无线水文水利检测解决方案

关键词：ZigBee、水文水利潮汛监测、GPRS/CDMA、无线数据传输网络

应 用：河道水文水利监测、湖泊水库监测、沿海潮汛潮位监测

一、应用需求

我们对于江河水文的监测非常重视，在原有的水位监测点的基础上，各地的水文监测站纷纷建立了一些无人值守的水文监测点，以监测更广的水文和水利情况，包括水流速度、水面高度、水质、流量、潮位、降水量等参数。

二、监测系统概述

一套由水文遥测系统和计算机通信网络组成的水文计算机防汛监测系统，可以通过设立在各个水文监测点的数据采集单元和无线传送及网络通讯系统将各监测点搜索的水文信息及时传送到水利局或防汛指挥部，供防汛调度决策使用。

系统组成：

水文与防汛监测系统由流域管理中心、分中心（各县市）监测站、现成水文遥测单元构成一套三级网络。系统的建成，将改善水文信息的收集、传递和处理手段，缩短数据收集和预报作业所需的时间，提高信息收集和传递的可靠性，提高流域防汛信息处理能力。

流域管理中心通过计算机局域网或广域网与各地分中心监测站之间进行数据传输，每隔一段时间对各分中心监测站的数据进行收集，并主要为以下应用系统提供数据：

● 防汛信息收集处理系统

● 汛情监视系统

● 防汛会商显示系统

● 信息查询系统

● 气象服务系统

● 洪水预报调度系统

● 灾情评估系统

通信网络：

分中心监测站由一台微机或几台微机构成的局域网作为水文监测工作站，通过ZigBee无线方式，能在很短的时间内完成一次辖区范围内各检测站的扫描，检测水文遥测系统的工作状态，并能判断各设备是否正常工作，可方便扩充，并能实现状态采集和遥控输出。分中心流域管理中心通过有线方式或GPRS通信模式接受流域中心管理，与各水文遥测单元（HTU）以无线ZigBee方式通信，除可正常采集数据外，还可对各监测单元进行远程组态配置，修改设定。

各水文遥测单元根据防汛水文检测要求，安装在河流、水库的指定地点，以野外无人值守方式工作，配备一台数据采集单元、无线电台、雨量计、水位计、风向风速计等水文监测仪表，本站可保留六个月以上数据，通过ZigBee无线通讯可受上级监测站（分中心）的控制，任意设定测试时段，校准机时上下一致，系统供电具有双电源系统和蓄电池以及太阳能电池，停电时太阳能电池自动供电，确保正常有效工作。对山区和距离较远的监测点，还有遥测中继站，能接收并转发信号，亦由太阳能电池供电，保持长期可靠运行。

系统特点：

1、建立一个综合水文监测系统，每隔一段时间就可对全流域的水文信息进行一次收集，及时准确地掌握流域水文情况。

2、在汛期，对各地的雨量和水位的涨落趋势进行准确定位，为防汛决策提供了可靠的资料和依据，使有关部门能及时采取对策，化解险情。

3、系统采用模块化结构，可方便扩充，且具有远程诊断功能，安装维护方便。将远端采集点的数据实时、可靠地发送到各级监控中心。并接收各级监控中心的控制指令。

三、基于ZigBee和GPRS结合的水文水利监测无线数据传输网络

通过前面对水文水利系统的通信技术要求分析，结合ZigBee技术特点和技术优势，我们采用ZigBee技术和GPRS相结合的无线通信系统，来实现水文水利的远程监测是一个非常理想的解决方案。

在实际应用中，我们选择了将ZigBee技术与GPRS/CDMA结合起来，根据监测区域监测设备的不同分布，来灵活地构建监测数据传输无线网络。

ZigBee无线监测网络，这一无线网络主要由分布在监测区域的各种水位计、雨量计和闸位计组成，各测量单位都配备有低成本的ZigBee远端节点用于无线上传数据；监测区域内也按照距离的需要分布有；ZigBee路由节点组成了无线ZigBee网络，所有的水文数据都可以通过这一网络上传到ZigBee中心节点，其覆盖范围可以无限的扩展。

终端采集的数据需要送到水文水利监测管理中心，这可以通过GPRS/CDMA无线网络或ADSL来实现，它无距离限制，且无需网络规划、几乎不需要维护。

所构建的ZigBee网络既可以是星形拓扑，也可以是网状网络拓扑，不论是哪种拓扑结构的ZigBee网络，根据实际的组网需要，设计合理的网络结构。

※ 采用Mesh网状网络结构，保证数据传输的可靠性

※ 每个水文水利计量处设置一个ZigBee远端节点

※ 一个区域检测点设置一个ZigBee中心节点

※ ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到监测中心