GPRS/CDMA通信组网在城市防汛测报系统中的创新应用

　　0 引言

　　城市防汛测报系统是城市防汛决策指挥的重要依据，其任务是安全、迅速、准确地对城市雨情、水情等信息采集与传输，并进行实时水、雨情信息发布。系统应用传感器、通信、计算机等技术，在江河流域及沿海区域实现雨水情、水资源信息自动数据采集、传输、处理入库等，为防汛指挥和水资源调度提供信息。GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线服务技术、CDMA(Code Division Mulitiple Acess)码分多址无线通信技术作为两种高效、低成本的无线数据承载业务，已广泛应用于市政、电力、水利、环保等领域中的无线数据传输。本文拟通过GPRS/CDMA通信组网在上海市某大型城市防汛测报项目实际应用的基础上，介绍GPRS/CDMA通信组网在城市防汛领域的应用及创新。

　　1 项目概况

　　上海市某大型水情自动测报系统主要由水情采集系统、水情分中心、水情中心以及链接三个部分的网络组成。系统信息流程图如图1所示。系统按信息流分为三级，底层是水隋信息采集系统(各采集要素遥测站)，中间层是水情中心(市级)和12个水情分中心(区级)，顶层是市防汛办公室。水情中心和水情分中心均通过双信道，直接接收水情信息采集系统上报的数据，中心与分中心通过专网实现校准数据及缺失信息共享。

　　2 通信组网设计

　　依托城市发达的无线网络覆盖，本系统利用GPRS/CDMA通信网络永远在线、经济适用、传输速率快、组网简单及易于扩展等优点，进行水情测报系统组网。为避免网络运营商因素，且秉承节约通信费用的原则，由遥测站PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制，采用GPRS网络为主信道，CDMA网络为备用信道。遥测站主、备信道均长期值守，可随时响应中心站召测。

　　考虑水情中心与分中心工作异常可能造成水情数据无法正常接收，遥测站数据通信终端(Data Transfer Unit，DTU)均设计双发工作机制，即每时段报送数据均同时向水情中心及分中心发送，中心与分中心进行信息共享。系统通信流程图如图2所示。

　　3 传输机制设计

　　由于无线网络运行商仅限制，DTU长时间没有数据通信时，运行商网关将断开DTU与中心的连接，动态IP(Internet Protocol)由ISP(Int ernet Service Provider)服务商的服务器动态分配，如果长时间不通信，ISP服务器会回收IP，这将影响中心、分中心向遥测站的通信指令的正常传输。为解决这一问题，DTU各通道每30 s向目的IP地址发送心跳包(短格式握手数据包，流量耗费很小)，以保证DTU与目的地址通信链路不被中断。遇网络异常或延时，心跳包发送失败，DTU将尝试继续发送(5次)，5次心跳包发送均失败，DTU将重启通信异常通道。如全部通道心跳包均连续5次发送失败，DTU将断开链路，重新拨号登录网络。中心站与遥测站DTU的通信流程图如图3所示。

　　为防止中心或分中心某一通道未收到数据，利用GPRS/CDMA网络透明传输的特点，在中心站数据接收软件和遥测站之间设计了数据接收确认机制，即遥测站及中心站的通信握手。中心站数据接收软件在收到数据后会发送ACK(Acknowledgement)确认信息给遥测站，此确认含路由信息，遥测站通过路由信息判断此ACK为哪个中心站发出，以判断该中心站是否接收到数据。遥测站每次完成数据采集后启动GPRS主信道进行数据发送，两个目的地址的ACK如果全部收到，则此次通信流程结束。如果两个ACK或其中某个ACK未能正常接收，则启用CDMA备用信道进行数据发送，进行相同的ACK等待过程。如果仍未正常接收，将再次启用CDMA信道进行数据发送。遥测站及中心站的通信软件流程图如图4所示。

　　4 结语

　　本系统的遥测站采用GPRS、CDMA主备切换工作模式，通信组网同时考虑了冗余设计，可实现多个目的地址同时接收，通过数据异地接收与存储，从而避免了网络原因造成的数据缺失。在传输机制中心创新性地设计了中心站与遥测站之间的数据接收确认机制，数据传输畅通显著提高，增强了城市防汛测报系统的可靠性和稳定性。