一,、概述
我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山丘區(qū)面積約占全國(guó)陸地面積的三分之二,。伴隨著社會(huì)的發(fā)展,人類(lèi)活動(dòng)的影響,，導(dǎo)致山洪災(zāi)害事故發(fā)生頻繁。
據(jù)全國(guó)防汛抗旱指揮部的統(tǒng)計(jì),，近些年來(lái),，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(kù)”……這些熱點(diǎn)詞匯充斥著從國(guó)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。
2010年10月12日,，國(guó)家發(fā)展改革委副主任杜鷹,、國(guó)土資源部副部長(zhǎng)汪民、水利部副部長(zhǎng)矯勇、國(guó)家林業(yè)局副局長(zhǎng)印紅召開(kāi)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(kāi)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(guò)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(lái)之前能發(fā)出預(yù)警信息，讓相關(guān)部門(mén)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(wú)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(guò)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(guó)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信領(lǐng)域的骨干企業(yè),，幾年來(lái)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(wú)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)內(nèi)客戶提供系統(tǒng)解決方案的專(zhuān)業(yè)化經(jīng)營(yíng)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(wú)線通信目標(biāo),。
二、項(xiàng)目分析
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(lái)決策預(yù)警信息,。
各偵測(cè)點(diǎn)終端數(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)偵測(cè),，如單位時(shí)間內(nèi)的降雨量、降雨強(qiáng)度,、水位,、河流水速、水庫(kù)放閘水速、水量等,。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(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將采集數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信終端傳送到預(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,、語(yǔ)音、短信的形式向預(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(kù)應(yīng)用等技術(shù)手段,，在省、市或縣級(jí)別的防汛指揮部門(mén)建立山洪災(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(mén)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),。

山洪災(zāi)害信息匯集與預(yù)警平臺(tái)是山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的核心，主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成,。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收,、處理、加工與信息查詢,、預(yù)警決策,、預(yù)警信息發(fā)布、信息交換等服務(wù)提供軟硬件平臺(tái),。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要為系統(tǒng)維護(hù)管理,、信息查詢與服務(wù)、預(yù)報(bào)決策提供數(shù)據(jù)信息,。
山洪災(zāi)害預(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)和預(yù)警發(fā)布終端系統(tǒng)。
2．2．1水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
水雨情監(jiān)測(cè)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)取１O(jiān)測(cè)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(guò)無(wú)線傳輸終端傳送到預(yù)警中心系統(tǒng),，為預(yù)警中心系統(tǒng)提供各項(xiàng)災(zāi)害數(shù)據(jù),。
2．2．2預(yù)警中心系統(tǒng)
預(yù)警中心系統(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)果做出預(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,。
預(yù)警中心系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)組成。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(kù)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(lái)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(wú)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)淙缟蠄D,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)警提供最原始水文數(shù)據(jù)。
監(jiān)測(cè)終端設(shè)備大部分分布在災(zāi)害易發(fā)現(xiàn)場(chǎng),，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(mén)四信IP Modem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，并采用金屬外殼使設(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)害發(fā)生地區(qū)保持著穩(wěn)定的工作狀態(tài),。
監(jiān)測(cè)終端設(shè)備包括各種數(shù)據(jù)采集器和IP Modem。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,、水位、河流水速、水庫(kù)放閘水速,、水量等各種水文數(shù)據(jù),。數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)RS-232或RS-485線與IP Modem連接。
汛期階段,，IP Modem將處于長(zhǎng)期在線的工作狀態(tài),，時(shí)刻通過(guò)GRPS網(wǎng)絡(luò)與控制中心保持連接，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(wú)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(lái)的問(wèn)題就是將會(huì)對(duì)設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)很大的工作量,，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IP Modem,，能夠保證IP Modem在受外界因素影響而出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)恢復(fù)通信,，網(wǎng)絡(luò)掉線后設(shè)備自動(dòng)再次連接，保證與控制中心的連通性,。當(dāng)IP Modem偵聽(tīng)到采集終端發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí),，立刻采用透明傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)上傳給控制中心，為控制中心提供最原始的災(zāi)情數(shù)據(jù),，以便控制中心及時(shí)對(duì)災(zāi)情做出正確的判斷,。
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(guò)直接控制和短信通信兩種方式對(duì)IP Modem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(kāi)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(guò)短信方式對(duì)IP Modem配置參數(shù)進(jìn)行修改。通過(guò)這樣的模式可以很大程度地降低設(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屏等方式通告險(xiǎn)情區(qū)域內(nèi)的相關(guān)人員與群眾及時(shí)采取防患措施，將危害降到最低,?？刂浦行目赏ㄟ^(guò)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(yǔ)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(lèi)活動(dòng)頻繁的地方,。預(yù)警終端主要包括IP Modem ,、控制器,、功放設(shè)備、喇叭,、LED顯示屏等設(shè)備,。IP Modem有三種通信方式接收預(yù)警信息。第一,，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與控制中心保持連接,，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)控制中心的預(yù)警通告；第二,，提供語(yǔ)音通道,，為緊急災(zāi)害情況提供直接語(yǔ)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(guò)短信的方式向預(yù)警終端發(fā)送修改配置指令和發(fā)布預(yù)警信息?？刂破鲀?nèi)存儲(chǔ)著IP Modem授權(quán)拔入的號(hào)碼池和各種災(zāi)害信息播放錄音,。
IP Modem通過(guò)RS-232/RS-485與控制器連接，IP Modem將從控制中心所獲得的預(yù)警信息提交給控制器進(jìn)行分析,；控制器將從IP Modem獲得的預(yù)警信息分析后,，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)入準(zhǔn)備播放狀態(tài),，同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果播放本地錄音預(yù)警消息,。功放設(shè)備通過(guò)音頻線與IP Modem、喇叭連接,，通過(guò)控制線與控制器連接,。
當(dāng)控制中心發(fā)出預(yù)警信息之后，IP Modem有三種獲得的預(yù)警信息的方式,。第一,，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接從控制中心獲取,；第二,，通過(guò)短信通道；第三,，語(yǔ)音通話的拔入?？刂浦行幕蛞苿?dòng)電話可直接向IP Modem發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息,，IP Modem將獲得的信息移交給控制器處理，控制器根據(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,，并按設(shè)定程序播放相對(duì)應(yīng)的廣播錄音,。當(dāng)出現(xiàn)緊急災(zāi)害情況下，控制中心的固話或移動(dòng)電話可直接拔通終端IP Modem,，IP Modem將提取拔入號(hào)碼并發(fā)送至控制器,，控制器接收拔入號(hào)碼后，將其與本地授權(quán)號(hào)碼池進(jìn)行對(duì)比,，如果拔入號(hào)碼在授權(quán)池內(nèi)有定義,，則發(fā)送接聽(tīng)命令至IP Modem，IP Modem接收到接聽(tīng)指令后執(zhí)行指令,，通話正式接通,，同時(shí)控制器控制功放與音響設(shè)備進(jìn)入準(zhǔn)備播放狀態(tài)，此時(shí)通話對(duì)端可直接進(jìn)行語(yǔ)音預(yù)警通告,。

2．5無(wú)線通信設(shè)備功能
鑒于上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求,，對(duì)無(wú)線通信終端不僅需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)功能，還必須具備短信及語(yǔ)音功能,，能達(dá)到數(shù)據(jù),、短信、語(yǔ)音三通道的傳輸方式,。廈門(mén)四信通信的IP Modem產(chǎn)品功能與性能設(shè)計(jì)與防洪防災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用緊密結(jié)合,，具有智能防掉線、短信通道,、語(yǔ)音通道,、高可性加密等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸,、數(shù)據(jù)安全傳輸,。

2．6傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇
GPRS，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(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋到全國(guó)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(kāi)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)
以實(shí)踐證明，GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一種“性價(jià)比”較高的通信方式,。經(jīng)“統(tǒng)一規(guī)劃,，分布實(shí)施”，GPRS技術(shù)將使通訊更加穩(wěn)定,，準(zhǔn)確快捷,，并取得良好的效益。
利用GPRS網(wǎng)絡(luò),，以及所提供的數(shù)據(jù)服務(wù),，借助于四信通信的GPRS通訊產(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)終端的數(shù)據(jù)傳輸和預(yù)警信息的傳送,，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)商和指揮工作提供了順暢,、快捷、穩(wěn)定可靠的通信信道,。大量節(jié)省了傳統(tǒng)預(yù)警方式的人力物力,，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)間。
廈門(mén)四信通信經(jīng)過(guò)多年的努力,，已推出多個(gè)系列的無(wú)線通訊終端,，在水利、氣象,、電力,、環(huán)保、交通,、金融等多個(gè)行業(yè)項(xiàng)目中應(yīng)用與推廣,，并得到客戶的高度肯定。