水文远程监控系统的研究与实现

发布时间：2020-09-15 19:03

　　随着科学的进步和经济的发展,人类加剧了对自然资源的破坏,导致洪水的频繁发生,给社会和人民带来的损失是无法估量的。准确及时的洪水预测对洪水预报、洪水实时调度以及水资源的合理调度起着非常关键的作用,而洪水预测的准确性取决于两点:数据集的准确性和预测模型的性能。水文远程监控系统它是防汛抗旱前的基础工作,在防汛抗旱工作中扮演着着千里眼的角色。它的质量与效率会对水文数据采集工作的准确性和实时性产生很大的影响,最后间接影响到防汛抗旱决策的科学性。在新的科技革命和经济社会迅猛发展的带动下,我国对水文信息的采集工作、水文监测的方式以及水库控制系统中设备的控制提出了更多的要求。落后的有线通信传输方式满足不了远程水文监测系统对稳定、及时、准确的要求。本文所研究的水文远程监控系统采用GPRS无线网络通信方式实现远距离的数据传输,并且通过人工神经网络方法对水库水位做预测分析,并将预测结果应用于水库闸门控制系统,实现水库对洪水的调度。主要工作如下:(1)本文通过分析水文监测系统的需求,结合GPRS技术的特点和网络结构,选用GPRS通信技术实现水文数据的定时采集与上传。(2)在远程控制中心通过组态软件将采集到的水文数据及设备状态进行实时显示,实现水文数据的监测与报警。(3)在水位预测方面,选用人工神经网络GRU模型对水位进行预报,通过弹性网正则化方法改进GRU网络模型,利用采集到的时序水文数据对模型进行训练,并达到了洪水预测精度要求。(4)在水库监控站的设计中,以可编程控制器PLC为核心,实现了对闸门自动和手动控制。并且设计了闸门的应急模式,根据对水位预测结果的分析,实现对未来水位的调节,达到了预洪的目的。
【学位单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P335
【部分图文】：

分组交换业务,通道,数据部分

南昌航空大学硕士学位论文第 2 章系统结构设计及相关知识PH 值，含氧量等信息的传感器，为系统提供额外的扩展能力，进而满足系统功能升级的需求。因此，采用 GPRS 网络来实现水文远程监控性价比非常高。2.1.2 GPRS 网络结构为了实现 GPRS 网络，在传统的 GSM 网络中引入分组控制单元（PCU）、服务 GPRS 支持节点（SGSN）和网关 GPRS 支持节点（GGSN）[17,18]。同时，对原有的一系列功能实体进行了软件升级。GPRS 系统中引入新的网络单元通常分两部分：无线部分和数据部分。GGSN 属于完全属于数据部分，SGSN 属于无线部分与数据部分公共单元，PCU 属于无线部分。下面主要介绍 GPRS 网络中新增的网元如图 2-1。

模型图,数据访问,模型,场总线

南昌航空大学硕士学位论文第 2 章系统结构设计及的其他总线系统集成，它是一种跨供应商的技术，可以基本上实现与传统场总线技术的无缝连接，从而保护用户的投资。因为现有系统的部件可以何改变的应用到 PROFINET 系统。它是一个完整的通信标准，能够满足在业中对于网络通信的所有要求。PROFINET 数据访问 OSI/ISO 模型如图 2-

层次结构图,层次结构,网络通信协议,通信协议

南昌航空大学硕士学位论文第 2 章系统结构设计及相关知识式。通信协议应当明确规定通信中的帧格式、数据发送顺序以及底层电气设备规范，这里着重讲 TCP/IP 网络通信协议[28-30]，如图 2-3 所示。TCP/IP 网络通信协议中 IP 是分组交换协议，作用在于把各种数据包准确无误的传递给对方。TCP 是传输控制协议，作用在于确保数据安全送到。TCP/IP 通信协议使用层级结构，自顶而下分为应用层、传输层、网络层和链路层，上层协议使用下层协议提供的辅助。

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