方案案例雨量、水位水情自动测报系统.doc

水情自动测报系统简介水情自动测报系统水情自动测报系统是一种采集某一流域雨量、水位等水文气象信息的实时系统。它能将某一流域或区域内的水文气象参数在短时间内传递至决策机构，以便进行洪水预报和优化调度，减少水害损失，提高水资源的利用率。系统运行的基本流程如图1所示：（1）遥测站自动实时采集、暂存和发送水情数据；（2）中心站实时接收遥测数据,并进行存储、打印及数据处理；（3）中心站能及时对洪水过程进行预报,做出防洪调度方案；（4）系统可与用户其他监控、管理计算机管理系统交换信息。因此系统的设备硬件选型及通讯方式的确定是水情自动测报系统能否安全运行的重要的组成部分。图1 水情自动测报系统运行流程水情自动测报系统一般由中心站和遥测站组成。而在超短波数据通信系统中，远距离信号传输往往中途需要中继站转发，因此还需要设置超短波中继站。 遥测站：主要完成对水文气象参数传感器数据的采集、存储并通过超短波电台或卫星发射平台等通信设备向中心站（或中继站）传送数据,一般安装在野外用来监测此地的雨量、水位等。它一般由测控系统（包括雨量传感器、水位传感器等传感器）、通信机部分、供电部分等组成。采用自报方式发送数据。 中继站：是遥测站与中心站通信有障碍时用来中继无线信号的，通常安装在野外和高山。中继站一般由测控系统、通信机部分、供电部分等组成。 中心站：是用来接收遥测站（或经中继站转发）传送来的数据，并可对数据进行存储、处理、显示和分析，通过数据库和应用软件实现防汛调度需求。中心站由接收天馈线、无线接收机（电台）、计算机等组成。中心站计算机采用局域网系统,包括前置机、工作站和服务器。前置机主要是接收和处理数据,并把数据以共享的方式提供给工作站进行洪水预报,服务器主要是存储和管理数据。工作站安装有洪水预报软件，通过读取前置机的实时数据进行实时洪水预报。中心站计算机网络图见图。大坝管理信息系统图见图。图 中心站计算机网络图图 大坝管理信息系统图作为最理想的偏远地区及大范围多路数据通信方式当属卫星通信。随着卫星通信的新发展，在提高卫星通信的利用率，降低卫星通信的成本，满足不同业务方面，出现了许多新技术，构成了一些新型的卫星通信网络。常用水文数据遥测的卫星有两种：Inmarsat卫星通信和Vsat卫星通信。这两种卫星通信方式在水情自动测报系统中的应用比较见表1：表1 卫星方案比较通信系统比较内容Inmarsatvsat通信频段采用L频段，频率为1.5/1.6GHz，对雨、雾衰减非常小，可忽略不计。采用C或Ku频段，C频段为4/6GHz，Ku频段11/14GHz，C频段地面干扰严重，Ku频段雨雾天气衰减大，雨衰严重。恶劣天气无法正常工作。可靠性空间段：4颗主用卫星，7颗备用卫星；卫星地面站：全球三十多个卫星地面站；用户终端：近五十种，可互换使用。空间段：单星运行；用户终端：各厂家终端不能互换。故障率较高。投资对比用户不需担心卫星及卫星地面站的建设，一次性投资少，用户终端约为3500美元（Inmarsat-C）。无土建空间段月租费高，如亚太一号卫星，36MHz带宽卫星资源年租金约180万美元。用户终端价格高，主站设备约一百万美元，小站价格在8000-10000美元不等。土建(须在遥测站征地建房)并且安装、维护费用高。收费对比按使用量收取通信费用，没有月租金。安装及维护费用少。每年通信费用约壹万五仟元。不管是否使用，按月租费收取。每年通信费用约五万元。建设速度用户购买终端并登记入网便可使用。需要总体设计，设备选型、频率租用申请、建站许可证、站址勘测、基建、设备安装调试等 设备比较用户终端体积小，主机如一本字典，天线象警车上的警灯。重量轻，主机1.3kg，天线0.75kg。遥测站终端设备可组成一体化封闭式结构装入合金筒内，筒外屏蔽，即可防雷，又便于运输、安装和维护。主站天线直径一般为9-11米，小站天线直径一般为2.4-4.5米(C频段)和1.2-1.8米（Ku频段），主机体积较大，对环境要求高，需要建机房及经常性维护。应用领域水文监测；地震监测；环境监测配电系统监测；输油、输气管道监测航标、浮标监测电话、传真、数据通信、可视图文、会议电视等业务。一般用于解决各行业、部门专用通信网的通信问题及传输数据量大的领域。通过上述比较，可以看出Vsat卫星通信用于水情自动测报系统有一定的缺陷。因为Vsat卫星通信有严重的雨衰，经映秀湾Vsat卫星水情自动测报系统工程实际比测，当降雨量25mm/h时，Vsat卫星通信中断。Vsat终端设备和天线体积大，易遭雷击，设备功耗高，需大容量蓄电池和太阳能光板，因此每个遥测站必须建房，必须修建牢固的混凝土天线基座，必须建立避雷针及敷设接地网。土建工程量大并且费用高。但Vsat卫星通信系统优点是传输数据量大，速度快。其优点用于计算机网络联网是适宜的，可是对于水情测报遥测站数据量较小的数据传输，无法发挥其作用。Inmarsat卫星通信的优点在于无雨衰、功耗低，终端设备体积小；遥测站仪器设备一体化，防雷击性能强，无需土建，无需敷设接地网，便于安装、维修。Inmarsat卫星组网图4。图4 Inmarsat卫星组网图5为数传终端（RTU）、蓄电池组、太阳能电池板。图6为感应式数字水位传感器。感应式数字水位传感器现场安装图如图7。图5 数传仪（RTU）外观图图7 水位传感器图6 TC-401水位传感器图8 雨量遥测站拓扑图图9 雨量水位遥测站拓扑图雨量遥测站拓扑图见图8，雨量水位遥测站拓扑图见图9。Inmarsat水情测报系统见图10。7太原理工天成科技股份有限公司图10Inmarsat水情测报系统水情测报系统分析软件具有功能强大、操作简便、安全性强等特点。可以实现动态实时雨量、水位表显示，开放式数据报表编辑、管理、打印输出功能、系统运行状况数据记录、越限报警、强大的图形图像显示功能、网络数据访问、浏览。软件具有远程数据通信的功能，可以建立防汛综合调度系统，自动收取各地区分中心遥测系统的数据。总之，水情自动测报是采用现代科