山洪灾害防治非工程措施建设项目(5)

图7 GPRS通信示意图

GPRS通信具有如下特点：

1） Internet识别：GPRS是无线分组数据系统，只要用户一打开GPRS终端，就已经附着到

GPRS网络上，用户通过GPRS系统的网关GGSN连接到互联网，GGSN还提供相应的动态地址分配、路由、名称解析、安全和计费等互联网功能。

2） 永远在线：用户随时都与网路ibaochi联系，即使没有数据传送时，用户仍然在网上与

网络之间还保持一种连接；

3） 快速登录：连接时间很快，GPRS无线终端一开机，就已经与GPRS网络建立了连接，每

次登陆互联网，只需要一个激活过程，一般仅需1-3秒；

4） 高速传输：由于GPRS网络采取了先进的分组交换技术，数据传输最高理论值可达

171.2kb/s；

5） 按量收费：GPRS网络按照客户接收和发送数据包得数量来采取费用，没有数据流量的传

送时，客户即使在线，也不收费。 3. 超短波通信

超短波是指工作于VHF/UHF频段的信道，超短波通信的传播机理是对流层内的视距传播与绕射传播。视距传播损耗小，受环境的影响也小，接收信号稳定。但是，由于受地形影响，通信传播距离有限，远距通信或地形条件不好时一般需要建设中继站进行接力。雷击也是一个突出问题。

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4. 卫星通信

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站、转发无线电波实现地球站之间相互通信的一种方式，具有覆盖面积大、通信频带宽、组网灵活机动等优点。但卫星通信费用昂贵，一般适合在高山峡谷或其他公网信号难以覆盖的地方建设。

5. 程控电话PSTN通信

程控电话（PSTN）是普及程度较高的信道资源之一，它具有设备简单、入网方式简单灵活、适用范围广、传输质量较高、通信费用低廉等优点，可进行语音和数据的传输。其特点主要有：一次只能点对点通信、乡村线路质量和可靠性不高、设备易遭雷击而毁坏等。

1.5.1.4.2.3 通信方式

根据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站中，所有新建站安装位置均有公网信号，使用GPRS作为数据传输方式，GSM作为命令和数据传输的备用方式，在GPRS通信方式出现故障时，遥测终端自动切换到GSM方式，将数据传送到阳新县监测预警中心。并接受监测预警中心远程设置。

1.5.1.4.2.4 数据格式

为了保证系统的兼容性和一致性，减少不同城建单位系统兼容的环节，本系统采用统一的数据格式。数据格式主要用于RTU（遥测终端机）和数据共享软件，按照规定的数据格式，监测预警中心通过GSM等信道接收短信和GPRS传过来的数据，并进行远程维护设置等命令下发，保证系统正常运行。

1.5.1.4.3 供电系统设计

1. 监测站供电系统

自动监测遥测站的供电电源由太阳能板、充电控制器和免维护蓄电池组成。

1) 供电方式的选择

稳定可靠的电源供应是系统正常工作的基本条件，本期项目所有自动监测站的供电方式均采用太阳能电池浮充的蓄电池进行供电。该方式电源系统为一独立系统，不与外界发生任何电气联系，避免了从电源上引入的各种电磁干扰和雷电干扰，并且不受当地交流供电质量的影响，可能性较高。

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蓄电池能保证在20天连续阴雨天气情况下，维持设备正常工作；在连续20天阴雨天气后，能在10-20天时间内，将蓄电池充足，采用充电控制器对蓄电池进行过充过放保护。

2） 充电控制器和智能电源管理

太阳能充电控制器通过对蓄电池电压的实时监测，由控制电路对蓄电池的充电过程进行实时控制。当蓄电池处于安全充电范围时，由控制电路控制太阳能光板对蓄电池进行满充，以保证蓄电池能尽量充满；当蓄电池接近或达到充满状态时，由控制电路控制进行涓流充电，使蓄电池不过充。由此保证蓄电池始终处于安全充电状态，能有效延长蓄电池使用寿命。

智能电源管理如电源状态检测、低电压挂起和自动恢复等功能由RTU负责完成。 RTU还需具备电源状态的监测和报告能力，使中心站的运行管理人员能及时了解电源系统的工作状态，一旦电源系统出现运行故障，运行管理人员能在电源系统失效前排除故障，保证遥测站稳定、可靠运行。 2.中心站供电方式

系统必须在全天候的条件下不间断工作，所有的设计都要考虑高可靠性工作的要求，中心站是整个系统的“中枢”，这就要求电源绝对可靠，不能中断，采用一般的市电很难做到这一点。因此，配备UPS不间断电源，保证中心站在突然停电时，UPS电源能立即启动。中心站是系统的数据收集传输的核心，由于其在系统中的重要性，考虑交流电源的抗干扰和避雷两方面因素，在交流电源输入端加两级避雷器和交流净化稳压滤波电源设备。

1.5.1.4.4 系统防雷设计

随着计算机技术、控制技术、通讯技术、显示技术的发展和广泛应用，由于这些设备大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元，其对瞬间过电压的承受能力大幅降低，成为受雷电损害的主要设备，所以要采取严格的防雷措施，对于直击雷和感应雷（从信号线、电源线等感应雷电，以及由于直接雷引起的地线间的跨步电压）进行防范，主要采取以下方法：

1） 设备机房敷设接地母线，设备接地端以最短距离与母线连接。 2） 中心站交流电源输入端采取滤波、隔离、浪涌吸收等消雷措施。

3） 严格强电和弱电分开敷设的原则，较长的信号线，例如水位计、雨量计电缆，

应穿入金属管道埋地铺设，同时两端采用滤波、隔离、屏蔽等避雷措施。

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4） 遥测站采用蓄电池直流供电系统，保证测站连续运行，大大减少雷击的机会。 5） 防雷接地 1. 防雷方案

由于系统站点地处山区，环境比较恶劣，为保证系统能在雷雨天气期间安全运行，必须按有关要求布设防雷地网。

根据瞬间过电压产生、危害途径和自控系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元及集控制、通讯、监测为一体且分散面广的特点，一般认为对信息系统要尽可能降低雷电带来的损失，就必须采取系统的、综合的防雷措施。特别应从配电系统防雷、自控系统网络线路防雷、建筑物防雷和合理接地等四方面着手。 1） 配电系统的防雷

当雷击输电线或雷闪放电在输电线附近时，都将在输电线路上形成雷电冲击波，其能量主要集中在工频至几百赫的低端，容易与工频回路耦合。雷电冲击波从配电线路进入自控设备的电源模块以及从配电线路感应到同一电缆沟内的自控网络线上进入自控设备的通讯模块的几率比从天馈和信号线进入的要高得多。因此配电线路的防雷是自控系统防雷的重要部分。在高、低压进线都安装避雷装置。 2） 通讯线、天馈线避雷

自控系统通讯线一般都采用特制屏蔽双绞线（如DH+、MB+），并且一般在安装时都是穿管直埋（或电缆沟）铺设，所以雷电在此处的感应电压不高（1KV-2KV）。但由于其直接进入采集终端或计算机通讯口这一薄弱环节（正常电压一般为正负5V、12V、24V、48V等），故损害也很大。计算机数据交换或通讯频率是从直流到几十兆赫兹（据系统而定），在选用避雷器件时一般不采用氧化物避雷器，因为它的分布电容大、对高频损耗大，除非对之进行特殊处理。通常避雷器中箝位二极管残压很低，若额定电压为24V，则残压在于24-30V之间。选用此类避雷器时应以通讯电平和频率或速率来确定，对于比较高频的讯号便需要特殊设计的防雷器以确保其阻抗与该系统对应，否则会有信号反射的现象。避雷器应靠近通讯接口处安装（减小反射损耗）。 3） 监测站防雷

由于遥测站点多设于旷野山坡或紧依于江河湖泊，堤坝水库旁，没有高大的建筑物遮挡，容易遭受直击雷的侵害，此外，遥测站设备的供电电源，通信天线，信号电缆、数据端口均容易遭受直击雷、感应雷、和雷电波侵害。因此采取有效的防

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雷措施是保证系统正常运行的重要保证。

图8 监测系统防雷示意图

遥测站防雷总的原则是通过泄流，屏蔽等各种方式，尽可能实现遥测站建筑物及设备等电位，有效防止因雷电产生的强电流或过电压使设备遭受损坏。本系统遥测站的防雷措施如下：

建设避雷接地系统是防止直击雷、感应雷危害的有效措施。该避雷接地系统由避雷针、防雷器（SPD）、接地体组成。我方在每个遥测站均建设避雷接地系统。

避雷针采用直径为12mm的热镀锌圆钢，顶端磨尖，使雨量筒、太阳能电板、RTU等设备置于45°角保护范围内。避雷针通过不小于直径8mm的热镀锌圆钢或者

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