流域洪水预警报系统通讯与信息保障探讨

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摘　要：论文根据晋江流域洪水预警报系统现状及洪水预警报系统网络通讯架构，针对数据通讯存在手段单一数据存储孤立等问题，论文提出了构建复合通讯网络、应急维护网络、数据分布式存储等构建数据通讯保护屏障的措施，为防汛指挥决策调度提供可靠的信息支持。

关键词：洪水预警报；通讯保障；措施   A Probe into Communication Security and Information Assurance forFlood Warning&Forecasting System of Jin River Basin Abstract:According to present situation and network communication framework of?ood warning and forecastingsystem of Jin River basin,the paper raises data communication protective barrier construction measures of establishingcompound communication network,maintenance network for emergency and distributed data storage,withconsideration on existing problems of single means and orphaned data storage of data communication.All these willoffer reliable information support for?ood control command,decision-making and dispatching. Keywords:lood warning and forecasting;communication security;measures   前言 泉州市地处福建东南沿海，境内地形结构复杂，属亚热带海洋性季风气候，易受台风暴雨洪水袭击，洪涝灾害十分频繁，境内晋江流域属山区性河流，源短流急，洪水暴涨暴落，给人民的生命财产安全带来严重威胁。由于地理气候的特殊性，泉州市于上世纪90年代开始着手建立洪水预警报系统，到目前为止共建有遥测站点113个（其中水位雨量站53个、水位站5个、雨量站55个），中继站点9个。晋江洪水预警报系统的建立，大大提高防汛信息的准确性和时效性，增强泉州市防灾抗灾能力，为泉州市的防汛数字化、信息化奠定了坚实的基础，实现全面监测晋江流域和全市大中型水库、沿海潮位的实时雨水情况，及时反映局部区域降雨范围、强度及水位涨落变化，为防汛指挥调度提供了大量实时信息，最大限度减少洪涝灾害损失。 1　概况 晋江流域洪水预警报系统是泉州市防洪减灾工作的重要非工程措施之一，该系统应用遥测、无线通讯和计算机等先进技术实时完成雨量、水位等水文参数的自动收集、处理，达到快速准确地掌握水、雨情信息。系统采用超短波构架通讯网络，遥测站点将采集的数据发送给中继站，中继站经过区号、站址的甄别，过滤非法信号，转发符合条件的站点信息，中心和分中心站根据需求分别接收中继转发的数据信息。 2　数据 通讯存在问题晋江洪水预警报系统在历年防抗台风暴雨和洪涝灾害中发挥了重要作用，增长了洪水灾害预见号、站址的甄别，过滤非法信号，转发符合条件的站点信息，中心和分中心站根据需求分别接收中继转发的数据信息。晋江流域洪水预警报系统网络通讯架构。为各级防汛部门科学调度提供科学准确的信息，但其单一的通讯手段，以及数据的相互独立影响数据的时效性和一致性。 2.1　通讯手段 单一晋江洪水预警报系统采用超短波1种通讯方式传输遥测站点数据信息，由遥测站、中继站、中心或分中心站形成1条通讯链路，中继站用广播的方式传播数据信号。在这种组网方式中中继站是桥梁，起着承接的作用，若中继站故障将引起数据成片区域的丢失，因此中继站有效稳定运行至关重要，但由于中继站的特殊要求，其选址往往在偏远高山，交通不便。影响了维护及时性。在多年运行中，中继站的运行质量一直威胁着系统通讯的稳定，特别是在台风暴雨期间，抢修难度大、时间长，大大减弱了数据信息获取的时效性。 2.2　数据存贮 孤立晋江洪水预警报系统中心站与分中心站分别从中继站广播的数据中接收各自所需的信息，经过分析、判别等处理后进入后台数据库，中心站、各分中心站、接受站点之间没有建立通讯线路连接，各地数据库相互独立，无法实现数据资源共享，协同工作，数据资源不能充分利用，当中心站或分中心站发生故障，恢复正常后故障期间的数据将丢失，即使其他中心站或分中心站存有所需的数据；而由于数据的独立存贮，各级接收的数据因信道干扰或软件出错产生的差错数据无法及时比对加以修正，导致各级系统显示信息不一致的现象。 3　构建数据通讯保护屏障措施 为确保数据信息安全可靠获取，应从通讯网络、数据存贮备份、维护抢修等多方面入手，构建数据信息保护屏障。 3.1　构建复合通讯网络 3.1.1　通讯方式比较 目前应用于遥测系统的通讯方式主要有超短波、GSM、GPRS、PSTN、卫星等多种通讯方式[1]，遥测通讯方式特性对比。 （1）超短波通讯是利用载波调制发送数据信息。优点是信道稳定，基本不受天气影响，技术成熟，设备简单易于配套，投资省，建设周期短；缺点是有同频干扰问题，在山区及远距离传输需建设卫星，建设成本较高低低低高通讯质量一般，有较好，有拥好好一般，同频干扰挤阻塞问题有雨衰独立性好，自建较好，较好，较好，好，自网络公网公网公网建网络使用费用无低低低高职守功耗较高低低低高网络维护自行维护，运营商运营商运营商一定的维修量大负责负责负责维护量设备费用低低低低高野外高山中继站，易受雷击，维护管理不便。 （2）GSM属于排队通讯方式，不需要建立端到端业务通道的业务，具有覆盖面较广、投资低、防雷性好、不受距离和地形限制、系统建设周期短等优点；缺点是存在盲区，GSM短信息通讯属于排队通讯方式，存在网络阻塞和丢失问题。 （3）GPRS为通用无线分组业务，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供端到端的、广域的无线IP连接，优点是通讯质量好，传输速率高，适用于地形复杂地区；缺点通讯费用较高，功耗相对GSM大。 （4）PSTN有线通讯组网方式是利用电信部门的公用电话线或是自己架设的专用线路。其通讯质量和可靠性比较高，采用PSTN组网，设备简单，价格低廉；缺点是受电话呼损率影响，数据实时性较差。 （5）卫星通讯方式的优点是卫星技术先进、通道质量好、传输速率高、不受距离和地形限制、覆盖面非常广泛，不存在盲区；缺点是运行费用非常昂贵。 3.1.2　建立稳定通讯网络晋江洪水预警报系统 多年的运行情况表明采用单一的通讯信道很难保证数据信息的连续稳定获取，在数据通讯上应选择多种通讯方法、复合组网的形式，通讯方式的选择结合实际应用情况，主要考虑以下方面： （1）超短波通讯应用于晋江洪水预警报系统已有10多年，从多年的运行情况来看，同频干扰问题已得到有效解决，且信号传输稳定，误码率符合通讯方式第2期陈谋育：晋江流域洪水预警报系统通讯与信息保障探讨71通讯要求；超短波通讯网络属于自建系统，独立性好，通讯网络的每个环节都由自己掌控，信息传输流程一目了然，不受制约，同时多年运行的经验积累，无论在系统使用或维护上都已得心应手。 （2）GPRS的实时在线、高速传输、快捷登录符合遥测系统快速及时的特点，随着移动通信部门网络基站不断建设，GPRS信号已基本覆盖全市，资费也不断下调，适合应用在晋江洪水预警报系统中。 （3）目前全市大中型水库库区都建有接收站，负责接收库区站点数据信息并进行存储，而电信部门的宽带业务也都已经发展到各水库，可以利用库区接收站和电信宽带线路实现库区站点数据的传输。因此选择超短波、移动GPRS和电信PSTN宽带业务作为通讯方式。在组网形式上从站点数据传送方式分为超短波和GPRS 2个方面，超短波方式组网要尽量避免通过中继转发，减少对中继的依赖，提高信息传送稳定性（如潮位站点位于沿海，地势平坦，基本无阻挡，可通过超短波直接传送至中心或分中心站；水库站点可以发送到各自库区接收站，通过电信宽带送出数据）；GPRS组网方式通过移动运营商网络组成GPRS专网，隔离外部干扰。系统通讯组网。潮位站潮位站……遥测站遥测站遥测站……遥测站遥测站遥测站……水库接收站水库接收站水库接收站GPRS中继站超短波超短波宽带中心站、分中心在工作体制上，超短波仍然沿用自报式体制，即遥测站点所采集数据有增量变化就进行传送；GPRS采用定时报送加阀值加报体制，即一般情况下遥测站按照一定的时间间隔（如10、30 min或1 h，可随时设定）定时打包发送数据，当采集参数变化超过设定阀值时（暴雨或超警戒水位情况）立即发送所采集到的信息。超短波、GPRS同时运行，数据经2个通讯网络传送，中心、分中心分别接受，数据接收存贮时间以站点信息时标为准，因为站点用1套传感器采集参数，只是通过超短波和GPRS这2个通讯信道分别传数，所以超短波数据库和GPRS数据库拥有时间相同、参数一致的数据，超短波数据库作为主数据库，GPRS数据库作为备用数据库，当前台查询终端发出查询请求，后台数据库响应后首先从超短波数据库中调取数据，搜索不到符合条件数据再转到GPRS数据库中搜索，补充超短波数据库中缺漏的数据发送给前台查询终端。 3.2　构建数据分布式存贮 为增强整个晋江洪水预警报系统的健壮性，中心站、各分中心站、接收站点要建立起一条高速数据通道，实现他们之间互通互联、互为备份，达到数据的分布式存贮，形成数据资源网络，防止中心站、各个分中心站、接收站点系统崩溃后数据的丢失。在通道物理连接方面可以考虑专线或互联网连接，专线费用昂贵但速率、安全性高；互联网不需专门线路铺设费用，容易实现，但易受攻击。目前中心站与各分中心站已经实现专线互联，其他接收站点可通过互联网传输数据，但要加强安全措施系统数据资源网络连接如。在数据传输方面重点考虑系统的智能性、冗余性、一致性、安全性，通过建立下载列表、设立信息时标、加强网络安全措施实现这些系统功能：分中心站数据库专线互联网…………其他接收站数据库中心站数据库 （1）建立下载列表，按照安全、高效原则制定站点下载源的优先次序。中心站、分中心站专线互72水利信息化2010,(2)联，安全性高。中心站存贮完整的站点数据，分中心站存储区域性数据，其他接收站点存贮数据量最少，从数据从属关系来看，其他接收站点的存贮数据是分中心站数据的子集，而分中心站的存贮数据是中心站数据的子集，因此中心站的下载优先次序为先分中心站后其他接收站，分中心站下载优先次序为先中心站后其他接收站，其他接收站点下载优先次序为先分中心站后中心站。 （2）设立信息时标，按照数据发送时间确定数据的唯一性。每个遥测站点都有设备内部运行时钟，通过GPRS校时确保系统所有站点时间的统一性，中心站、分中心站等接收站点以数据发送时间为准确定信息时标，在数据下载和数据比对时，根据这个信息时标进行数据比较，剔除重复数据，修正错误信息，保证系统数据冗余性和一致性。 （3）加强网络安全措施，通过防火墙、杀毒软件等软硬件措施防止外部网络攻击、病毒侵袭，通过设置权限和页面提醒防止数据修改和删除等内部误操作，确保系统安全。 3.3　构建应急维护网络系统 设备稳定可靠离不开维护管理的支持，规范、细致的维护工作是确保洪水预警报系统平稳运行的保障，要从制度上加以落实，构建维护管理网络，将站点按区域进行划分，把维护管理任务逐级分解到各个县、乡镇及各水利工程管理处，使各级单位对各站点的管理辐射范围更趋合理，确保紧急抢修任务的迅速及时；建立起维护管理支持平台，统筹安排站点维护抢修任务和分配备品备件资源，对管理工作形成支撑。 4　结语 洪水预警报系统运用于防汛抗灾中已经显示出快测快报的优势特点，为指挥决策提供重要的数据参考，保持其正常平稳运行至关重要，要充分利用不断发展的先进通讯技术对系统通讯网络进行优化与完善，整合分散的信息数据，形成完整的数据资源网络，实现资源共享，从多方面采取措施确保数据信息连续、及时、有效获取。   参考文献 [1]姚永熙，水文仪器与水利水文自动化[M].南京：河海大学出版社，2010，8.