù)據(jù)采用透明傳輸?shù)姆绞缴蠄?bào)給控制中心，為控制中心提供最原始的災(zāi)情數(shù)據(jù)，以便控制中心對(duì)災(zāi)情做出判斷。
當(dāng)處于非汛期階段，設(shè)備不必保持時(shí)刻在線狀態(tài)，控制中心可以通過直接控制和短信通信兩種方式對(duì)無線RTU進(jìn)行配置參數(shù)的修改，控制設(shè)備的活動(dòng)狀態(tài)、設(shè)備上下線時(shí)間、開關(guān)機(jī)模式或使設(shè)備完全進(jìn)入休眠狀態(tài)。同時(shí)移動(dòng)手機(jī)終端也可通過短信方式對(duì)無線RTU配置參數(shù)進(jìn)行修改。通過這樣的模式可以很大程度地降設(shè)備功耗節(jié)能減排。
2.3.2控制中心與預(yù)警發(fā)布終端鏈路
此鏈路的主要作用是將控制中心發(fā)出的預(yù)警信息以廣播、LED屏等方式通告給險(xiǎn)情區(qū)域內(nèi)的相關(guān)人員與群眾，急時(shí)采取防患措施，將危害降到最低。
鏈路是建立在控制中心經(jīng)過分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)得出預(yù)警信息時(shí)，向預(yù)警終端發(fā)出預(yù)警?？刂浦行目赏ㄟ^三種通信方式向預(yù)警終端發(fā)出預(yù)警信息：GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、語音、短信。
預(yù)警終端主要放置在易發(fā)生山洪災(zāi)害區(qū)域的村莊、縣城或人類活動(dòng)頻繁的地方。預(yù)警終端主要包括無線預(yù)警廣播設(shè)備（包括主站設(shè)備、從站設(shè)備和單站設(shè)備）、喇叭、LED顯示屏等設(shè)備。無線預(yù)警廣播設(shè)備有三種通信方式接收預(yù)警信息，第一，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與控制中心保持鏈拉，實(shí)時(shí)偵聽控制中心的預(yù)警通告；第二，提供語音通道，為緊急災(zāi)害情況提供直接語音通告；第三，提供短信通道，控制中心和移動(dòng)電話終端可通過短信的方式向預(yù)警終端發(fā)布預(yù)警信息。無線預(yù)警廣播設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)著授權(quán)拔入的號(hào)碼池和各種預(yù)制的災(zāi)害預(yù)警信息。
無線預(yù)警廣播設(shè)備獲得預(yù)警信息并分析后，對(duì)功放設(shè)備發(fā)出指令，使功放設(shè)備與音頻設(shè)備進(jìn)入播放狀態(tài)。
當(dāng)控制中心發(fā)出預(yù)警信息之后，無線預(yù)警廣播設(shè)備獲得的預(yù)警信息可以通過兩種方式，第一種通過GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接從控制中心獲取，第二種是通過短信通道，控制中心或移動(dòng)電話直接向無線預(yù)警廣播設(shè)備發(fā)出相對(duì)應(yīng)的預(yù)警信息，無線預(yù)警廣播設(shè)備根據(jù)預(yù)警信息的內(nèi)容、災(zāi)害等級(jí)觸發(fā)啟動(dòng)功放設(shè)備，并按程序設(shè)定播放相對(duì)應(yīng)的預(yù)警信息。當(dāng)出現(xiàn)緊急災(zāi)害時(shí)，管理人員可通過已授權(quán)的固定電話或移動(dòng)電話撥打無線預(yù)警廣播設(shè)備的號(hào)碼，無線預(yù)警廣播設(shè)備自動(dòng)接通來電，同時(shí)控制功放與音響設(shè)備進(jìn)入播放狀態(tài)，此時(shí)管理人員可直接進(jìn)行語音告警。
2.4 無線預(yù)警廣播設(shè)備
山洪地質(zhì)災(zāi)害無線預(yù)警廣播系統(tǒng)用于鄉(xiāng)村防洪緊急預(yù)警信息播報(bào)，當(dāng)暴雨和山洪來臨時(shí)，政府監(jiān)管部門及村組防汛責(zé)任人通過手機(jī)/固定電話、短信、現(xiàn)場(chǎng)話筒、對(duì)講機(jī)、錄音播放等方式將緊急預(yù)警信息通過大功率的高音號(hào)角喇叭發(fā)布給附近廣大居民，通知相關(guān)村民做好防災(zāi)避災(zāi)準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)居民緊急避險(xiǎn)救災(zāi)，減小損失。
四信公司遵循國家山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警相關(guān)指導(dǎo)性文件，推出F9103系列無線預(yù)警廣播設(shè)備。預(yù)警廣播設(shè)備包括預(yù)警廣播主站設(shè)備，預(yù)警廣播從站設(shè)備和預(yù)警廣播單站設(shè)備。主站設(shè)備和從站設(shè)備通過本地調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完善的預(yù)警廣播網(wǎng)絡(luò)。三個(gè)系列設(shè)備均可單獨(dú)使用，獨(dú)立完成預(yù)警廣播功能。
四信無線預(yù)警廣播設(shè)備主要功能：遠(yuǎn)程電話告警（同時(shí)支持手機(jī)、固定電話和小靈通）、短信息合成語音告警、GPRS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)語音告警、車載臺(tái)/FM調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)告警、本地對(duì)講機(jī)無線告警、本地麥克風(fēng)喊話告警、預(yù)置信息轉(zhuǎn)語音告警、預(yù)置MP3音頻告警、音頻線路輸入告警等服務(wù)。四信無線預(yù)警廣播設(shè)備優(yōu)勢(shì)如下：
支持系列型號(hào)（主站、從站和單站），應(yīng)用靈活方便
支持九種告警方式，功能強(qiáng)大
（特有MP3預(yù)警，線輸入預(yù)警，預(yù)置信息預(yù)警，車載臺(tái)/FM調(diào)頻預(yù)警）
同時(shí)支持監(jiān)聽喇叭和大功率喇叭，調(diào)試使用方便
支持遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程升級(jí)，維護(hù)方便
支持蓄電池充放電管理及保護(hù)，最大限度延長蓄電池使用壽命
支持主備電自動(dòng)切換，主電掉電時(shí)，設(shè)備及發(fā)射機(jī)仍能正常工作
支持車載臺(tái)全雙工模式，滿足預(yù)警發(fā)布需求
可選GPS功能，便于預(yù)警地點(diǎn)定位及管理
可選太陽能供電，應(yīng)用場(chǎng)合不受市電限制
工業(yè)級(jí)應(yīng)用設(shè)計(jì)，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠
2.5無線RTU
四信公司的無線RTU同時(shí)具備模擬量采集、數(shù)字量采集、開關(guān)量輸出、繼電器輸出及GPRS/CDMA無線傳輸功能。同時(shí)還具備工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)、智能防掉線、遠(yuǎn)程參數(shù)配置（短信和GPRS/CDMA）、遠(yuǎn)程升級(jí)、高可靠性傳輸、加密安全傳輸、低功耗等特點(diǎn)。
2.6傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇
GPRS是作為現(xiàn)行GSM網(wǎng)絡(luò)向第3代移動(dòng)通信演變的過渡技術(shù)，突出的特點(diǎn)是傳輸速率高和費(fèi)用低。GPRS上行速率較GSM為高，下行速率則可達(dá)100Kbps。鑒于利用GPRS的運(yùn)行速度快、運(yùn)行成本低，建議盡可能地利用GPRS傳輸。目前，GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)運(yùn)營商經(jīng)過十多年的建設(shè)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋到全國各地，甚至連偏遠(yuǎn)的山區(qū)也有覆蓋。覆蓋范圍廣泛且資費(fèi)便宜、套餐豐富，非常適合小數(shù)據(jù)量的傳輸，如果傳輸設(shè)備有較好的可配置性和開放性，能根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行模式配置，將使成本大幅下降。
三、方案總結(jié)
實(shí)踐證明，GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一種“性價(jià)比”較高，恰當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞?。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)，以及所提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，借助四信公司的產(chǎn)品，能夠順利完成各級(jí)山洪預(yù)警系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)采集站網(wǎng)的汛情信息采集及傳輸、預(yù)警信息的無線傳輸及廣播，為山洪災(zāi)害的及時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)報(bào)，以及決策會(huì)商和指揮高度工作提供了暢通、快速、可靠穩(wěn)定的通信信道。節(jié)省了傳統(tǒng)詢查的人力物力、回避了詢查人員的生命安全，為山洪的發(fā)生地的廣大人民群眾贏得寶貴的數(shù)據(jù)資料和應(yīng)急行動(dòng)的時(shí)
