基于4G/5G北斗三号短报文终端的山洪灾害预警系统方案

一、方案概述
山洪是指山区溪沟中发生的暴涨洪水。山洪具有突发性，水流集中流速大，冲刷破坏力强，水流中夹带泥沙甚至石块等特点。常造成局部性洪灾，一般为暴雨山洪，融雪山洪，冰川山洪等。近些年，我国的甘肃舟曲、四川映秀、云南巧家县等地区都发生了大规模的山洪灾害，给人民群众造成了无以弥补的损失，用血的教训说明了山洪灾害监测预报系统建设的势在必行。
《全国山洪灾害防治规划报告》由国务院有关部门根据职能分工分别组织实施，计划2010年，在山洪灾害重点防治区初步建立以监测、通信、预报、预警等非工程措施为主并与工程措施相结合的防灾减灾体系。到2020年在山洪灾害重点防治区全面建成非工程措施与工程措施相结合的综合防灾减灾体系，在山洪灾害一般防治区建立以非工程措施为主的防灾减灾体系，使山洪灾害防治能力与山丘区全面建设小康社会的发展要求相适应。
二、系统组成
山洪灾害监测预警系统由雨水情自动监测站、监测预警平台、预警广播系统三部分组成。
本方案旨在通过对系统通信组网的改造（采用4G/5G为主、北斗卫星为辅的双信道方式），以提高系统运行的可靠性和畅通率，满足水文精确预报的需要，确保水库防汛安全、雨水情监测及预警广播发挥综合效益。
感知层：实时感应山洪灾害预警系统各种监测参数传感器的状态，如地下水位、土壤含水率、土压力、雨情等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感应设备可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。
平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。
应用层：开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。
三、系统功能
1.多信道通信
公网通信：支持4G/5G公网通信，支持同时向3个以上数据中心（省、市、县）上报；
卫星通信：支持北斗三号短报文通信，单条报文最大长度不小于1000个汉字。支持向数据中心上报数据；
本地组网：支持窄带多跳自组网，可兼容传感器数据上报和本地报警发送。
2.雨水情全要素动态感知
雨量采集：支持翻斗式雨量计接入，多种分辨率可设；
水位采集：支持雷达/气泡/压阻/浮子/超声波/无线电子水尺等多种水位传感器接入；
位置采集：具有北斗三号RNSS定位功能。
3.预警数据自动推送
山洪监测北斗公网遥测终端机内置现地预警阈值算法，具备雨量和水位数据预警值自动报警功能。
雨量报警：支持5个时段2个级别以上报警阈值，具有准备转移、立即转移两级报警；
水位报警：具备水位和上涨速率报警功能，具有注意安全、准备转移、立即转移三级报警。
4.一体化集成设计
采用一体化集成设计，公网传输模块、北斗短报文模块、自组网模块、定位模块及天线全部内置于主机，易安装、易维护。
四、方案价值
针对山洪灾害监测中野外监测点多处于山区，需无人值守的固有特点，采用4G/5G为主、北斗卫星为辅的双信道方式，直接通过北斗卫星通信信道传输监测数据，不受地面基建设施的影响。为山洪灾害监测预警工作提供了一种全新的解决方案和使用途径，定将发挥更大的社会效益。