山洪灾害监测预警系统设计方案指导书.doc

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山洪灾害监测预警系统设计方案指导书山洪灾害监测预警系统设计方案编制工作组二○○七年八月 84 山洪灾害监测预警系统设计方案编制领导小组组长：史光前尚全民副组长：王威王井泉山洪灾害监测预警系统设计方案编制技术工作组组长：胡维忠王井泉副组长：杨昆郭良肖坤桃王顺长成员：黄先龙丁洪亮张平仓韩友平叶秋萍陈桂亚郭铁女袁雅鸣张国学汪新宇任洪玉黄为龚雯目录引言 1 1 山洪灾害监测预警系统设计原则及总体结构 2 1.1 设计原则 2 1.2 总体结构 3 2 水雨情监测系统设计 12 2.1 设计原则 12 2.2 监测方式及报汛工作体制 13 2.3 监测站网布设要求 14 2.4 监测设备设施设计要求 16 2.5 信息传输通信网设计 20 2.6 测站设备设施配置及投资控制 30 3 信息汇集与预警平台设计 40 3.1 设计原则 40 3.2 平台组成与功能要求 40 3.3 计算机网络系统设计 41 3.4 数据库系统设计 43 3. 5 平台设备配置与投资控制 45 4 信息汇集、信息查询子系统设计 47 4.1 设计原则 47 4.2 信息汇集子系统设计 48 4.3 信息查询子系统设计 49 4.4 子系统建设投资控制 53 5 预报决策子系统设计 54 5.1 设计原则 54 5.2 系统组成 55 5.3 水雨情分析预测模块 55 5.4 预警信息生成模块 57 5.5 系统维护和管理模块 59 5.6 子系统软件开发投资控制 61 6 预警子系统设计 62 6.1 设计原则 62 6.2 预警子系统的组成 63 6.3 预警流程 64 6.4 预警信息的发布 65 6.5 预警信息传输通信网 67 6.6 投资控制 71 7 群测群防的组织体系 73 7.1 组织指挥机构 73 7.2 分工与职责 75 8 宣传、培训及演练 81 8.1 宣传 81 8.2 培训 82 8.3 演练 83 引言我国是一个多山的国家，山丘区面积约占全国陆地面积的三分之二。我国主要位于东亚季风区，暴雨分布范围广；季风气候决定了我国降雨在年内分布不均，汛期高度集中，以强降雨引发的山洪灾害发生最为频繁，危害大。山洪灾害的防治需坚持“以防为主，防治结合”、“以非工程措施为主，非工程措施与工程措施相结合”的原则。2006年10月，国务院批复了《全国山洪灾害防治规划》，要求“力争到2010年，在山洪灾害重点防治区初步建立以监测、通信、预报、预警等非工程措施为主并与工程措施相结合的防灾减灾体系，减少群死群伤事件和财产损失。”建设山洪灾害监测预警系统是及时规避风险，避免或减少山洪灾害导致的人员伤亡和财产损失的重要措施，是有效防御山洪灾害实施指挥决策和调度以及抢险救灾的保障，在山洪灾害防治中具有举足轻重的地位。为指导、规范各省（自治区、直辖市）山洪灾害监测预警系统设计方案的编制，保障有效开展山洪灾害的监测、预警工作，特编制《山洪灾害监测预警系统设计方案指导书》。本指导书主要针对防御降雨在山丘区引发的洪水灾害的监测预警，同时考虑防御泥石流、滑坡等灾害的要求，预留了接收气象、国土等部门信息的接口。 1 山洪灾害监测预警系统设计原则及总体结构 1.1 设计原则（1）坚持以人为本，以保障人民群众生命安全为首要目标。山丘区暴雨的发生常具突发性，因山高坡陡，洪水汇流快，流速大，加之人口和财产分布在有限的低平地上，往往在洪水过境的短时间内即可造成人员伤亡和财产损失。建设山洪灾害监测预警系统，及时发布预报、警报，保障人民群众生命安全，减少灾害损失。（2）坚持因地制宜、突出重点的原则。各省（自治区、直辖市）自然条件、经济社会状况不同，山洪灾害的成因及特点、防灾设施、工作基础等也有差别，应根据各地山洪灾害的特点，针对目前防御山洪灾害监测预警工作中存在的问题，总结成功的经验，切合实际地设计和建设监测预警系统。要突出重点，兼顾一般，按轻重缓急要求，逐步完善监测预警系统。（3）坚持经济实用、稳定可靠、容易实施、便于操作和推广的原则。考虑本地区的暴雨特点、地形地质条件、经济状况、人员分布、交通及通信条件等实际状况，制定监测预警系统设计方案并组织实施。既要利用遥测、通讯、网络和地理信息系统等先进技术，又要充分考虑山丘区的实际条件，可以采用人工观测简易雨量筒、手摇报警器、无线广播、敲锣打鼓等适合当地条件的监测预警方式方法，扩大系统覆盖面，达到既能有效解决监测、通信及预警问题，又能节约投资的目的。同时要保证系统稳定可靠、经久耐用，尽可能地降低使用运行成本。（4）遵循相关规程、规范。系统设计要以现行的相关水文监测、通信系统组网、软件开发、数据库构建等方面的规程、规范为依据；各种构件优选符合国家标准的型材和通用件，以利于施工的质量控制和系统运行的维护管理。（5）充分利用现有气象、水文及地质灾害监测预警网，系统建设要与相关行业的规划、建设相协调。目前气象预报站网已基本布设到县级，水情预报站网按流域设置，地质灾害监测站在重点地区也设到县级。应充分利用现有的气象、水文、地质灾害监测预警站网，雨量站网建设要与气象发展规划协调，山洪监测预警要与地质灾害的监测预警相结合。（6）充分利用已有资料和成果，并与国家防汛指挥系统相衔接。分析确定山洪灾害预警指标、制定监测预警方案等，要充分利用已有资料、成果及积累的经验；山洪灾害监测预警系统是国家防汛抗旱指挥系统的补充，山洪灾害监测预警系统的数据库结构要与国家防汛抗旱指挥系统的数据库结构相统一，技术标准要与国家防汛抗旱指挥系统的标准相衔接。 1.2 总体结构 1.2.1系统组成山洪灾害监测预警系统主要包括水雨情监测系统和预警系统（系统结构见图1.2-1）。为更好地发挥系统的防灾减灾作用，还需建立群测群防的组织体系，加强宣传培训。水雨情监测系统主要包括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。乡（镇）、村自身预警的监测设施，一般以简易的为主；县级以上可根据经济状况和山洪灾害特点，布置有一定技术含量、实用、先进、自动化程度较高的设施。汇入山洪灾害防治信息汇集及预警平台的水雨情监测信息以县级以上的自动遥测信息为主，群测群防水雨情监测信息以乡（镇）、村简易观测信息为主。根据我国山洪灾害范围广、成因复杂的特点，要加密现有水文图1.2-1 山洪灾害监测预警系统结构示意图基于平台的山洪灾害防御预警系统汇入平台的水雨情监测信息水雨情监测信息水雨情监测系统群测群防水雨情监测信息信息汇集子系统、查询子系统预报决策子系统预警子系统群测群防预警预警系统山洪灾害监测预警系统气象部门的监测站网，以控制水雨情，及时发布预警信息。山洪灾害预警系统由基于平台的山洪灾害防御预警系统和山洪灾害群测群防预警系统组成。基于平台的山洪灾害防御预警系统中的山洪灾害防治信息汇集及预警平台是该预警系统数据信息处理和服务的核心，主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、计算机网络子系统和数据库子系统组成；基于平台的山洪灾害防御预警系统主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、预报决策子系统和预警子系统组成，在县级以上防汛指挥部门建立，山洪灾害严重的区域应建立该系统，以获取实时水雨情信息，及时制作、发布山洪灾害预报警报；系统一般要求具有水雨情报汛、气象及水雨情信息查询、预报决策、预警、政务文档制作和发布、综合材料生成、值班管理等功能，并预留泥石流、滑坡灾害防治信息接口。群测群防预警系统包括预警发布及程序、预警方式、警报传输和信息反馈通信网、警报器设置等；预警信息、预警方式、预警信号等应根据各地的具体条件，因地制宜地确定，预警方式、预警信号应简便，且易于被老百姓接受。群测群防的组织体系主要包括建立县、乡（镇）、村、组、户五级山洪灾害防御责任制体系，明确县、乡（镇）、村、组防御山洪灾害的组织机构、人员设置、职责等。通过建立群测群防责任制组织体系，保障县、乡（镇）、村、组、户防灾信息上传下达畅通，监测、预警、避灾措施落实。宣传培训包括防灾知识的普及，防灾准备，监测、警报设施的维护和操作，预案的宣传、演练等。 1.2.2系统建设模式由于山洪预见期短、致灾快，因此为有效防御山洪灾害，需特别加强县级以下行政区的防灾工作。根据我国目前县级以下行政区的经济社会发展状况、技术水平、防灾特点以及各级防汛部门在防灾中的作用，提出以下三种监测预警系统建设基本模式：模式一：在县级行政区建立基于平台的山洪灾害预警系统，省、市、县、乡（镇）、村等各方面的山洪灾害防治相关信息汇集于平台，县级防汛部门根据系统信息，及时发布预报、警报。同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，开展监测、预警工作。其系统结构见图1.2-2。这种模式适宜于山洪灾害严重，县级防汛部门有能力建立山洪灾害防治信息汇集及预警平台，省、市、县信息实现共享，县级防汛部门能制作山洪灾害预报警报的县级行政区。模式二：县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，依靠县、乡（镇）、村、组的监测设施，结合省级、市级防汛部门的信息、指令，开展监测预警工作。县、乡（镇）、村根据暴雨、洪水及水库（山塘）等监测信息，发布预报警报。一般按县→乡（镇）→村→组→户的次序进行山洪灾害预警；遇紧急情况（暴雨洪水陡涨、水库山塘溃坝等）村可直接报告县级防汛指挥部和乡（镇）防汛指挥机构，并可直接发布预警。其系统结构见图1.2-3。群测群防预警县级以下水雨情监测信息省、市水雨情监测信息水库、山塘溃坝图1.2-2 山洪灾害监测预警系统示意图（模式一）暴雨洪水基于县级平台的预警系统村组户乡镇省级防汛部门市级防汛部门气象、暴雨、洪水等监测信息气象、暴雨、洪水等监测信息紧急情况下群测群防预警县级以下水雨情监测信息省、市水雨情监测信息水库、山塘溃坝图1.2-3 山洪灾害监测预警系统示意图（模式二）暴雨洪水县级防汛部门村组户乡镇省级防汛部门市级防汛部门气象、暴雨、洪水等监测信息气象、暴雨、洪水等监测信息紧急情况下这种模式适宜于尽管山洪灾害严重，但经济条件差，不具备建立山洪灾害防治信息汇集及预警平台的人、材、物等条件的地区；或者山洪灾害总体不严重的区域。我国部分省级行政区面积大、人口密度较小，市、县经济发展水平较低，山洪灾害防御立足于群测群防，依靠建立县、乡（镇）、村、组防御山洪灾害的组织体系和加强宣传培训，采用简易设施开展山洪灾害的监测预警工作。模式三：在市级行政区建立基于平台的山洪灾害预警系统，省、市、县收集的山洪灾害防治相关信息汇集于系统，市级防汛部门根据系统信息，及时发布预报、警报；县级防汛部门配置信息接受终端，与市级防汛部门山洪灾害防治信息汇集及预警平台信息实现共享，县级以下部门执行市级防汛部门的指令。同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，开展监测、预警工作。其系统结构见图1.2-4。这种模式适宜于市级行政区内局部地区山洪灾害严重，县级行政区经济条件差，防汛部门力量相对较弱，市级防汛部门更有能力建立信息汇集及预警平台，发布预报、警报的区域。对不同山洪灾害特点、不同经济社会发展水平的区域要因地制宜地制定山洪灾害监测预警系统建设方案。地处东部季风区、山洪灾害严重的区域，若经济发展水平相对较高，宜采用模式一；省级行政区面积大、人口密度小，市级、县级行政区经济发展水平较低的区域，宜主要采用模式二；对市级行政区局部地区山洪灾害严重，县级行政区经济发展水平较低，防汛部门力量相对较弱的区域，可采用模式三。群测群防预警县级以下水雨情监测信息省、市水雨情监测信息水库、山塘溃坝图1.2-4 山洪灾害监测预警系统示意图（模式三）暴雨洪水县级防汛部门村组户乡镇省级防汛部门基于市级平台的预警系统气象、暴雨、洪水等监测信息气象、暴雨、洪水等监测信息紧急情况下各省（自治区、直辖市）可根据山丘区自然条件、经济社会状况、山洪灾害的特点，选用一种基本模式或多种基本模式组合，构建本省（自治区、直辖市）山洪灾害监测预警系统。各省（自治区、直辖市）要统筹考虑山洪灾害的严重性、防御的迫切性，按照经济社会发展水平和轻重缓急要求，合理制定山洪灾害监测预警系统实施计划。近期着重在山洪灾害重点防治区逐步建立山洪灾害监测预警系统。 2 水雨情监测系统设计通过建设实用、可靠的水雨情监测系统，扩大山洪灾害易发区水雨情收集的信息量，提高水雨情信息的收集时效，为山洪灾害的预报预警、做好防灾减灾工作提供准确的基本信息。水雨情监测系统以雨量监测为主，必要时辅以水位监测和流量监测，设计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。 2.1 设计原则（1）实用、可靠。山洪灾害防御水雨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、设备应注重实用、可靠，符合山洪灾害监测预警的实际需求。（2）突出重点，合理布设监测站网。山洪灾害分布面广，各省（自治区、直辖市）应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区建立监测系统。在现有的气象及水文站网基础上，充分考虑地理条件、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）简易监测为主，简易监测与人工监测、自动监测相结合。根据山洪灾害发生点多面广的特点，监测以简易监测为主，因地制宜地建设人工监测站和适量的自动监测站。（4）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应根据山洪灾害防御信息传输实际需求，结合各省（自治区、直辖市）山洪灾害防治区地理环境、气候条件、现有通信资源、供电情况、居民居住分布等实际情况，因地制宜地选择和确定通信方式，以保证信息传输的可能性、实时性和可靠性。充分利用现有的通信资源，选择专网与公网相结合，节省系统建设、管理及运行的投资。 2.2 监测方式及报汛工作体制水雨情监测系统监测项目主要包括降雨量、水位。站类主要包括雨量站、水位站。雨量站监测雨量信息，水位站监测的信息主要包括雨量和水位。根据山洪灾害预警的需要和各地的建站条件，考虑山洪灾害易发区地形复杂、降雨分布不均、群众居住分散、地方经济发展不均衡等实际情况，水雨情监测站可建成简易监测站、人工监测站和自动监测站。其监测方式及报汛工作体制要求如下：（1）简易监测站为扩大水雨情信息的监测覆盖面，在山洪灾害防治区内的村、组设立简易监测站。因地制宜地配置简易的雨量、水位观测设施，采用直观、可行的观测方法进行水雨情信息的监测。利用本地区适用的传播方式进行信息的传输，达到群测群防的目的。简易雨量站采用有雨观测、下大雨加强观测的工作体制，有条件时及时上报；简易水位站在有雨时或接到通知时观测，水位接近成灾水位时加强观测，有条件时及时上报。（2）人工监测站对于无条件建设自动监测站，但拥有公用通信资源（程控电话、移动通信网）的地区，按照人工观测站的技术要求建立相应的水雨情人工监测站。采用人工观测和管理的模式，通过语音或通话报汛进行雨量、水位信息的采集和传输。人工监测站采用定时观测，定时报汛的工作体制，在暴雨天气状态下则加密观测、增加报汛段次。（3）自动监测站根据本地区的通信、经济条件，设立雨量、水位自动监测点。采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的雨量、水位传感器，以及遥测终端及通信终端设备，实现水雨情信息的自动采集、传输。自动监测站采用定时自报、事件加报和召测兼容的工作体制；对超短波组网的自动监测站，则采用增量随机自报与定时自报兼容的工作体制；人工置数信息应有反馈确认的功能。 2.3 监测站网布设要求山洪灾害监测站网规划应坚持以人为本的原则，满足山洪灾害预报、预警的要求。站网布设时，应在对所在区域历史山洪灾害和经济社会调查及河道资料分析的基础上，充分考虑山洪灾害易发区人口居住密度以及学校、工矿企业的分布情况；同时应考虑充分利用水文气象现有站网，避免重复建设，考虑通信、交通等运行管理维护条件。站网布设以雨量站为主、水位站为辅。（1）雨量站布设山洪灾害严重的区域原则上按照20～100km2/站的密度布设自动或人工雨量站；在山洪灾害特别严重的乡（镇）、山洪灾害频发及人口密度大的村组、山洪灾害易发区的暴雨中心，按照20～30km2/站的密度布设自动或人工雨量站，视测站重要程度和当地的建站条件、经济条件确定自动站和人工站的数量。西部地广人稀、经济欠发达地区自动和人工雨量站网布设密度可相对放宽。简易雨量站按照每个自然村（组）1个站进行布设。雨量站要尽量布设在代表性好、便于看管维护的地方。（2）水位站布设面积超过100 km2的山洪灾害严重的流域，且河流沿岸为市、县、乡政府所在地或人口密集区、重要工矿企业的，一般应布设水位观测站，有条件的可布设自动水位站。流域面积50～100 km2的山洪灾害严重的小流域，如果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，一般应布设人工水位观测站或简易水位观测站。山洪灾害严重的其它小流域，根据当地实际情况因地制宜布设简易水位观测站。水位站宜设在人口居住区上游，地点应考虑预警时效等因素综合确定。对于下游居民集中的水库（山塘），如果没有水位观测设施的，增设适量的水位观测设施。水库、山塘水位站设在坝前。水位观测站集水面积在200km2以上，且山洪灾害特别严重，威胁市级、县级政府所在地的山洪沟，确有必要且经济条件允许时可进行临时流量测验，建立测站水位流量关系用于推算流量，当条件变化导致水位流量关系发生变化时，应增加流量测验并修订水位流量关系。对于已有的自动或人工监测站点应纳入本系统站网，其监测信息相应进入县级监测预警平台。 2.4 监测设备设施设计要求 2.4.1 简易监测站 2.4.1.1 雨量观测简易监测雨量站信息采集设备设施设计技术要求如下：（1）各省（自治区、直辖市）应因地制宜地配置简易雨量观测器。雨量观测器的承雨口径尽可能按照《降水量观测规范》规定的要求进行设计；（2）为便于观测员能直观和方便地观测雨量，承水器皿可设计为透明的装置，并根据区域内雨情的临界值或降雨强度，在承水器皿外进行划分或标注明显的预警标志。 2.4.1.2 水位观测对于无条件设立水尺的观测站，则可采用简易、可靠的方法进行人工监测，设计技术要求如下：（1）在岸边修建简易的水尺桩，水尺桩可设计为木桩式或石柱型；（2）对于无条件建桩的观测站，可选择离河边较近的固定建筑物或岩石上标注水位刻度；（3）水位观测尺的刻度以方便观测员直接读数为设置原则，各地应根据当地的实际情况，以现场标注致灾的临界水位值的方法，作为预警的标准。 2.4.2 人工监测站 2.4.2.1 雨量观测人工监测雨量站设计技术要求如下：（1）应配置虹吸式雨量观测设备；（2）确定设备的安装方式，设计必要的安装设施；（3）观测员按照报汛的要求，以语音或通话方式进行数据传输。 2.4.2.2 水位观测人工监测水位站设计技术要求如下：（1）对于新建的水位站需修建水位观测尺和观测道路；（2）观测员按照报汛的要求，以语音、短信或通话方式进行报汛。 2.4.3 自动监测站自动监测站应实现雨量、水位信息自动采集。在设计中，各地可根据是否需满足基本资料收集的要求，增加固态存储的功能，其存储容量应满足能连续记录1年的资料。 2.4.3.1 雨量观测雨量信息采集设计主要包括雨量观测场地和雨量传感器，具体技术要求如下：（1）雨量观测场地 ①雨量监测站原则上不新建雨量观测场，已建有雨量观测场的站，将雨量传感器放置在雨量观测场内； ②未建雨量观测场的站，则利用屋顶平台予以观测，但安装时应注意与建筑物、树木等障碍物的水平距离为障碍物高度的两倍。（2）雨量传感器 ① 承雨口口径：Φ200＋0.6mm； ② 分辨力：当测站为基本雨量站时，年平均降雨量≥800mm的测站采用0.5mm的雨量传感器，年平均降雨量＜800mm的测站采用0.2mm的雨量传感器；对于非基本雨量站，南方湿润地区可选用1.0mm的雨量传感器，北方干旱或半干旱地区可选用0.5mm的雨量传感器； ③ 测量误差（准确度）：较大降雨量的误差采用实测降雨量与其自身排水量相比较的相对误差检验；较小降雨量采用绝对误差检验。不同分辨力的雨量传感器量测精度详见表2.4-1 ④环境条件：工作温度0℃～＋50℃，工作湿度≤95%（40℃）； ⑤可靠性指标：在满足仪器正常维护条件下，MTBF≥25000小时。 2.4.3.2 水位观测水位信息采集设计主要包括水位观测设施和水位传感器，具体技术要求如下：表2.4-1不同分辨力的雨量传感器量测精度表项目分辨力自身排水量（mm） ≤10 ＞10 ≤12.5 ＞12.5 ≤25.0 ＞25.0 0.2mm ±0.2mm ±2％ 0.5mm ±0.5mm ±4％ 1.0mm ±1mm ±4％（1）水位传感器选用各省（自治区、直辖市）可根据实际情况选用浮子水位计、压力水位计和超声水位计进行水位观测。对已建有水位自记井且可利用的监测站选用浮子式水位传感器；未建井或不能建井的测站，视河流及水情特点配备压力式（压阻式、气泡式）或超声式水位传感器，主要技术指标应满足： ①分辨率：水位传感器的分辨率为1cm。 ②测量误差：95%测点的允许误差±2cm，99%测点的允许误差±3cm。 ③环境条件：工作温度-30℃～＋50℃，工作湿度＜95%（40℃）。 ④可靠性指标：在满足仪器正常维护条件下，MTBF≥25000小时。（2）水位自记观测井建设要求适宜新建水位自记观测井的测站，应以建设简易水位自记井为原则。井筒可采用直立式或斜井式，一般可选用水泥管、钢管、铸铁管或PE管；井口直径应根据所采用的浮子式水位计及有关水位观测技术标准进行设计，同时需考虑防淤积的措施。（3）气泡压力式水位计安装要求 ①气泡压力式水位计应放置在位于基本水尺断面处的仪器房内，其传感器感应探头需设置在水面以下。 ②管道敷设时应沿河岸护坡顺坡而下，不能出现负坡，以免感压管内结露，形成水栓。 ③为解决大变幅水位观测问题，可结合各站实际情况，分多级敷设压力感压气管或至中水处敷设感应探头。 2.4.3.3 流量测验流量测验设计要求如下：（1）已建水文站利用现有的流量测验设施和施测方法进行测验。对于水位流量关系较稳定的站点，以水位流量关系推流。（2）新建水位站需进行临时流量测验时，根据其地理环境和河流的具体特性，因地制宜地开展流量测验，一般采用常规简易流量测验方式，有条件的地区可采取半自动或全自动的测验方式。对于条件较差的测站可采用浮标进行流量测验，浮标系数的率定可在中低水时进行。（3）流量数据采用人工置数、自动发送方式进行传输。 2.5 信息传输通信网设计信息传输通信网设计应从各省（自治区、直辖市）的山洪灾害监测工作实际出发，主要针对系统中的自动监测站和人工监测站的数据传输通信网络进行设计。 2.5.1 常用水雨情数据传输通信方式水雨情数据传输常用的通信方式有卫星、超短波（UHF/VHF）、GSM短信、GPRS，以及程控电话网（PSTN）等。 2.5.1.1 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，具有覆盖面大、通信频带宽、组网灵活机动等优点。目前，在国家防汛指挥系统建设中用于测站与中心站间数据传输的卫星信道主要选用海事卫星和北斗卫星。（1）海事卫星（Inmarsat）通信海事卫星（Inmarsat）系统是目前世界上唯一为海陆空业务提供全球公众通信和遇险安全通信的定位导航系统。在国家防汛指挥系统数据传输组网中主要应用Inmarsat-C站的短数据通信功能实现点对点的传输方式。其特点为：①具有点波束，使得卫星站设备的体积和功耗大大减小，可减少建设成本。②Inmarsat-C通信频段使用的L波段，基本无雨衰现象，能保证通信的畅通率。③具有双向性，中心站可对各测站进行远地编程、巡测和召测。④运行费用按“短数据报告”的包数予以计取。（2）北斗卫星通信北斗卫星系统是我国自主知识产权的军用卫星定位导航系统，覆盖中国大陆所有地区和海区，是真正意义上的无缝隙覆盖。北斗卫星定位导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端3部分构成。其特点为：①容量大、数据传输时效快，系统上下链路每秒钟可同时处理200个不同用户的不同业务或请求；②传输延时小，可在3秒内将用户（测站）的数据发送到用户数据中心；③系统采用码分多址直序扩频通信体制，抗干扰能力强，并在一定程度上保证了数据的保密性；④卫星通信设备集成度高，天线尺寸小，安装简单，可减少投资成本；⑤通信费用按每次发送的帧计费，每帧的报文长度可达到100Bytes；⑥数据传输可靠性高，系统可提供两种通信“确认”方式。在设计时需进行细致的信道测试工作，确定测站和接收中心的最佳通信波束。卫星通信的适用条件：所建监测站地处高山峡谷，且公网未覆盖和无条件建专用网的区域。 2.5.1.2 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，由于传播距离较短，一般需要建设中继站进行接力。超短波信道的特点为：①信道稳定，基本不受天气影响；②技术成熟，设备简单且易于配套；③实时性能好；④通信费用低。但在选用时应考虑下列问题：①在用户拥挤的地区（多为经济发达地区），同频干扰日趋严重。②山区及远距离的超短波通信需在野外高处建中继站，雷击是一个突出问题。因此无论从通信的可靠性还是从节约通信网建设投资来考虑，每条超短波电路的专用中继站均不得超过3级。适用条件：所建监测站地处电信公用通信网不能覆盖，或位于低山和丘陵地区，且所需建中继站级数不超过3级的地区。 2.5.1.3 PSTN通信程控电话（PSTN）是普及程度最高的信道资源，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，可进行话音和数据的传输。 PSTN信道用于数据传输具有优点：适用范围广（我国中东部地区的乡镇已基本开通PSTN通信）；传输速率高，没有无线通信中经常遇到的同频干扰问题，传输质量也较高；技术成熟、设备简单，价格低廉。选用PSTN组网时必须认真对待的问题：①传输时效。由于PSTN采用电路交换方式进行通信，建立通信要花费30秒左右的时间，在系统容量较大、且采用通用调制解调器的条件下，时效慢的问题相当突出，可通过在中心站安装多条同号电话线和配置MODEM池解决。②部分报汛站的电话属农话线路，线路质量不高，防御自然灾害的能力低；当线路较长时，建设、维修费用也高，使它应用受到限制。③当采用通用的调制解调器时，其功耗相当大，使用中必须采取节电措施。一般在不工作时，设计为休眠状态；在需要通信时，通过拨号上电或电话振铃信号上电工作。④PSTN属有线通信信道，防雷避雷问题格外重要，若解决措施不得力，电话会构成引雷设备，极易造成设备因雷击而毁坏。适用条件：被PSTN网覆盖且电话通讯质量较好的地区。 2.5.1.4短信通信移动通信是我国近十多年来发展最快的一种通信系统，目前已覆盖我国很多城镇，正逐步向农村扩展延伸，移动通信系统正得到越来越广泛的应用，对于山洪灾害信息和警报的传输有着十分重要的实际应用价值。目前可利用的短信通信有中国移动的GSM短信和中国联通的CDMA短信。短信数据传输通信适用于GSM网或CDMA网所能覆盖的报汛站和地区。利用短信息平台组网，具有以下优势：①系统响应速度快，传输时效好，信道稳定可靠。有些省份已建系统的运行表明，响应速度仅为几秒钟，传输速率达9600bps，绝大部分报汛站的数据可在1分钟左右到达中心站，畅通率可达98%以上。②系统容量较大，可传输的数据量大。一条短信息所能容纳的数据量最多可达100字节以上。③无需中继，即可用于无线远程传输，加上它属于双向通信，可方便地实施远程控制，所以组网十分灵活。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。适用条件：被中国移动通信网或中国联通通信网所覆盖的地区。 2.5.1.5 GPRS通信 GPRS是GSM系统的无线分组交换技术，不仅提供点对点、而且提供广域的无限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为高，下行速率则可达100Kbps。鉴于利用GPRS的运行速度快、运行成本低，建议尽可能地利用GPRS传输。 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：不像传统拨号上网那样，断线后需重新拨号。用户随时都与网络保持联系，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，每次登录互联网，只需要一个激活过程，一般仅需1到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的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，客户即使在线，也不收费。适用条件：已开通GPRS业务的地区。 2.5.2 通信方式选用原则各省(自治区、直辖市)应根据现有通信状况和可利用的通信资源，因地制宜地选用监测站的信息传输通信方式，通信方式的选用原则为：（1）对于有公网覆盖的地区，一般应选用公网进行组网；（2）对于公网未能覆盖的丘陵和低山地区，一般宜选用超短波通信方式进行组网；（3）对于既无公网，又无条件建超短波的地区，则选用卫星通信方式；（4）对于重要监测站且有条件的地区尽量选用两种不同通信方式予以组网，实现互为备份，自动切换的功能，确保信息传输信道的畅通。 2.5.3 简易、人工监测站通信及设备配置（1）简易监测站简易监测站的设站目的是群测群防。当降雨将可能达到临界雨量值或水位将可能达到临界水位值时，观测员可采用人工传递或采用对讲机报告给乡（镇）、村防灾负责人，有条件的可采用电话或手机逐级报送到县级防御指挥部；紧急情况时，可直接向村、组、户发出预警。有条件的地方可给观测员配置对讲机、移动电话等。（2）人工监测站人工监测站通常采用语音报汛进行数据传输，测站需要配备电话线路和电话机，中心站配置语音卡和计算机，实现报汛信息的自动接收、处理和入库；对不具备电话通信条件但已被移动通信所覆盖的地区，测站可配置手机采用移动电话报汛，中心站人工记录校核后录入到计算机。对于没有公共通信可利用的地区，可根据测站距中心站的距离、地形条件，采用短波通信或超短波通信方式报汛。采用短波通信，测站和中心站均需配置短波电台、天馈线及电源。采用超短波通信测站和中心站均需配置超短波电台、天馈线及电源，距离较远或有阻挡时，需建设中继站进行接力。 2.5.4 自动监测站通信组网及设备配置自动监测站的数据传输通信，各省（自治区、直辖市）应根据当地的通信资源及地形条件因地制宜地选用超短波、GSM短信、GPRS、北斗卫星、PSTN通信方式组网。（1）北斗卫星通信系统北斗卫星通信系统由卫星及网管中心、监测站、中心站组成，其通信网络结构示意见图2.5-1。在北斗卫星通信网络中，监测站和中心站需配置北斗卫星通信终端及天馈线等主要通信设备。（2）GPRS通信系统 GPRS通信数据传输网络结构示意见图2.5-2。GPRS接入方式主要有Internet接入、专线接入，可根据需求选用。采用GPRS通信组网，监测站需配置GSM/GPRS通信终端，中心站则根据接入方式不同，需配置接入Internet的固定IP或专线。（3）程控电话（PSTN）通信在程控电话（PSTN）通信网中，监测站和中心站均需申请一门程控电话，并配置有线MODEM和电话避雷器等主要通信及避雷设备。PSTN通信网设备配置见图2.5-3。图2.5-1 北斗卫星通信系统网络结构示意图水位站网管中心中心站卫星雨量站雨量 SCADA 水位雨量计算机网络 SCADA 图2.5-2 GPRS通信组网结构示意图数据采集终端服务器数据处理计算机 GPRS/GSM 终端测站接收中心站数据接收计算机 RTU GSM终端移动内部网 GGSN 移动互联网用户接入路由器 GRE隧道 DDN GPRS GSM Internet 短信专用服务器短信服务中心 SCADA PSTN SCADA 有线 MODEM 有线 MODEM 电话避雷器电话避雷器测站测控中心图2.5-3 程控电话（PSTN）通信设备配置示意图（4）超短波通信在超短波通信网中，测站、中继站、中心站所必需的主要通信设备为超短波电台及天馈线、同轴避雷器，其典型的设备配置示意见图2.5-4。测站中继站测控中心遥测终端电台同轴避雷器天馈线遥测终端电台同轴避雷器天馈线遥测终端电台同轴避雷器天馈线图2.5-4 超短波通信设备配置示意图（5）短信通信利用短信通信实现数据传输，各地可根据需求采用点对点通信或申请特服号专线连接。用短信通信方式组成数据传输网，在测站需配置短信通信终端及天线、 SIM卡，中心站则根据选用的组网方式不同配置短信通信终端及天线、SIM卡或者配置短信专用服务器及专线等，组网结构见图2.5-5。数据采集终端 RTU 服务器数据处理计算机短信终端测站接收处理接收站图2.5-5 GSM通信组网结构示意图数据接收计算机短信终端移动GSM网专线短信专用服务器短信服务中心 GSM 基站基站 2.6 测站设备设施配置及投资控制 2.6.1 简易监测雨量站简易雨量站需配置简易

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