GPRS／CDMA通信組網在城市防汛測報系統(tǒng)中的創(chuàng)新應用

摘要：在中國進入城鎮(zhèn)化水平高速發(fā)展的時期，城市作為人口密集、經濟要素積聚地區(qū)，災害的監(jiān)測預警處于十分突出的位置。城市防汛測報系統(tǒng)可為防汛決策部門提供基礎支撐，確保城市人民生命財產安全，而系統(tǒng)數據傳輸的準確性與實時性尤為重要。文中通過GPRS/CDMA通信組網在上海市某大型城市防汛測報項目的實際應用，介紹了GPRS/CDMA通信組網在城市防汛領域的創(chuàng)新應用。

0 引言

城市防汛測報系統(tǒng)是城市防汛決策指揮的重要依據，其任務是安全、迅速、準確地對城市雨情、水情等信息采集與傳輸，并進行實時水、雨情信息發(fā)布。系統(tǒng)應用傳感器、通信、計算機等技術，在江河流域及沿海區(qū)域實現雨水情、水資源信息自動數據采集、傳輸、處理入庫等，為防汛指揮和水資源調度提供信息。GPRS(General Packet Radio Service)通用分組無線服務技術、CDMA(Code Division Mulitiple Acess)碼分多址無線通信技術作為兩種高效、低成本的無線數據承載業(yè)務，已廣泛應用于市政、電力、水利、環(huán)保等領域中的無線數據傳輸。本文擬通過GPRS/CDMA通信組網在上海市某大型城市防汛測報項目實際應用的基礎上，介紹GPRS/CDMA通信組網在城市防汛領域的應用及創(chuàng)新。

1 項目概況

上海市某大型水情自動測報系統(tǒng)主要由水情采集系統(tǒng)、水情分中心、水情中心以及鏈接三個部分的網絡組成。系統(tǒng)信息流程圖如圖1所示。系統(tǒng)按信息流分為三級，底層是水隋信息采集系統(tǒng)(各采集要素遙測站)，中間層是水情中心(市級)和12個水情分中心(區(qū)級)，頂層是市防汛辦公室。水情中心和水情分中心均通過雙信道，直接接收水情信息采集系統(tǒng)上報的數據，中心與分中心通過專網實現校準數據及缺失信息共享。

2 通信組網設計

依托城市發(fā)達的無線網絡覆蓋，本系統(tǒng)利用GPRS/CDMA通信網絡永遠在線、經濟適用、傳輸速率快、組網簡單及易于擴展等優(yōu)點，進行水情測報系統(tǒng)組網。為避免網絡運營商因素，且秉承節(jié)約通信費用的原則，由遙測站PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)控制，采用GPRS網絡為主信道，CDMA網絡為備用信道。遙測站主、備信道均長期值守，可隨時響應中心站召測。

考慮水情中心與分中心工作異?？赡茉斐伤閿祿o法正常接收，遙測站數據通信終端(Data Transfer Unit，DTU)均設計雙發(fā)工作機制，即每時段報送數據均同時向水情中心及分中心發(fā)送，中心與分中心進行信息共享。系統(tǒng)通信流程圖如圖2所示。

3 傳輸機制設計

由于無線網絡運行商僅限制，DTU長時間沒有數據通信時，運行商網關將斷開DTU與中心的連接，動態(tài)IP(Internet Protocol)由ISP(Int ernet Service Provider)服務商的服務器動態(tài)分配，如果長時間不通信，ISP服務器會回收IP，這將影響中心、分中心向遙測站的通信指令的正常傳輸。為解決這一問題，DTU各通道每30 s向目的IP地址發(fā)送心跳包(短格式握手數據包，流量耗費很小)，以保證DTU與目的地址通信鏈路不被中斷。遇網絡異?；蜓訒r，心跳包發(fā)送失敗，DTU將嘗試繼續(xù)發(fā)送(5次)，5次心跳包發(fā)送均失敗，DTU將重啟通信異常通道。如全部通道心跳包均連續(xù)5次發(fā)送失敗，DTU將斷開鏈路，重新?lián)芴柕卿浘W絡。中心站與遙測站DTU的通信流程圖如圖3所示。

為防止中心或分中心某一通道未收到數據，利用GPRS/CDMA網絡透明傳輸的特點，在中心站數據接收軟件和遙測站之間設計了數據接收確認機制，即遙測站及中心站的通信握手。中心站數據接收軟件在收到數據后會發(fā)送ACK(Acknowledgement)確認信息給遙測站，此確認含路由信息，遙測站通過路由信息判斷此ACK為哪個中心站發(fā)出，以判斷該中心站是否接收到數據。遙測站每次完成數據采集后啟動GPRS主信道進行數據發(fā)送，兩個目的地址的ACK如果全部收到，則此次通信流程結束。如果兩個ACK或其中某個ACK未能正常接收，則啟用CDMA備用信道進行數據發(fā)送，進行相同的ACK等待過程。如果仍未正常接收，將再次啟用CDMA信道進行數據發(fā)送。遙測站及中心站的通信軟件流程圖如圖4所示。

4 結語

本系統(tǒng)的遙測站采用GPRS、CDMA主備切換工作模式，通信組網同時考慮了冗余設計，可實現多個目的地址同時接收，通過數據異地接收與存儲，從而避免了網絡原因造成的數據缺失。在傳輸機制中心創(chuàng)新性地設計了中心站與遙測站之間的數據接收確認機制，數據傳輸暢通顯著提高，增強了城市防汛測報系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。