图2.3-2 GPRS通信组网结构示意图 (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2.3-3。
图2.3-3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2.3-4。
图2.3-4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2.3-5。
图2.3-5 GSM通信组网结构示意图
对于有公网覆盖的地区,一般应选用公网进行组网;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;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;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。
2.2.3.1. 信息汇集与预警平台
信息汇集与预警平台数据库系统是在选择一个合适的数据库管理平台的基础上建立包括实时水雨情数据库、预报预警成果以及气象数据库、工情数据库、管理数据库和超文本数据库等,以实现数据信息与服务共享的要求。
建立在省或市、县等不同行政区的山洪灾害信息汇集与预警平台对数据库系统的要求不尽相同,因此,可按照各地的具体情况选择合适的数据库操作系统。
数据库操作系统的选型应与当地所建的国家防汛抗旱指挥系统水情分中心的数据库选型相一致。对数据库操作系统的其它要求可根据各省、市、县的实际需求并结合以下几个方面予以考虑:
(1)依照实用的原则和处理的数据量大小以及对分布式应用的支持要求,来选择适当的数据库系统。
(2)为实现数据库数据的实时共享,数据库系统应具有并发控制功能。
(3)在选择专业数据库时必须考虑数据库设计的难易程度。是否便于系统的维护、开发、移植;是否有面向用户的易用的开发工具,先进的数据库开发工具将大大减少系统开发和运行维护的工作量。
(4)数据库系统对数据库管理和维护的支持程度,也是选择数据库系统的一个重要的参考指标。主要是指数据库系统的用户管理、权限管理、数据库备份、数据传递等功能,这些功能将对系统运行的稳定性和安全性有很大的影响。
(5)选择数据库系统是否有比较配套的开发工具支持。 (6)数据库系统的升级能力。 数据库设计要求: (1)数据库设计内容
信息汇集与预警平台数据库从内容上可划分为属性数据库和图层空间数据库。 属性数据库主要包括:水雨情信息数据库、气象信息数据库、工情信息数据库、经济社会信息库、灾情数据库、单位机构信息数据库、图形图像数据库和超文本数据库等。
空间数据库主要包括各省、市或县区域图、行政区划图、流域水系图、水库山塘分布图、报汛站点分布图、防洪工程布置图、交通设施图、安全区和危险区分布图等。
(2)数据库表结构
数据库表结构应按照《国家防汛指挥系统工程》对实时雨水情数据库表结构、防洪工程
数据库表结构等进行设计;其它各类数据库应结合各地的灾害特点、实际需要和资料情况,进行合理设计。
2.2.3.2. 信息汇集、信息查询子系统
1、信息汇集子系统
信息汇集子系统与信息查询子系统主要包括监测站的实时数据接收处理和其它相关部门的共享与交换信息的处理以及各类信息的查询服务。
根据平台接收的数据信息特点,数据接收处理软件总体结构设计应满足如下要求: (1)能实时接收自动监测站的水雨情数据和工况信息; (2)具有对自动监测站进行远程控制功能;
(3)能实时处理接收的数据信息,并分类存入数据库中; (4)具有数据查询与维护功能; (5)具有人工数据的录入功能;
(6) 软件运行环境支持中文Win2000/中文WinXP等操作系统。
2、信息查询子系统
为了实现对山洪灾害监测信息的访问、查询和比较,需要开发与之配套的查询系统。针对山洪灾害防御的实际需求和信息的查询方便,结合现代信息处理技术、网络技术和GIS技术,在水雨情信息、气象信息、工情信息、灾情信息、山洪灾害防治预案、规章制度等多种信息一体化集成基础上,提供对数据库水雨情、气象基础数据、工情、灾情的查询、检索及分析对比功能。
系统开发要求:
(1)以数据库为接口,进行数据查询软件的设计和开发,查询结果应采用表格、图形等方式进行展示。
(2)信息查询软件具有通用性,信息的范围、内容能够实现自定义。
(3)具有强大的信息输出和表现功能。除具备基础信息、水情信息、雨情信息、统计信息和分析信息数据表现外,还具备图形化查询功能,如:过程线、柱状图等多种方式展示,展示方式可由用户选择。
(4)对整编信息能分时段查询,如:可以进行年、月、旬、日等时段的查询和统计值的查询。
(5)丰富的系统页面可以对数据进行分析、比较,具有生成各项统计报表的功能和打印功能。
(6)软件可采用B/S和C/S两种结构相结合的模式开发,为了获得较好的系统运行效率,有条件的建议采用B/S方式来组织软件体系,同时充分利用C/S结构的优点,系统的部分辅助性的功能使用C/S结构实现。没有条件的可采用C/S体系结构。 设计内容和功能要求:
2.2.3.3. 预报决策子系统
2.2.3.3.1. 水雨情分析预测模块
对于有水文资料的流域,可以利用已有水文资料采用常规的方法编制预报方案。但对于大部分小流域而言,水文站点稀少,水文资料缺乏,因此可以采用以下几种预报方法:
(1)降雨径流预报方法
产流根据各地实际情况可采用折减系数(径流系数)、降雨径流关系、初损后损等方法计算。
汇流根据山洪沟的实际情况,可采用单位线(经验单位线、瞬时单位线、综合单位线)、汇流系数(曲线)等方法计算。
有条件时可利用DEM和GIS提取的山洪灾害防治区小流域的特征,建立分布式洪水预报模型。
(2)上下游水位(流量)相关法
对于上、下游有水位(文)站的河流,则可运用历史水位、流量资料,建立上游水位、流量和下游水位、流量相关关系。对于上游有水位(文)站,下游(或灾害点上游)没有水位(文)站的河流,但下游可以调查到较大洪水的洪峰水位,则可利用上游的实测水文资料和下游的调查资料,建立上下游水位相关关系,编制水位相关预报方案。
(3)雨量水位(流量)相关法
对于流域面积小、汇流时间短的山洪沟,根据实测或调查的降雨量和灾害点上游实测或调查的水位(流量)资料建立流域降雨与灾害点上游的水位(流量)相关关系,编制预报方案。
(4)比拟法
对于无水文资料的山洪沟,可借用临近水文气象和地理条件相似流域的预报方案,必要时对相关参数进行适当调整。在收集到水文气象资料以后,修订相关参数或重新编制预报方案。
以上编制的预报方案,在有实测资料或有新的调查资料后应及时进行修编和重新编制。
2.3.2.3.1. 预警信息生成模块
1、预警指标
发的预警指标是指触发山洪灾害的雨、水情临界值。山洪灾害预警条件、预警时间以是否接近、达到、超过临界雨量和成灾水位(流量)为主要的依据。预警指标的确定,需要分析利用现有历史灾害、雨量、水位(流量)资料,通过分析计算得到,缺乏资料的山洪灾害