物联网技术的应用——感知预警山洪灾害

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物联网技术的应用——感知预警山洪灾害
一、概述
山洪灾害是山丘区在一定强度或持续的降雨下，因特殊的地形地质条件而发生的自然灾害，它具有突发、破坏性大、防治困难的鲜明特点，山洪及其诱发的泥石流和滑坡，往往对局部地区造成毁灭性灾害，对国民经济和人民生命财产造成重大损失。山洪灾害的防御策略是“以防为主，防重于抢”，防御防治的方法是既要采取工程措施，提高工程防洪标准，也要采取非工程措施，建立综合防洪减灾体系，提高防灾抗风险能力。
建立山洪灾害预警系统，是防治山洪灾害的一项重要的非工程性措施。山洪灾害预警系统体现监测、通信及预警一体化，由监测子系统、通信网络子系统、决策支持子系统、预警子系统组成。
系统通过利用和重建气象站网、水文站网、地质灾害站网，对汛情和灾害情况利用时下先进的GPRS/CDMA等通信技术进行实时监测，并对信息进行加工处理，利用监控软件自动进行预测、预警，通过各种有关的预警通知和警报设施，提前通知有关成员单位、防汛责任人，通知危险区居户，做好山洪抢险组织、转移撤离准备，最大地减少人员和财产损失，提高对山洪灾害快速、全面、准确的预报、预警以及指挥调度的技术手段。
二、 系统组成
雨情、水情信息是重要的防汛信息，在山洪灾害预警系统中需建立一套快速及时、准确可靠、先进实用、高度自动化的境内流域水、雨情信息的监测系统，为防汛和山洪灾害预警提供决策支持。山洪灾害预警通信传输机制的技术实现是本系统的关键之一，山洪灾害预警通信传输机制主要由两部分组成：
(1)汛情信息的传输；
(2)预警信息的传输。
2.1汛情信息的传输

2.1.1遥测站
遥测站主要由采集系统和供电系统构成。其中采集系统主要由传感器单元、单片机处理系统、显示单元和GPRS/CDMA DTU数据通信单元构成。遥测站直接通过GPRS/CDMA DTU数据终端单元将信息以无线传输方式发送出去，通过GPRS/CDMA无线网络转送到Internet，经由Internet最终进入数据处理中心。

水位雨量站原理图

2.1.2数据中心接入方式
1) 专线接入


2) 通过固定公网IP连接

2.1.3监控中心MC系统软件
监测中心（即数据中心）可以分级设在各级防汛指挥部办公室的中心机房内，主服务器采用Windows Server 2003操作系统，数据库采用SQL Server 2000。各个监测中心与各个监控点采用GPRS/CDMA通讯系统建立通讯，各个监测中心采用专用光纤同电信的Internet连接，并具有公网IP，防汛网络同Internet的连接通过硬件防火墙进行物理隔离。在具有internet连接的各个监控中心，可以用的GPRS/CDMA无线通讯系统进行点对点、一点对多点的通讯，以备在internet网络不畅的情况下做应急通讯备份。
所有来自遥测站的数据包经过网络（CDMA/GPRS和Internet）首先进入具有固定的IP地址的硬件防火墙，硬件防火墙通过端口映射功能将数据包转发到主服务器上，再由数据中心程序(软件)将数据读出并进行分析，最后写入数据库。
数据中心的程序基于动态链接库和Demo程序的基础上开发的，主要用于远程DTU发送过来的数据接收，以及DSC对远程DTU的进行参数修改、指令下达等数据发送方面。
程序安装在防办的主服务器上，是以后台方式不间断的服务。接收的数据直接写到主服务器的数据库中，同时对接收、发送以及程序的运行状态以日志方式进行记录，以便维护和管理查询。

2.2预警信息的发布
广播系统的组成
山洪灾害预警系统除了根据预警条件，按照相应的预警级别自动启动（或商讨后人工启动）短信、电话来通知防汛成员单位责任人、以及居户外，还需在危险区域的重点防范地方、集中院落设立广播预警系统。



广播预警系统由单片机处理单元、语音芯片、无线广播控制主机、接收装置以及警笛和大功率高音喇叭等声光装置组成。广播预警系统同样通过DTU接收数据中心发过来的预警信息。单片机接收到中心预警包后，分析预警级别，再发送预警包给语音芯片，语音芯片通过喇叭发出特定预警语音，告知附近村民采取相应措施。经过现场实际验证，数据中心发送预警包后，3秒钟左右可以发出预警。
三、 总结

利用GPRS/CDMA网络，以及所提供的数据服务，借助GPRS/ CDMA通讯产品，能够顺利完成各级山洪预警系统中的监测采集站网的汛情信息传输、监测中心的监测信息传送以及预警广播信息的传送，为山洪灾害的及时监测、预警预报，以及决策会商和指挥调度工作提供了畅通、快速、可靠稳定的通信信道。节省了传统询查的人力物力、回避了询查人员的生命安全、为山洪发生地的广大民众赢得宝贵的预警数据资料和应急行动的时间。