省级水资源管理系统监测数据的传输方案

符伟杰，冯永勤，李万祥，王 岩，李 辉

（1. 水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012；2. 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012；3. 江苏省水文水资源勘测局，江苏 南京 210029；4. 云南省水文水资源局红河分局，云南 红河 661100）

省级水资源管理系统监测数据的传输方案

符伟杰1,2，冯永勤3，李万祥4，王 岩1,2，李 辉1,2

（1. 水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012；2. 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012；3. 江苏省水文水资源勘测局，江苏 南京 210029；4. 云南省水文水资源局红河分局，云南 红河 661100）

探讨省级水资源管理系统 2 种典型的监测数据传输方案，从传输接收方式、物理线路等方面对 2 种方案进行详细的分析比较，明确 2 种方案的优缺点，提出建议方案，可为省级水资源管理系统信息采集传输的设计、建设及同类系统的设计建设提供借鉴。

水资源管理；省级；监测数据传输；省中心；分中心；信息流程

0 引言

为了贯彻最严格的水资源管理制度，实现水资源管理 3 条红线的控制目标，水利部开展了国家水资源管理系统建设工作，同时，要求各流域和省（市）水利部门根据统一部署，同步开展各自辖区内的水资源管理系统建设[1]。

国家水资源管理系统分中央、流域、省级、地市级和县区级等五级，省级水资源管理系统是所有基础数据的汇聚点，在省级水资源管理系统建设中，监测数据的传输接收方式无论对系统的建设，还是日后的运行管理都有着重要的影响[2-3]。为此对水资源管理系统监测数据的传输接收方式进行详细的比较和分析，以期为省级水资源管理系统信息采集传输的设计、建设及同类系统的设计建设提供一些借鉴。

1 数据传输方式

水资源自动监测数据包括水位、流量、水质等要素，采集自各水资源或水文监测站点，监测站点多而分散，每个监测站点的信息量小，以往通常采用自建超短波、PSTN、卫星小站等通信方式进行数据传输。目前由于公共无线网络的覆盖范围越来越广，性能越来越稳定，所以越来越多的系统应用无线公网（GSM/GPRS，CDMA 1X 等）进行自动监测站信息的传输[4]。

典型的数据传输有以下 2 种部署方式：1）采用公共无线网络传输到所属地市或县级分中心，分中心再通过省水利专网，将信息汇聚到省中心；2）采用公共无线网络先传输到省中心，由省中心通过水利专网，将信息分发到各分中心。

2 数据接收方案

与数据传输方式对应，水资源监测数据的接收也分为省中心集中接收（方案 1 ）和分中心分别接收（方案 2）2 种方案，分析比较时以采用 GSM/ GPRS 通信方式为例。

2.1 省中心接收方案

2.1.1 连接方式

数据接收管理省中心和各分中心采用广域网设备连接到省水利专网；边界控制断面、供水水源地、取水口、地下水等信息采集站采用 GSM/GPRS模块连接到移动 GSM/GPRS 网络，然后通过 1 条SDH 电路（传输速率为 2 Mbit/s）和网络安全设备连接到数据接收省中心，省中心接收数据后再通过省水利专网将数据分发到对应的各数据接收分中心[5]。省中心接收方案的物理连接方式如图 1 所示。

图 1 水资源监测数据省中心集中接入方式示意图

2.1.2 信息流程

边界控制断面、供水水源地、取水口、地下水信息采集站的信息，通过移动通信的无线基站传输到 GSM/GPRS 网络，GSM/GPRS 网络通过与省水利专网在省中心的连接电路，将信息传输到水利专网上的数据接收省中心，省中心通过水利专网将数据分发到各分中心[5]。水资源监测数据省中心集中接入方式信息流程如图 2 所示。

2.2 分中心接收方案

2.2.1 连接方式

在分中心接收方案中，数据接收省中心、分中心采用广域网设备连接到省水利专网；边界控制断面、供水水源地、取水口、地下水等信息采集站采用 GSM/GPRS 模块连接到移动 GSM/GPRS 网络，然后通过多条 SDH（传输速率为 2 Mbit/s）电路和网络安全设备分别接入各分中心的水利专网[5]。水资源监测数据分中心分别接入方式的物理连接方式如图 3所示。

图 2 水资源监测数据省中心集中接入方式信息流程图

图 3 水资源监测数据分中心分别接入方式示意图

2.2.2 信息传输

在分中心接收方案中，边界控制断面、供水水源地、取水口、地下水等信息采集站的信息，通过移动通信的无线基站传输到 GSM/GPRS 网络，GSM/ GPRS 网络通过与省水利专网在各分中心的连接电路，将信息传输到水利专网上的各数据接收管理分中心，各分中心再通过省水利专网将收据汇聚到省中心。水资源监测数据分中心分别接入方式的信息流程如图 4 所示。

图 4 水资源监测数据分中心分别接入方式信息流程图

3 数据接收方案的分析比较

2 种水资源监测数据传输方案各有优缺点，具体分析比较如表 1 所示。

根据 2 种方案的比较分析，可以得到以下结论：

1）在采集站数据传输方式、省中心分中心数据接收方式、省中心分中心数据接收处理功能、依赖的网络环境、信息采集站运行管理等方面 2 种方案基本相同。

2）省中心、分中心的数据接收，都是通过连接在计算机局域网内的数据接收终端接收和存储数据的，方案 1 是先集中传到省中心，再传到分中心；方案 2 是分别传到各分中心，再传到省中心。由于水资源数据量很小，水利专网的带宽为 2～8 Mbit/s，2 种方式都不会对数据的应用产生影响。

3）方案 1 中，与 GPRS 网络连接的物理线路及设备，都只需要 1 套，相应的线路租用费用也只有1 份，日常所需的运行维护也只有省中心 1 处。而在方案 2 中，与 GPRS 网连接的物理线路及设备，每个分中心都需要 1 套，相应的线路租用费用也是每个分中心 1 份，日常所需的设备运行维护也是每个分中心都有，这对各分中心的日常运行管理来说，是不小的负担。因此，从设备配置，专线租用费用，日常运行管理维护所需的人力、物力等方面来说，方案 1 具有明显的优势。

4）方案 2 具有信息采集站扩充能力较强的优点。

通过比较综合来看，水资源监测数据省中心集中接收方式具有较明显的优势，建议采用。在实际应用中如果站点很多，当 1 条 2 Mbit/s 的电路无法满足需求时，可以采用扩充电路带宽的方法解决。

表 1 水资源监测数据传输方案分析比较表

以已经在建设的江苏省水资源管理信息系统一期为例，将建设 4 300 多个监测站，其中地表水取水监测站近 1 600 个，地下水取水监测站 2 200 多个，地下水位监测站 500 个。一期系统将建设 1 个省中心、13 个市级分中心和 26 个县级分中心，通过在省中心建立 CDMA 专线，所有遥测站点的数据通过CDMA 无线网络和专线，首先发送到省中心，然后由省中心通过省水利专网分发到各个分中心，这样的方式，既大大减少专线建设和运行的费用，也能确保各分中心获取数据的实时性[6]。

4 结语

水资源监测站点除了边界控制断面、供水水源地、取水口、地下水，还包括入河排污口、水功能区和灌区等监测站点，站点数量多，分布范围广，水资源监测数据采集与传输是水资源管理系统的基础，也是保证整个水资源管理系统稳定可靠运行的关键点之一。在考虑监测数据传输接收方案时，要综合考虑系统运行管理的方便和成本的经济，另外，在选择无线传输网络服务供应商时，无线传输网络的覆盖范围和信号强度等也要加以考虑，且需要预先做好调研。只有这样，才能保证建成后的数据采集传输系统既经济实用，又能长期稳定可靠地运行。

[1] 王浩，蒋云钟，石玉波，等. 国家水资源管理系统项目建议书[R]. 北京：中国水利水电科学研究院，航天信息股份有限公司，2010: 1.

[2] 中华人民共和国水利部. 省（自治区、直辖市）水资源管理系统建设基本技术要求[S]. 北京：中华人民共和国水利部，2008: 1-2.

[3] 中国水利水电科学研究院，水利部水文局（水利信息中心）. 流域水资源管理系统建设基本技术要求[S]. 北京：水利部水文局（水利信息中心），2011: 1.

[4] 蒋云钟，丁强，朱庆平，等. 水资源管理信息系统及相关技术标准[S]. 北京：水利部水资源管理司，水利部人力资源开发中心，2007: 64-65.

[5] 冯永勤，孙京忠，符伟杰，等. 安徽省水资源管理系统实施方案[R]. 合肥：安徽省水文局，2010: 45-50.

[6] 张建云，刘九夫，吴永祥，等. 江苏省水资源管理信息系统一期工程初步设计[R]. 南京：南京水利科学研究院，2009: 53-60.

Scheme of Data Transmission in Water Resources Management System at Provincial Level

FU Weijie1,2, FENG Yongqin3, LI Wanxiang4, WANG Yan1,2, LI Hui1,2
(1. Nanjing Automation Institute of Water Conservancy and Hydrology, the Ministry of Water Resources, Nanjing 210012, China;2. Hydrology and Water Resources Engineering Research Center for Monitoring, the Ministry of Water Resources, Nanjing 210012, China; 3. Jiangsu Provincial Hydrology and Water Resources Investigation Bureau, Nanjing 210029, China; 4. Honghe Branch of Yunnan Hydrology and Water Resources Bureau, Honghe 661100, China)

The article discusses two typical transmission schemes of monitoring data in water resources management system at provincial level. The two schemes are analyzed and compared from reception mode and physical circuit. It shows the advantages and disadvantages of the schemes and puts forward the proposal projects. It provides reference for design and construction of information collection and transmission in water resources management system at provincial level and similar system.

water resources management system; provincial level; monitoring data transmission; data receiving; data center of province; branch data center; information flow

TV21

A

1674-9405(2015)03-0022-04

2014-11-03

中央级公益性科研院所基本科研业务重点基金项目（Y913016）

符伟杰（1969－），男，江苏常熟人，高级工程师，主要从事水利信息化系统研究、设计和开发工作。