關(guān)鍵詞：洪水預(yù)警報(bào)；通訊保障；措施

 

A Probe into Communication Security and Information Assurance forFlood Warning&Forecasting System of Jin River Basin

Abstract:According to present situation and network communication framework of?ood warning and forecastingsystem of Jin River basin,the paper raises data communication protective barrier construction measures of establishingcompound communication network,maintenance network for emergency and distributed data storage,withconsideration on existing problems of single means and orphaned data storage of data communication.All these willoffer reliable information support for?ood control command,decision-making and dispatching.

Keywords:lood warning and forecasting;communication security;measures

 

前言

泉州市地處福建東南沿海，境內(nèi)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，易受臺(tái)風(fēng)暴雨洪水襲擊，洪澇災(zāi)害十分頻繁，境內(nèi)晉江流域?qū)偕絽^(qū)性河流，源短流急，洪水暴漲暴落，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。由于地理氣候的特殊性，泉州市于上世紀(jì)90年代開始著手建立洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)，到目前為止共建有遙測站點(diǎn)113個(gè)（其中水位雨量站53個(gè)、水位站5個(gè)、雨量站55個(gè)），中繼站點(diǎn)9個(gè)。晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)的建立，大大提高防汛信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，增強(qiáng)泉州市防災(zāi)抗災(zāi)能力，為泉州市的防汛數(shù)字化、信息化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測晉江流域和全市大中型水庫、沿海潮位的實(shí)時(shí)雨水情況，及時(shí)反映局部區(qū)域降雨范圍、強(qiáng)度及水位漲落變化，為防汛指揮調(diào)度提供了大量實(shí)時(shí)信息，最大限度減少洪澇災(zāi)害損失。

1　概況

晉江流域洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)是泉州市防洪減災(zāi)工作的重要非工程措施之一，該系統(tǒng)應(yīng)用遙測、無線通訊和計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)實(shí)時(shí)完成雨量、水位等水文參數(shù)的自動(dòng)收集、處理，達(dá)到快速準(zhǔn)確地掌握水、雨情信息。系統(tǒng)采用超短波構(gòu)架通訊網(wǎng)絡(luò)，遙測站點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼站，中繼站經(jīng)過區(qū)號(hào)、站址的甄別，過濾非法信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)符合條件的站點(diǎn)信息，中心和分中心站根據(jù)需求分別接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信息。

2　數(shù)據(jù)

通訊存在問題晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)在歷年防抗臺(tái)風(fēng)暴雨和洪澇災(zāi)害中發(fā)揮了重要作用，增長了洪水災(zāi)害預(yù)見號(hào)、站址的甄別，過濾非法信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)符合條件的站點(diǎn)信息，中心和分中心站根據(jù)需求分別接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信息。晉江流域洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)。為各級(jí)防汛部門科學(xué)調(diào)度提供科學(xué)準(zhǔn)確的信息，但其單一的通訊手段，以及數(shù)據(jù)的相互獨(dú)立影響數(shù)據(jù)的時(shí)效性和一致性。

2.1　通訊手段

單一晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)采用超短波1種通訊方式傳輸遙測站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，由遙測站、中繼站、中心或分中心站形成1條通訊鏈路，中繼站用廣播的方式傳播數(shù)據(jù)信號(hào)。在這種組網(wǎng)方式中中繼站是橋梁，起著承接的作用，若中繼站故障將引起數(shù)據(jù)成片區(qū)域的丟失，因此中繼站有效穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，但由于中繼站的特殊要求，其選址往往在偏遠(yuǎn)高山，交通不便。影響了維護(hù)及時(shí)性。在多年運(yùn)行中，中繼站的運(yùn)行質(zhì)量一直威脅著系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定，特別是在臺(tái)風(fēng)暴雨期間，搶修難度大、時(shí)間長，大大減弱了數(shù)據(jù)信息獲取的時(shí)效性。

2.2　數(shù)據(jù)存貯

孤立晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)中心站與分中心站分別從中繼站廣播的數(shù)據(jù)中接收各自所需的信息，經(jīng)過分析、判別等處理后進(jìn)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，中心站、各分中心站、接受站點(diǎn)之間沒有建立通訊線路連接，各地?cái)?shù)據(jù)庫相互獨(dú)立，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，協(xié)同工作，數(shù)據(jù)資源不能充分利用，當(dāng)中心站或分中心站發(fā)生故障，恢復(fù)正常后故障期間的數(shù)據(jù)將丟失，即使其他中心站或分中心站存有所需的數(shù)據(jù)；而由于數(shù)據(jù)的獨(dú)立存貯，各級(jí)接收的數(shù)據(jù)因信道干擾或軟件出錯(cuò)產(chǎn)生的差錯(cuò)數(shù)據(jù)無法及時(shí)比對(duì)加以修正，導(dǎo)致各級(jí)系統(tǒng)顯示信息不一致的現(xiàn)象。

3　構(gòu)建數(shù)據(jù)通訊保護(hù)屏障措施

為確保數(shù)據(jù)信息安全可靠獲取，應(yīng)從通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)存貯備份、維護(hù)搶修等多方面入手，構(gòu)建數(shù)據(jù)信息保護(hù)屏障。

3.1　構(gòu)建復(fù)合通訊網(wǎng)絡(luò)

3.1.1　通訊方式比較

目前應(yīng)用于遙測系統(tǒng)的通訊方式主要有超短波、GSM、GPRS、PSTN、衛(wèi)星等多種通訊方式[1]，遙測通訊方式特性對(duì)比。

（1）超短波通訊是利用載波調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)信息。優(yōu)點(diǎn)是信道穩(wěn)定，基本不受天氣影響，技術(shù)成熟，設(shè)備簡單易于配套，投資省，建設(shè)周期短；缺點(diǎn)是有同頻干擾問題，在山區(qū)及遠(yuǎn)距離傳輸需建設(shè)衛(wèi)星，建設(shè)成本較高低低低高通訊質(zhì)量一般，有較好，有擁好好一般，同頻干擾擠阻塞問題有雨衰獨(dú)立性好，自建較好，較好，較好，好，自網(wǎng)絡(luò)公網(wǎng)公網(wǎng)公網(wǎng)建網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)用無低低低高職守功耗較高低低低高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)自行維護(hù)，運(yùn)營商運(yùn)營商運(yùn)營商一定的維修量大負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)維護(hù)量設(shè)備費(fèi)用低低低低高野外高山中繼站，易受雷擊，維護(hù)管理不便。

（2）GSM屬于排隊(duì)通訊方式，不需要建立端到端業(yè)務(wù)通道的業(yè)務(wù)，具有覆蓋面較廣、投資低、防雷性好、不受距離和地形限制、系統(tǒng)建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是存在盲區(qū)，GSM短信息通訊屬于排隊(duì)通訊方式，存在網(wǎng)絡(luò)阻塞和丟失問題。

（3）GPRS為通用無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接，優(yōu)點(diǎn)是通訊質(zhì)量好，傳輸速率高，適用于地形復(fù)雜地區(qū)；缺點(diǎn)通訊費(fèi)用較高，功耗相對(duì)GSM大。

（4）PSTN有線通訊組網(wǎng)方式是利用電信部門的公用電話線或是自己架設(shè)的專用線路。其通訊質(zhì)量和可靠性比較高，采用PSTN組網(wǎng)，設(shè)備簡單，價(jià)格低廉；缺點(diǎn)是受電話呼損率影響，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較差。

（5）衛(wèi)星通訊方式的優(yōu)點(diǎn)是衛(wèi)星技術(shù)先進(jìn)、通道質(zhì)量好、傳輸速率高、不受距離和地形限制、覆蓋面非常廣泛，不存在盲區(qū)；缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用非常昂貴。

3.1.2　建立穩(wěn)定通訊網(wǎng)絡(luò)晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)

多年的運(yùn)行情況表明采用單一的通訊信道很難保證數(shù)據(jù)信息的連續(xù)穩(wěn)定獲取，在數(shù)據(jù)通訊上應(yīng)選擇多種通訊方法、復(fù)合組網(wǎng)的形式，通訊方式的選擇結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，主要考慮以下方面：

（1）超短波通訊應(yīng)用于晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)已有10多年，從多年的運(yùn)行情況來看，同頻干擾問題已得到有效解決，且信號(hào)傳輸穩(wěn)定，誤碼率符合通訊方式第2期陳謀育：晉江流域洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)通訊與信息保障探討71通訊要求；超短波通訊網(wǎng)絡(luò)屬于自建系統(tǒng)，獨(dú)立性好，通訊網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)都由自己掌控，信息傳輸流程一目了然，不受制約，同時(shí)多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)積累，無論在系統(tǒng)使用或維護(hù)上都已得心應(yīng)手。

（2）GPRS的實(shí)時(shí)在線、高速傳輸、快捷登錄符合遙測系統(tǒng)快速及時(shí)的特點(diǎn)，隨著移動(dòng)通信部門網(wǎng)絡(luò)基站不斷建設(shè)，GPRS信號(hào)已基本覆蓋全市，資費(fèi)也不斷下調(diào)，適合應(yīng)用在晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)中。

（3）目前全市大中型水庫庫區(qū)都建有接收站，負(fù)責(zé)接收庫區(qū)站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行存儲(chǔ)，而電信部門的寬帶業(yè)務(wù)也都已經(jīng)發(fā)展到各水庫，可以利用庫區(qū)接收站和電信寬帶線路實(shí)現(xiàn)庫區(qū)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸。因此選擇超短波、移動(dòng)GPRS和電信PSTN寬帶業(yè)務(wù)作為通訊方式。在組網(wǎng)形式上從站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送方式分為超短波和GPRS 2個(gè)方面，超短波方式組網(wǎng)要盡量避免通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)，減少對(duì)中繼的依賴，提高信息傳送穩(wěn)定性（如潮位站點(diǎn)位于沿海，地勢平坦，基本無阻擋，可通過超短波直接傳送至中心或分中心站；水庫站點(diǎn)可以發(fā)送到各自庫區(qū)接收站，通過電信寬帶送出數(shù)據(jù)）；GPRS組網(wǎng)方式通過移動(dòng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)組成GPRS專網(wǎng)，隔離外部干擾。系統(tǒng)通訊組網(wǎng)。潮位站潮位站……遙測站遙測站遙測站……遙測站遙測站遙測站……水庫接收站水庫接收站水庫接收站GPRS中繼站超短波超短波寬帶中心站、分中心在工作體制上，超短波仍然沿用自報(bào)式體制，即遙測站點(diǎn)所采集數(shù)據(jù)有增量變化就進(jìn)行傳送；GPRS采用定時(shí)報(bào)送加閥值加報(bào)體制，即一般情況下遙測站按照一定的時(shí)間間隔（如10、30 min或1 h，可隨時(shí)設(shè)定）定時(shí)打包發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)采集參數(shù)變化超過設(shè)定閥值時(shí)（暴雨或超警戒水位情況）立即發(fā)送所采集到的信息。超短波、GPRS同時(shí)運(yùn)行，數(shù)據(jù)經(jīng)2個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)傳送，中心、分中心分別接受，數(shù)據(jù)接收存貯時(shí)間以站點(diǎn)信息時(shí)標(biāo)為準(zhǔn)，因?yàn)檎军c(diǎn)用1套傳感器采集參數(shù)，只是通過超短波和GPRS這2個(gè)通訊信道分別傳數(shù)，所以超短波數(shù)據(jù)庫和GPRS數(shù)據(jù)庫擁有時(shí)間相同、參數(shù)一致的數(shù)據(jù)，超短波數(shù)據(jù)庫作為主數(shù)據(jù)庫，GPRS數(shù)據(jù)庫作為備用數(shù)據(jù)庫，當(dāng)前臺(tái)查詢終端發(fā)出查詢請(qǐng)求，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫響應(yīng)后首先從超短波數(shù)據(jù)庫中調(diào)取數(shù)據(jù)，搜索不到符合條件數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)到GPRS數(shù)據(jù)庫中搜索，補(bǔ)充超短波數(shù)據(jù)庫中缺漏的數(shù)據(jù)發(fā)送給前臺(tái)查詢終端。

3.2　構(gòu)建數(shù)據(jù)分布式存貯

為增強(qiáng)整個(gè)晉江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)的健壯性，中心站、各分中心站、接收站點(diǎn)要建立起一條高速數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)他們之間互通互聯(lián)、互為備份，達(dá)到數(shù)據(jù)的分布式存貯，形成數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡(luò)，防止中心站、各個(gè)分中心站、接收站點(diǎn)系統(tǒng)崩潰后數(shù)據(jù)的丟失。在通道物理連接方面可以考慮專線或互聯(lián)網(wǎng)連接，專線費(fèi)用昂貴但速率、安全性高；互聯(lián)網(wǎng)不需專門線路鋪設(shè)費(fèi)用，容易實(shí)現(xiàn)，但易受攻擊。目前中心站與各分中心站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)專線互聯(lián)，其他接收站點(diǎn)可通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，但要加強(qiáng)安全措施系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡(luò)連接如。在數(shù)據(jù)傳輸方面重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的智能性、冗余性、一致性、安全性，通過建立下載列表、設(shè)立信息時(shí)標(biāo)、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全措施實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)功能：分中心站數(shù)據(jù)庫專線互聯(lián)網(wǎng)…………其他接收站數(shù)據(jù)庫中心站數(shù)據(jù)庫

（1）建立下載列表，按照安全、高效原則制定站點(diǎn)下載源的優(yōu)先次序。中心站、分中心站專線互72水利信息化2010,(2)聯(lián)，安全性高。中心站存貯完整的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，分中心站存儲(chǔ)區(qū)域性數(shù)據(jù)，其他接收站點(diǎn)存貯數(shù)據(jù)量最少，從數(shù)據(jù)從屬關(guān)系來看，其他接收站點(diǎn)的存貯數(shù)據(jù)是分中心站數(shù)據(jù)的子集，而分中心站的存貯數(shù)據(jù)是中心站數(shù)據(jù)的子集，因此中心站的下載優(yōu)先次序?yàn)橄确种行恼竞笃渌�接收站，分中心站下載優(yōu)先次序?yàn)橄戎行恼竞笃渌�接收站，其他接收站點(diǎn)下載優(yōu)先次序?yàn)橄确种行恼竞笾行恼尽?/div>