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福建省洪水预警报系统移动式综合分析平台(学术论)
发表日期:2019-06-08 14:41| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:粉丝量:121 该文档贡献者很忙,什么也没留下。 内容提醒:2011年第 4 期 福建省洪水预警报系统挪动式分析阐发平台 梁立峰 ,鲍文昕 ,张海强 ,邵 平 ,廖 立伟 ( 福建省 洪水预警报 核心,福建 福 州350001) 摘要 :按照 多年来福建省洪水预警报 系统及 及

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  内容提醒:2011年第 4 期 福建省洪水预警报系统挪动式分析阐发平台 梁立峰 ,鲍文昕 ,张海强 ,邵 平 ,廖 立伟 ( 福建省 洪水预警报 核心,福建 福 州350001) 摘要 :按照 多年来福建省洪水预警报 系统及 及时风情监测 系统扶植 维护经验 ,在充实总结各类 仪器设备手艺特点的根本上,研制 了福建省洪水顸警报 系统挪动式分析阐发平台,为我省防灾 减灾工作供给了一种无效的手艺保障。该文引见了平台全体功能及软、硬件体 系,供参考。 环节词 :洪水预警报 系统 ;挪动式分析阐发平 台;福建省 中图分类号 : TV122 文献标识码 : B 文章编号: 1002 — 3011(2011)04 — 0011— 04 媒介 目...

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  上传日期:2015-08-05 06:27:36

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  2011年第 4 期 福建省洪水预警报系统挪动式分析阐发平台 梁立峰 ,鲍文昕 ,张海强 ,邵 平 ,廖 立伟 ( 福建省 洪水预警报 核心,福建 福 州350001) 摘要 :按照 多年来福建省洪水预警报 系统及 及时风情监测 系统扶植 维护经验 ,在充实总结各类 仪器设备手艺特点的根本上,研制 了福建省洪水顸警报 系统挪动式分析阐发平台,为我省防灾 减灾工作供给了一种无效的手艺保障。该文引见了平台全体功能及软、硬件体 系,供参考。 环节词 :洪水预警报 系统 ;挪动式分析阐发平 台;福建省 中图分类号 : TV122 文献标识码 : B 文章编号: 1002 3011(2011)04 0011 04 媒介 目前福建省已根基建成笼盖 “ 五江一溪 ”江、九龙江、晋江、汀江、赛江和木兰溪) 的洪水 预警报系统 ,总节制面积近 12 万 km ,占全省总面 积的 99%。该系统共建有水雨情各类站点 1 564 个 , 此中雨量 站 530 个 、水 位/ 雨量 站 728 个、水 位站 44 个、中继站 107 个 、核心 ( 分 核心 ) 站 145 个。 已建成的笼盖全省沿海各县市 和九个设 区市地点地 的及时风情监测系统共设有 8 个 中继、35 个风情遥 测站 (此中有 10 个海岛风情站点) 、23 个核心站和 分核心站。近年来,这两大系统为我省的防灾减灾 工作供给了主要的消息支持感化。因为两大系统涉 及的站点数量多,密度大,通信和谈及设备分歧一, 形成系统维护,出格是台风暴雨洪水期间的应急抢 险维护难度加大。为此,在充实总结阐发多年来两 大系统扶植运转维护经验及各类手艺特点 的根本上 , 研制了洪水预警报系统挪动式分析阐发平台 ( 以下 简称平台) 。 ( 闽 1平台全体功能 该平台可模仿现有的两套系统各类型设备,完 成系统站号、雨量 、水位、风速 、风 向、电压等信 息采集、传送,并能实测输出无线电信道场强,监 听系统消息,敏捷判断系统运转情况,省去系统安 装维护时照顾大量专业设备,无效处理系统安装维 护具有的坚苦。平台使用软件支撑多系统操作 ,具 备近程消息交互、离线动静推送及防汛、景象形象等信 收稿 日期 :2011 08 25 息定制,便利平台使用推广,实现系统数据及时可 靠传送,便于专业人员近程协作节制和相关消息的 传输获取。平台总体框架如图1 所示。 图 1 平 台总体 框架示意 图 整个平台采用精简的硬件布局、多平台软件设 计 ,实现不变 、多功能、可拓展 。平 台工作流程为 : 微处置器领受到模式指令后 ,启动休眠功能。当监 听到节制指令或领受信号后 ,识别通信格局,进行 后续处 理。平 台可通过 RS232、RS485 或无线蓝牙 实现矫捷 的多功能扩展设置装备摆设 。 2平台硬件系统 2. 1 平 台硬件 布局 平台硬件系统次要包含电台、l2 V 和5 V 电源 供电、信号调制解调、数据存储、及时时钟、输入 显示、串口通信、蓝牙通信、微处置器等。通过有 机连系,平台硬件设备工作不变、多功能、低功耗、 便照顾。因为平台硬件预留有响应接口,除支撑超 1 1 2011 年第 4 期 短波通信外 ,也支撑无 线 收集通信 ,可按照需求进 行功能拓展。平台硬件布局如图 2 所示 。 一电源部门 r] l超短波电台 I或公网模块 r]一 天馈线系统 卦一固 卜 _ _ . 至 __[ 场强采集 I l 模块 图2平台硬件布局示企图 2. 22. 2. 1 平 台硬件 次要 模块 FSK 调 制解调 因为洪水预警报系统和及时风情监测系统次要 采用超短波无线通信手艺进行 数据传输 ,因而需要 进行二进制数据调制解调 工作 。为合适 现有 系统采 用的调制模式 ,主板 上设 计 了 FSK 调制解 调 电路 , 用于实现通信数据和 FSK 信 号的转换 。选用未加调 制解调板的数传电台进行超短波通信 能无效节约成 本 。FSK 调制解调部门申明如下 : FSK 指频移键控调制 ,即用 不 同的频次 暗示不 同的符号。现有系统利用 2FSK ,即二进制 频移 键控。 当传送 “ 1” 码 时对应于载波频次 f1,传送 “0” 码时对应于载波频次 f0。 『 1,呈现概率为 P,对应 cos ( (I )。 t + 0 ) “ 【 0,呈现概率为 (1- p) , 对应C O S (o0 t +p ) 式 中:(1 )1=2竹 f1; oJ0: 2竹 f0; 0 为频次为 f1的载波的初始相位 ; p 为频次为 f0的载波的初始相位。 令D 为 D 的反码 ,即 D = 1一D 则当 D = 1 时,D = O;当 D =0 时,D = 1。 则 2FSK 信号可暗示为: , , 、 ( 2) s2 K(t) = [ D g(t nT。 ) ] C O S((1 )lt + 0 ) + [ D g( t nT。 ) ]CO S((1 )ot + P ) (3) 假设 g ( t) 为单个 矩形 脉 冲序 列,其表 达 式为: g ㈤= L ㈩ 由 ( 3) 式可知 ,相位不持续 的 2FSK 信号可 以 当作是两个 2ASK 调幅信号之和。令 : b0( t) = [ D g( t nT。 ) 乏 D g( t nT 。 ) ( 5) 、 b ( t) = [则相位不持续的2FSK 信号可暗示为: S2 ~ sx(t) =bl( t) CO S( 1 )lt+ O ) +bo( t) CO S( (dot+0 ) ( 6) 为满足 系统要 求 ,硬件 设想 上选用 MC145442 芯片实现超短波信号的调制解调功能。MC145442 是低速 CMOS 型单片调制解调器,波特率为 300 bps,支撑 CCITFV2. 1 尺度,工作情况温度范畴: 一40_ 8O℃。芯片包含 了调制器 息争调器 ,支撑全 双工通信,内部电路完美,不变靠得住,微处置器通 过串口与其便利通信。也能够通过微处置器编程, 管脚间接调制解调信号 ,实现信号处置响应功能。 2. 2. 2芯片存储 为确保设备一般运转 ,削减系统参数的反 复设 置 ,采 用 24C02E PROM 芯片存储 运转 中需要设定 的设备 区号 、站号 、雨 量水 位初始值 、转 发 区号 、 转发站号范 围等数据。24C02 具有低功耗、数据 可 保留时间长、可反复擦写次数 多、能进行写庇护的 特点 ,采用 I C 总线接 口通信 ,性价 比高。主板保 留大容量存储模块,当平台作洪水预警报系统分中 心站领受机利用时,能够保留系统雨量水位数据供 后期处置,能无效避免因计较机领受软件毛病导致 系统数据丢失现象。 2. 2. 3 时钟 设备作为洪水预警报 系统 或风情系统分 核心站 领受系统时,需要存储领受的遥测站的雨量 、水位 、 电压数据 ,并记 录领受到数据的时间 ,供后期处置 , 因而 ,主板需要包 含时钟 电路 。鉴于设备对 时钟精 度要求不高,选用 DS1302 发生时钟信号。DS1302 是 DALLAS 公司出产 的具有涓流充 电能力 的高机能、 低功耗、带 RAM 的及时 时钟 电路 ,接 口简单 ,价 格低廉,利用便利。其次要特点是采用串行数据传 输,双电源供电,并可编程实现备用电源充电,采 用通俗 32. 768 kHz 晶振,具有闰年弥补功能。 2. 2. 4输入显示 为便于平台操作使用,可通过主板按键设置部 分参数,并通过 128 X 64 大小 LCD 屏显示相关数 据 ,进行简化使用。 按照需求,共设想 5 个按键 ,别离代表右移、 添加、削减、确定、打消。通过合理的软件嵌人调 2011 年第 4 期 用流程 ,可实现平 台硬件 的设置 、显示 等功能。显 示模块为带中文字库,具有 4 位/ 8 位并行、2 线 线串行多种接 口体例 ,内部含有国标一级、二级 简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。其显示分 辨率为 128 ×64 ,内置 8 192 个 16 × 16 点汉字和 128 个 16 ×8 点 ASCII 字符集。操纵该模块矫捷的接口 体例和简单、便利的操作指令,可形成全中文人机 交互图形界面 ,能够显示 8 ×4 行 16 × 16 点阵 的汉 字,也可完成图形显示。为便于系统功能的拓展, 主板采用 3 线串行通信模式 ,较少端 口利用。 2. 2. 5 串口通信 微处置器有两个全双工的串行通信 口,能够和 其他设备便利地进行串口通信,而且可模仿出若干 个串口 用于系统拓展。因为串行通信时要满足必然 的前提,好比电脑的串口是 RS232 电平,而微处置 器的串口是 r I-IL 电平的,两者之间必需有一个电平 转换 电路 ,为确保 串口通信不变 ,设想时采用 了专 用的电平转换芯片 MAX232。通过 MAX232 电平转 换,实现微处置器和 RS232 串口 (DB9 针) 设备正 常通信。 2. 2. 6 485 通 讯 RS485 通信凡是被用作一种相对经济、具有相 当高噪声抑止、相对高的传输速度、传输距离远、 宽共榜样围的通信体例。RS485 尺度采用均衡式发 送 ,差分式领受的数据收发器来驱动总线。为兼容 现有系统站点水位或风速风 向采集接 口,主板 上增 加 RS485 通信模 块 ,采用 65LBC184 芯 片,用于现 场采集相关传感器数据, 并预留了平台拓展功能。 遵照特定的通信和谈和加密指令,平台实现通 过485 采集现有系统上的水情风情消息,并能拓展 到与其他传感器或设备通过 485 互换消息。但要注 意,通信电缆中的信号反射可能惹起 485 通信数据 紊乱 ,需加上婚配 电阻用于实现阻抗婚配。 2. 2. 7 A/ D 采集 因为平台功能涉及模仿信号采集,主板硬件增 加了A/ D 采集模块。按照采集精度及速度要求,选 择 MAX 187 芯片实现 A/ D 转换 。MAX187 用 采样/ 连结电路和逐位比力寄放器将输入的模仿信号转换 为 l2 位的数字信号。采样/ 连结电路不需要外接电 容,采用率可达 75ksps。该芯片有 2 种操作模式: 一般模式和休眠模式。芯片设置进入休眠模式后, 工作电流耗损降到 l 0 A 以下,能无效降低硬件 功耗。 2. 2. 8蓝牙通信 蓝牙是一种支撑设备短距离通信 ( 一般 10 in 内) 的无线电手艺 ,能在包罗挪动德律风、PDA、无 线耳机、笔记本电脑、相关外设等浩繁设备间进行 无线消息互换。它采用分离式收集布局以及快跳频 和短包手艺 ,支撑点对 点及 点对 多点通信 ,工作在 全球通用的 2. 4 GHz ISM ( 即工业、科学、医学) 频段,数据速度为 1 Mbps,采用时分双工传输方案 实现全双工传输 。 为实现平台可通过手机等无线终端节制,可选 择省去保守的电缆毗连便携式计较机,给现实工作 带来必然的便当,平台通过增设蓝牙模块接口,实 现无线蓝牙毗连 。蓝牙功能 的引入极大程度地拓展 了平 台的使用范 围,为平 台此后通过蓝牙进行数据 采集、阐发、通信交互供给了根本。 2. 3平 台法式流程 平台法式流程共分 3 种,详见图3,图4,图5。 图 3模仿分核心站时平台法式流程 图4模仿各类遥测设备时平台法式流程 l 3 2011 年第 4 期 时钟判断广]起头 Y 看门狗Il 水雨情采集 土 ! . . A/ D采集 主 风情采集 H电台等监听L_-j 期待休眠 L . . . . -J 时钟判断 N 1 L 液晶屏交互 l l 验证、 判断r卜 _1 接管请求号令 L Y 相 关数 据发送 图 5作为各类遥 测设备时平 台法式 流程 3平台软件系统 针对平 台使用 环境 ,为便 于软件 的安 装利用 , 按照不 同的情况构架 ,开辟两类使用软件 。一类是 基于 Windows 系统的计较机平 台 ;一类是基于 Win dows Mobile、Android 或 Mac OS 等系统的挪动终端 平 台,该 类 别 上 已着 手 基 于 Windows Phone 7 的 开辟。 3. 1软件 总体 框 架 按照平台使用环境及使用 范畴 ,所设想 的使用 软件系列偏重分歧,总体框架见图6。 图6软件总体框架 3. 2软件 次要 功 能块 平台使用软件次要包罗数据传输、校验、显示、 14 存储、节制和近程交互几个部门,可按照需求进行 功能拓展。 3. 2. 1 数据传输与校验 纠错 为确保平 台硬件和使用软件间数据交互精确性 、 平台采集或节制消息 的靠得住性 ,平台添加了软硬件 通信握手和谈 ,使用 软件上嵌入相关消息流加密校 验算法 ,用于鉴定平 台硬件输 出解 调到的超短波信 号 ,监测到的 GPRS 通道消息 ,水雨情风情传感器 消息或其他采集消息,进行后续处置。因为全省水 雨情、风情 主动监测站点较多,消息传送和谈较为 简单,现实工作中经常呈现站点毛病或受干扰以致 相关数据收不到或领受到的数据具有跳变、冒大数 等问题。为此,软件上添加了需要的纠错算法,对 相关数据进行合理 的判 断验证 改正 ,尽量确保接 收 数据的精确靠得住 。 3. 2. 2数据显示、存储与节制 数据流颠末前期的握手传输、校验,使用软件 后台对数据流进交运算处置,按照设定要求,以列 表形式直观显示领受到的数据的细致参数,如水位 雨量、风速风向、场强、电压、传感器采集消息等, 并标识字段。平 台软件可设定为 主动识别数据流格 式 ,切换到响应工作模式并字段标识 。 为便于现场维护或测试后获取相关数据进行后 期查询处置,使用软件可将数据存储到挪动终端或 PC 机上,可选择数据存储格局,如 txt 等,并插入 时间字段,支撑对数据存储文档进行点窜,备注相 关消息。使用软件作为分核心站领受处置时,可存 储到 SQL 或 Oracle 数据库等。 软件供给便当的操作界面,可间接设定相关参 数 ,节制平 台软硬 件工作 ;可通过操 作界面选择数 据采集类型 ,设 定响应通信格局 ,实现平台对 多类 型传感器数据采集 ;可按照平 台软硬件功能拓展或 特定需求进行软件升级。 3. 2. 3近程交互 使用软件支撑通过公网实现近程数据交互:可 实现平台采集到相关消息后 ,通过挪动终端无线网 络或 Internet 收集将数据传送到近程办事器;可实 现水雨情、风情数据近程备份传输。使用软件支撑 近程协作,支撑离线动静推送功能,而且可实现应 用软件请求办事器 ,经严酷平安认证、身份认证后, 办事器平台将现有系统水雨情、风情及云图、台风 路径、景象形象预告等消息发送给平台使用 软 件,实现 2011 年第 4 期 南一水库混凝土坝平安监控手艺研究与使用 蔡志伟 ,王士军2 ,吴维汉3 ,鲍 亮2 ,葛从兵2 ( 1.漳州市水利局 ,福建 漳州363000;2。南京水利科学研 究院,江苏 南京3.漳州市南一水库办理局,福建 南靖210029 ; 363605) 摘要 :该文引见了南一水库 高混凝土坝安 全监测方案研 究与监控预 警技 术,重 点切磋 了 GPS 监测系统与全站仪监测 系统融合与使用方案和 GPS 在混凝土坝变形监测 中使用的运转模式, 阐述 了南一水库混凝土坝平安监测信 息采集、办理与在线阐发预警 系统的总体 布局与功能。 系 统投入运转 2 年 多以来 ,机能稳 定,监测功效阐发 为南一水库大坝平安运转办理及洪水资 源利 用等供给 了主要手艺支持 ,取得 了显著的经济效益和社会效益。 环节词 :混凝土坝 ;平安监控 ;GPS ;南一水库 中图分类号 : TV698. 1 文献标识码 : B 文章编号 : 1002 3011(2011) 04 - 0015 05 _ l 项目布景 南一水库位于福建省南靖县境内,是九龙江西 溪上游次要水利枢纽工程 ,集雨面积 522 km ,总 收稿 日期 :2011 08 25 库容 1. 58 亿 m ,属大 (2) 型水库。拦河大坝为混 凝土重力坝,坝顶长 195. 3 m,最大坝高 96. 8 m。 大坝于 1990 年 3 月起头施工,1992 年 11 月蓄水运 行。水库死水位 275. 00 m,汛限水位 296. 50 m,正 常蓄水位 303. 50 m,设想洪水位 305. 55 m,校核洪 水位 306. 66 m。水库次要承担下流南靖县城和漳州 ^ ; I、0 ^ } ; I、 ^ 、 纬 、 约 、 、 、 :; 、 喀印 、 = 、 翰 、 、 .一 水文、防汛、景象形象等消息当地衬着。 [3]李兴华 . J ava 开辟实战典范[ M]. 北京:清华大 学出书社 ,2009. [4]Robea Clair (著) , 李强 (译) . O~ eetive C2. 0 Mac 和 ios 开辟实践指南[ M].北京:机械工业 出书社,2011. [5] Bor i ng. D. ( 著) , 何宗键 ( 译) . Windows CE6. 0 开辟者参考 ( 原书第 4 版) [ M] . 北京:机械 工业出书社, 2009. [6] Charles Pem old.Mieroso~ SilverHght Program ming f0r Windows Phone 7,MICROSOFT PR , 2010.[7]刘韬,骆娟 . V isual Basie5 数据库通用模块及典 型 系 统 开 发 [ M] .北 京:人 民 邮 电 出 版 社,2006. [ 8]姚嘉 . 单片 12 位数据采集系统 MAX 187 及使用 [ J ].国外电子元器件,1996,(10) :9 12.[9]吴仲光 . FSK 调制解调器的单片机实现[J ] . 四川 大学学报 ,1995,32 ( 6) :642 645. 第一作者简介:梁立峰( 1968 一) ,男,福建长 汀人,高级工程师,处置水利消息化工作。 . , 、 : 叼 福建省洪水预警报系统挪动式分析阐发平台整 合了现有系统多类功能,支撑防汛、景象形象消息定制, 供给敌对人机交互界面,且预留拓展空间。该平台 的投入利用能较好地处理系统安装维护具有的较大 坚苦,降低系统安装检修成本和系统安装维护人员 的操为难度,便利系统的组网电测,提高维护工作 效率 ,并能及时靠得住交互相关消息。平台的使用将 为我省实施 “预警到乡、预案到村、义务到人” 的 防灾减灾新机制供给一种无效的手艺手段,在防汛 减灾中阐扬主要感化。 参考文献 [ 1]马忠梅,籍顺心,张凯 ,马岩 .单片机的 c 语 言使用法式设想[ M]. 北京:北京航空航天大学 出书社 ,2007. [2]杨丰厚. Android 使用开辟揭密[ M]. 北京:机械 工业 出书社 ,2010. 15

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