山洪灾害防治非工程措施建设项目(4)

1.5 系统分项设计

1.5.1 监测系统

1.5.1.1 系统概述

湖北省阳新县山洪灾害防治非工程措施的建设项目将在辖区内的重要预警区域建设雨水情监测系统。雨水情监测系统集雨情、水情信息采集、传输、存储、处理于一体，将大大提高雨情、水情信息采集的准确性及传输的时效性，能快速、合理的对洪水及其发展趋势做出预测预警，预先制定山洪预警调度方案，充分发挥已建工程设施的效能，为管理决策部门提供科学高效的服务，确保国家财产和人民生命财产安全，最大限度减少因突发山洪灾害造成的经济损失和人员伤亡。

1.5.1.2 设计原则

1. 监测站网布设原则

1) 实用、可靠

山洪灾害防御区雨水情监测站的环境条件恶劣，监测人员的技术水平参差不齐，系统选用的监测方法、技术、设备，要注重实用、可靠，符合山洪灾害监测预警的实际需求。

2) 突出重点，合理布设

山洪灾害分布面广，优先考虑在当地和人民生命财产危害严重的山洪灾害多发、易发区建立监测系统。在现有气象及水文站网基础上，充分考虑地理地质条件，受山洪灾害威胁的程度，以及暴雨分布特点，合理布设水雨情监测站网。

3) 因地制宜地选择信息传输通信组网方式

信息传输通信组网的设计依据山洪灾害防御信息传输实际需求，结合山洪灾害防治区地理环境、气候条件、现有通信资源，选择专网与公网相结合，节省系统建设、管理及运行的投资。

2. 自动雨量站网布设原则

1）分区控制原则：根据山洪灾害易发程度降雨分区，按照20-100km/站的密度布设自动雨量监测站；在高易发降雨区、人口密度较大的山洪灾害频发区适当加密站点。

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2）流域控制原则：布设自动雨量监测站点时优先考虑山区的中小流域，站点尽量安装在流域中心、暴雨中心等有代表性的地段，并避开雷区。

3）地形控制原则：山区降雨受地形的抬升作用，布设自动雨量站时充分考虑地形因素的作用。

4）简易雨量站原则上以自然村为单位进行布设，人员比较分散且受山洪威胁较大的自然村适当增加。

5）易于实施原则。站网布设时充分考虑了通信、交通等运行管理维护条件。 6）充分利用现有资源原则。已有的水文、气象等部门雨量监测信息纳入县级监测预警平台。

3. 水位站网布设原则

1）面积超过100 km 的山洪灾害严重的流域，且河岸沿岸为县、乡政府所在地或人口密集区、重要工矿企业和基础设施的，布设自动水位监测站。

2）流域面积100 km 以下的山洪灾害严重的小流域，河流沿岸有人口较为集中的居民区或有较重要工矿企业、较重要的基础设施，布设简易水位监测站。其他小流域，根据实际情况因地制宜布设简易水位计监测站。

3）对于下游有居民集中居住的水库、山塘，没有水位监测设施的，适当增设水位监测设施。对重要的小（I）型水库，可适当布设自动水位监测站。

4）水位站布设地点考虑预警实效、影响区域、控制范围等因素综合确定，尽量在山洪沟河道出口、水库、山塘坝前和人口居住区、工矿企业、学校等防护目标上游。

5）站网布设时考虑通信、交通等运行管理维护条件。

6）已有的水位监测站监测信息通过数据共享进入县级监测预警平台。

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1.5.1.3 系统拓扑结构

阳新县山洪灾害水雨情检测系统由采集层、网络层和数据接收层（中心站）： 第一层为信息采集层，它主要由传感器、遥测终端机、供电设备、通信模块和防雷设备组成。

第二层为通信平台，该层将采集设备采集的水雨情数据打包发送至数据中心。根据本项目现有通信状况以及可利用的通信资源，本次建设的自动雨量、水位监测站将采用GPRS/GSM方式进行数据传输。

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第三层为数据接收层，由一台服务器实现，该层将接收到的水雨情信息自动解包与校验后写入水雨情数据库（同时发送确认信息到前端采集设备），在管理处中心数据库，直到收到确认信息后停发。

图五 水雨情遥测系统拓扑结构

1.5.1.4 系统详细设计

1.5.1.4.1 站点分布

根据布站原则确定本县的各类监测站的位置和数量，为满足山洪灾害预报、预警的要求，阳新县本期项目在21条小流域中建设100个简易雨量站、3个自动雨量站、8个简易水位计、3个自动水位站。

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1.5.1.4.2 通信网络设计

1.5.1.4.2.1

系统工作体制

山洪预警-雨水情监测系统是以雨量监测为主，水位监测为辅，建设内容主要包含水雨情监测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等。自动监测站采用自报式、查询一应答相结合的遥测方式和定时自报、事件加报和召测兼容的工作体制。

1.5.1.4.2.2 常用通信方式

雨、水情数据传输常用的通信方式有GAM/GPRS、超短波（UHF/VHF）、卫星、程控电话（PSTN）等。

1. GSM短信

短消息业务（Short Message Service）是GSM系统中提供的一种GSM手机之间及与短消息实体（Short Message Entity）之间通过业务中心（Service Center）进行文字信息收发的方式，其中业务中心完成信息的存储和转发功能。

短信数据传输通信适用于GSM网所能覆盖的报汛站和地区。其通信示意图见图6.利用短信平台组网，具有以下优势

1） 系统响应速度较快，传输时较好，信道稳定可靠。

2） 短消息业务认为是GSM系统中最为简单和方便的数据传输方式，数据终端设备

造价低，能兼顾手机进行中、英文信息交流目的。短消息中心可提供一条消息多目的地的功能。但GSM短信可收发最多160个字母、数字或最多80个汉字；站点较多和节假日容易造成信息堵塞，运行费用较高。 3） 无需自建中继站，即可实现无线远传数据传输，组网十分灵活。

4） 设备体积小、重量轻、功耗低。由于不需要架设室外天线，安装方便，不仅一

次性建设投资少，而且维护管理简单，运行费用低。

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图6 GSM通讯网络

2. GPRS通信

GPRS是GSM系统的无线分组交换技术，不仅提供点对点，而且提供广域的无线IP连接，是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式将数据传送到用户手中。GPRS是作为现行GSM网络向第3代移动通信演变的过渡技术，突出的特点是传输速率高和费用低。GPRS上行速率较GSM高，下行速率则可达100Kbps。其通信示意图如图7所示。

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