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GSM移动通信网络在水文遥测中的应用
(发布日期:2014-01-15  责任编辑:联信科技)
 摘  要:本文介绍了GSM移动通信中的短信息作为水文遥测中的信息传输的主要特点,以及该种方式的适用范围。简单介绍了其实现的基本思路和技术功能。该项技术目前在水文遥测中具有广泛的应用。
关键词:水文遥测;GSM移动通信;短信息


1、水文遥测通信信道的使用现状
    在水文遥测中为了实现信息的传输,所采用的信道一般有:超短波、卫星、PSTN公用电话网等。
卫星系统适用于任何地方,但由于功耗大,设备复杂,安装使用费用昂贵,维护工作过于专业,因而它只是被其它通信手段所无法解决的偏远测站选用。
    超短波作为一种较为成熟的无线传输信道,得到了广泛的应用,但在水文遥测通信中的使用却经常受到各种形式的频率干扰,以及建立高山中继站等问题的困扰,要保证信道的畅通,在运行、维护管理上都比较麻烦。
PSTN共用电话网是最近几年在我省遥测通信中广泛使用的信道方式,对于能够通电话线的测站来说,由于采用了公网,免去了专业组网的麻烦,维护工作由电信公司承担,其使用费用相对低廉,而且有限信道传输质量相对较高。但在一些偏远的高山地区,电话线极易遭受雷击,使遥测站的设备损坏。
    综合上述三种通信信道,我们可以看出:卫星系统设备复杂,适合于较重要或偏远的测站;超短波技术成熟,但易受频率干扰,而且设立中继站使得维护比较麻烦;PSTN从可靠经济的角度是非常不错的选择,但对于一些较偏远的山区,拉设电话线就不是那么容易了,而且防雷也是一个不易解决的问题。目前应用广泛的GSM移动通信网络为我们提供了一种新的选择。

2、GSM移动通信网络中的短信息的通信特点
GSM网络作为水文测报的数据传输,主要有这么一些特点:
2.1   费用低。水文遥测系统是采用GSM网络中的短消息来传输的,收费为0.1元/条,采用金卡神州行付费方式,无需月租费。
2.2   GSM信道可靠。短信传送队列由短信服务中心自动编排,采用信令信道传送,信道安全、可靠。
2.3   实时性较好。短信息在服务中心的滞留时间一般在1分钟以内(通常为几秒到十几秒)。
2.4   数据安全。数据发送到服务中心有确认信号,可以有效地控制数据的安全送达。同时,即使遥测中心站关闭,数据也可以在短信息服务中心保留,只要遥测中心站一开启,滞留在服务中心的数据即可送往遥测中心站。
2.5   良好的防雷性能。GSM天线小,通常安装于室内,不会引雷。
2.6   网络可靠性高。电信部门的各基站、网络建设标准高,运行的各种设备技术支持力强,工艺先进,有完善的网络监视系统及较强的管理、维护力量。
正是由于GSM短信的上述特点,因此近年来成为遥测、监控开发的热点,如GPS定位(出租、运钞、消防)、石油监控、电力监控、收费站等,使用GSM短信息来传递水情信息也是近来水文遥测发展的热门新技术。

3、GSM短信息在水文遥测中的应用
3.1   GSM短信息工作模式的设计
    考虑到GSM短信息的运行费用,因此选取一个合理的工作模式是必要的,我们根据以下几个因素来考虑:
(1)  通常水文预报采用的是时段雨量,计量单位为小时,更小时间间隔的雨量对预报及防汛用途不大;
(2)  水位的涨幅信息对防汛是重要的数据;
(3)  超过警戒水位时,水位的变化特别受关注。
我们设计GSM短信息自报条件如下:
(1)  非汛期每天8:00、20:00必须报送水情;
(2)  汛期每从每天8:00开始三小时一次自动报送水情;
(3)  当1小时内降雨达到设定值时,整点报送;
(4)  当在单位时间内(10分钟)水位暴涨达到设定值时,立即报送;
(5)  当水位超警戒时,整点报送。
为了适应紧急情况的需要,还设计了查询-应答工作模式,该模式利用“振铃”信号来触发遥测站的短信息发送,这种触发方法本身不发生通话费用,又达到了“召测”的目的。
3.2  短信息编码方式
    一条短信息最大可利用的字节为140个,字符为160个,因此有必要充分利用其传递长度来使我们的一条水情短信息包含更多的内容,在实际应用中,我们设计的一条水情短信息包含了下列内容(只以雨量、水位站为例):引导标识、测站编码、水情数据的类型、短信息的类型、监视信息、发送时间、现时与昨日、前日的雨量、8:00水位、前15小时的逐时雨量、水位、雨水势、四小时内每10分钟水位、结束标志等。正是由于一条短信息中包含了较多信息,所以尽管每日二次(8:00、20:00)的短信息传递,同时也把当天的逐时采集到的数据传送到中心站,而且还有数小时的重叠,保证了数据的完整性。
3.3  对测站的控制遥调
    一个GSM遥测站的运行状态应当是运动可控的,因此有必要在遥测站端设计GSM短信息的解读功能,在我省的GSM系统主要遥调内容为:发向不同收集中心站的电话号码设置、修改;警戒水位的设置、修改;起报雨量的设置、修改;水位涨率自报条件的设置、修改等。
3.4  历史水情数据的补测功能
    因某种原因使中心站某些水情数据缺测时,要从遥测站存储器中补全这些水情数据对保证预报及资料的连续性是必要的,补测功能就是完成这个任务。在我们的系统中,补测的数据类型有三种,一是日数据(日雨量、8:00水位),二是逐时数据(时雨量、正时水位、雨水势),三是10分钟水位,补测也用短信息实现,补测短信息中也含有补测的时间段、数据类型等。

4、结束语
    用GSM短信息来传递水情信息是一个值得考虑使用的方案,特别是在收集信息的中心站,还可增设与GSM短信有关的许多功能,如用短信息来分发数据,当有重要水情时,将实时信息转发到有关值班人员手机上等等。这种工作方式已在我省很多地区的遥测系统中得到了应用。随着移动通信第三代技术的到来,相信利用这一公网可更好地为我省水利防汛服务。

(此篇论文被选入“全国水文水资源科技信息网西北组、华东组工作会议暨水资源评价及水文自动测报技术研讨会”录用论文,进行大会论文交流。)

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