晨林水库大坝安全监测系统设计

PAGE庆邯县晨林水库大坝安全监测系统设计前言晨林水库位于xx庆邯以西。该坝址以上控制面积62.8km2，总库容3910万m3，是一座具有防洪、灌溉、养殖、旅游、供水等综合效益重点中型水库。该工程建于1962年9月，89年12月竣工，后历经续建加固达现今规模，由于建设之初历史条件和施工水平有限，工程存在诸多影响安全运行因素，通过安全鉴定，属于病险水库，被国家计委、水利部投资加固项目。晨林水库大坝安全监测系统工程，包括两个方面内容：（1）大坝安全监测，（2）水情自动测报。大坝安全监测系统工程网络建立，根据实地勘察，依据设计书，晨林水库建有主坝。监测项目有坝体渗压、渗透流量以及大气压力、坝体温度，库区拟设遥测雨量站2处、主坝处水位雨量站1处。大坝安全监测系统数据采集通过485总传输至监测中心，水情自动测报超短波信道传输至监测中心（设在办公楼内），由计算机进行数据处理、存储、分析、洪水预报、建立各种表格。图如下：网络晨林水库大坝监测系统网络图第一章大坝安全监测系统技术设计方案1．1监测项目和测点布置监测项目和测点布置依照设计报告，在大坝设坝体渗压力观测点10处，具体分布详见设计图纸。1．2系统设计原则和依据1．2．1系统设计原则根据《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）、《土石坝安全监测资料整编规程》（SL69-96），《混凝土大坝安全监测技术规范》（SDJ336-89）等国家或行业技术标准的要求，系统设计原则为：从水库大坝的实际需要和其重要性出发，完善必要的监测项目和仪器，实现监测参数自动采集，以满足大坝安全运行和管理的需要。因此必须采用耐用、实用、低故障率、高可靠性，并经过长期现场考验的监测系统及仪器设备，选用设备应能够保证在恶劣气候条件下的可靠监测。自动监测数据应连续、准确、完整。系统功能应包括数据采集、数据传输、数据处理和分析等。大坝安全监测系统应具有先进性，要在技术性能上达到国际先进水平，在国内具有领先地位，且操作简便。应兼顾原有的安全监测设施，在此基础上更新改造，使系统经济、合理、实用。充分考虑防潮、防雷、抗干扰等技术措施，把由于自然、人为因素造成的系统损坏降至最低。数据处理和分析软件简单使用，功能齐全，操作简单，提供用户级中文图形操作界面。同时根据水库的实际需求，满足其它参量的人工数据入库，实现资料整编。1．2．2系统设计依据大坝安全自动监测系统设计依据主要有：水利部〈土石坝安全检测技术规范〉（SL60-94）水利部〈土石坝安全监测资料整编规程〉（SL169-96）水利部〈硂大坝安全监测技术规范〉（SLJ336-89）水库业主单位提供的相关技术文件、资料和图纸国家或行业网络、通信、弱电工程技术的规范、规程和规定设备厂商提供的技术资料1．3系统建设需求及分析大坝安全监测系统布设渗压管10处：通过10个渗压管监测大坝的渗流量的，在坝0+075断面4处渗压采用自动监测，通过气温计监测现场大气温度，通过气压计对坝体表面气压监测，自动采集现场数据信息通过有线传送到水库监测中心。大坝渗流压力通常是通过对按照规范所要求分布的大坝测压管中的水位或对大坝浸润线的水压力的监测确定大坝的渗流场变化。大坝具有的各测压管或浸润线应长期运行正常，布置合理。大坝渗流监测设备应根据不同的观测目的、土体透水性、渗流场特征及埋设条件等，选用测压管渗压计，一般情况为：作用水头小于20米的坝，渗透系数大于或等于10-4cm/s的土中，渗压力变幅小的部位，监视防渗体裂缝等，宜采用测压管。作用水头大于20米的坝，渗透系数小于10-4cm/s的土中，观测不稳定渗流过程以及不宜埋设测压管的部位（如铺盖或斜墙底部、解除面等），宜采用振弦式孔隙水压力计，其量程应与测点实有压力相适应。1．4大坝安全监测系统总体设计根据系统需求，晨林水库大坝安全自动监测中心设在水库管理处。大坝或周边岸堤的渗压监测站数据通过485总线传输至中心。主要设计特点为：采用北京燕禹101智能终端（下文简称RTU）,其采用美国核心技术,构成本系统中大坝现场的大坝安全监测站系统所监测的对象是由于大坝上下游水位差产生的渗流量，主要为渗流压力（还可以包括渗流量及其水质）的监测。根据本系统设计要求，本系统将通过均匀分布的测压管实现对大坝渗流场的监测。因此建议本系统采用采用在测压管内放置投入压力式水位传感器的方式，通过测量测压管水位实现渗流监测；该传感器应智能化，包括内含温度传感器实现温度自动补偿。大坝安全自动监测系统中心站设置在水库管理处。主要由系统实时监控计算机、可选的中心站计算机局域网及相关其它工作站和数据服务器及运行在系统实时监控计算机中的大坝安全监测管理软件等组成。负责通过485总线对水库大坝及各相关副坝渗压监测站进行实时数据采集，并对数据进行相关处理。监测站将根据系统测控需求，通过投入式压力水位计采集现场相关数据，并发送给相应中心站。基于RTU的渗压监测站及其数量将根据被监测的渗压管数量及渗压管分布情况进行布设。布设中应考虑的技术条件为：经由1台RTU的串行端口（RS485）的DX120渗压计数量4个。每条RS485总线长度不大于1.0公里。如果本系统实际情况和各渗压孔分布情况及距离在允许范围之内，并通过在实际项目建设操作中对现场RTU分布设计，建议在本系统中只考虑建立一个基于RTU的渗压监测站。RTU通过电缆(RS485总线)与分布在大坝不同断面的测压管中的压力式水位传感器进行连接,采集现场渗压参数。RTU将对采集的数据进行预处理，并根据传输体制要求，将数据传送至水库管理处中心站。测压管除已随坝体填筑埋设外，一般可在土石坝竣工后、蓄水前用钻孔埋设。测压管宜采用镀锌钢管或硬塑料管，一般口径不大于50mm。测压管的透水段，一般长1~2米，当用于点压力监测时应小于0.5米，外部包扎足以防止周围土体颗粒进入的无纺土工织物，透水段与孔壁之间用反滤料填满。测压管水位监测宜采用投入式水位计，按照规范要求，两次测量误差应不大于2cm.测量渗压参数也可通过DX120渗压力计实现。系统通信组网方式可为:大坝安全监测站RTU与各传感器通过RS485总线方式进行连接，采集相关测量数据。构成监测站主体的RTU需要提供RS485接口。基于RTU终端的大坝安全监测系统支持各种远程数据通信组网方式。监测站RTU与系统中心站之间的通信组网方式可根据具体情况选择,采用有线方式(485总线)。1．5系统中心站及其功能大坝安全自动监测系统中心站设置在水库管理处。主要由系统实时监控计算机、可选的中心站计算机局域网及相关其它工作站和数据服务器、超短波无线电台、供电系统及运行在系统实时监控计算机中的大坝安全监测管理软件等组成。其主要功能包括：监测功能。（1）能根据系统选择的数据传输体制需求，接收来自下属监测站的数据，或主动召测下属监测站。系统数据传输体制可分为：应答式：由水库中心站发布召测指令，现场RTU接收指令、完成规定的测量和存储，并根据指令的要求将测量数据报送中心站。基于RTU终端的遥测系统能够支持上述各种数据传输方式。（2）能够对每支传感器设置其警戒值，如测值超过警戒值，系统能够以各种方式报警。能够实现修改系统配置、系统测试、系统维护等。（3）监测数据的采集方式应有：选点测量、巡回测量、定时测量等，并可在RTU上进行人工测读。显示打印功能。能够图示建筑物及监测系统的总貌、各监测项目概貌、监测布置图、过程曲线、监测数据分布图、监控图、报警状态显示等；显示系统连接的各传感器状态、参数；显示各监测站RTU的配置记录、工作状态；数据计算的结果；各类数据报表等；系统能对设定时段内监测数据进行列表、绘图。打印各种报表。打印分为定时打印、故障打印及召唤打印等工作方式。操作功能。在实时监控计算机上可实现监视操作、输入/输出、显示打印、报告现有测值状态、调用历史数据、评估运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况发出相应的音响提示；整个系统的运行管理（包括系统调度、过程信息文件的形成、进库、通信等一系列管理功能，利用键盘调度各级显示画面及修改相应参数等）数据存储、记录功能。建立和管理数据库，数据库的结构可根据需求灵活设置，具有完善的实时和历史测值的数据库管理能力。能够对接收的数据进行分析、归类、存档；自动将各种报警事件按时间顺序记录其发生的时间、内容和项目等，生成报警事件汇总表；按指定日期生成各种统计分析报表；记录重要监测量的变化趋势；自动记录与报警点有关的数据，当某一监测点变化趋势越限时，监测系统跟踪监测其相关测点的对应数值。综合信息管理功能。选配或接入大坝安全监测管理系统软件其它功能模块，具有包括在线监测、大坝动态的离线分析、预测预报、报表制作、图文资料、数据库管理和安全评估等功能。系统自检功能。系统具备自检功能，能够在实时监控计算机上显示故障部位及类型，为及时维修提供方便；系统在发生故障时，能以屏幕文字或声音示警。1．6大坝安全监测站及其功能大坝安全监测站通常设置在大坝现场，由负责现场数据的采集、控制、预处理及传输等工作的远程终端单元RTU、数据通信设备、相关传感器、供电系统等组成。监测站RTU将根据测控需求，通过所连接的传感器采集现场相关数据，进行预处理和现场存储，并发送给中心站。RTU通过电缆(RS485总线或模拟量输入接口)与分布在大坝不同断面的测压管压力式传感器和量水堰水位计连接。典型的方式是通过RS485总线方式连接。大坝安全监测站中主要设备是北京燕禹101智能终端型RTU，通过其建立的大坝监测站主要功能为：具有高可靠性和耐恶劣环境能力。构成现场监测站的RTU具有全防水的结构,适于在较大温差及高湿度环境条件下长期连续稳定运行，具有多级防雷击及强电感应荷载冲击的能力。时钟管理功能。RTU具有掉电保护和时钟功能，能按任意设定的时间启动进行单检巡测、选测和暂存数据。外接各种传感器。RTU能够接口各种传感器，能够根据所接入的传感器类型，配置不同的标准接口及附件，针对大坝安全监测能够对各种仪器，特别是水位计（包括差动电阻式、振弦式、温度参数等）实行激励和精确测量，并且能通过软件对传感器的各种漂移引起的误差进行修正。现场率定。RTU具有便携式计算机接口，只要接入一台装有标准操作系统和软件的便携式计算机就可以作为临时网络监控站,以允许操作人员进行现场检查、率定、诊断和系统的重新设置，且不会影响正常的数据采集和网络拓扑结构设置。数据采集和存储。构成现场监测站的RTU能够根据确定的参数、测控流程需求，独立地完成各传感器的数据采集，AD转换、预处理及计算、并将结果写进存储器（存储格式可依据需求而设置）；RTU应能够根据确定的记录条件，对各传感器实现巡检、选测、定时检测、连续监测及异常报警；RTU应能够按照需求，检测结果通过远程通信网报送系统中心站；RTU应能够采用较密集的采集周期进行数据采集，应能够按照设定的时间间隔或满足给定的条件进行存储和上传采集的数据。当检测到异常时，应能够主动向中心站发出警报，同时RTU自动启动周围测点加密采集周期。报警功能。检测指定的报警条件，一旦RTU处于报警状态，则立即通知系统中心站；在断电、过电流引起的重新启动或正常关机时，能够保留RTU中所有采集的数据、设置参数、时钟等信息。数据缓存功能。完成与中心站的数据交换，将所有现场采集的数据、状态信息、故障信息保存在缓冲器中，直到这些信息被中心站明确无误地接收完为止。电源管理功能。采用太阳能供电系统，稳定性好，防雷击。自检功能。能够在遇故障时给出故障性质和部位，以简化修复。通信功能。监测站能够与中心站实现双向通信，可实现选点测量、巡回测量、定时检测，并具有人工测读接口，可进行人工测量。可接入便携式电脑实现从RTU中获取全部现场测量数据。其它。构成监测站的RTU是智能、可编程设备，能够根据系统具体需求，通过编程、设置具有工程单位转换、计算功能、逻辑判断及处理、发布警报及实施控制等功能。1．7系统总体结构设计1．7．1.大坝安全监测站由燕禹101智能终端机构成大坝监测站主体。通过传感器采集4个大坝渗压管水位，大气温度、水位等，通过RS485有线方式将各传感器采集的信息传送到位于大坝上的现场采集终端单元（RTU）。RTU所选择的放置位置将满足RS485总线长度技术要求（不超过1.5公里）。RTU为可编程装置，通过对RTU的应用编程，使其能够按照系统测控流程需求自动对相应渗压管进行监测，采集来自传感器的现场信息，对采集的数据进行处理，包括数据处理和计算、数据存储，及现场显示等。监测站主要传感器设备选型建议如下:建议采用的大坝测压管水位监测传感器为进口DX120系列型设备，其设备性能稳定，在国内水利工程广泛使用，受到一致好评，被广大客户接受。大坝安全监测站结构图如下：大坝安全监测站硬件结构图如下：大坝安全监测站主要性能指标：低功耗：值守时处于休眠状态，仅值守唤醒接口工作，值守电流＜3mA。智能型的RTU可根据其所监控的目标性质、测控及数据采集流程需求、数据传输体制需求等进行编程，以满足系统各种应用需求。并可在暴风雨等恶劣气候下，通过远程设置增加对采集对象的报送频率（加报）。可配置显示器，供现场监测用。可配置人工置数器，进行人工报送。可靠性高，有强迫掉电、防止长发功能，具有死机自动复位功能，保证设备连续工作。具有站址设定、发送前导时间设定等功能，灵活方便。具有掉电数据保护功能。具有发送测站电压值功能。所发数据格式符合水利部颁发的规范，数据具有检错、纠错功能。平均无故障工作时间MTBF满足超过部颁发的各种规范或规定的要求，＞8000小时环境条件：温度：－10℃－45℃。相对湿度：955％。1.7.22系统中心心站处于水库管理处处的系统中中心站主要要由负责接接收大坝渗渗压监测信信息的数据据采集子系系统和负责责数据处理理系统两部部分组成。在在本系统中中，两部分分功能可均均由中心实实时监控计计算机实现现。大坝安全监测数数据采集部部分。由系系统实时监监控计算机机、供电系系统等装置置组成。将将承担对各各大坝安全全监测站及及远程数据据通信网的的管理，可可以对接入入的各遥测测遥控站（除除大坝安全全监测站外外，还可以以管理其它它相关测控控站，如水水情测报系系统中的雨雨量站、水水位站等）进进行监测、控控制、报警警、数据整整编和分析析、数据存存储及数据据库管理、数数据的检索索统计和输输出（打印印及显示）、大大坝安全分分析、上报报各相关主主管部门等等功能。中心站计算机局局域网设备备（可选）。包包括中心站站计算机局局域网及相相关工作站站、数据服服务器及显显示打印设设备，以及及通过远程程计算机网网与上级及及相关部门门交换信息息及指令的的相应设备备等。中心站数据处理理软件系统统。（参见见1.8章节）1．8中心站数据处理理系统--大坝安全全实时监控控软件通常大坝安全实实时监控软软件安装在在中心站实实时监控计计算机中，用用以实现对对各大坝监监测站数据据的采集和和处理、数数据的存储储及对数据据库的管理理，实时监监测的大坝坝压力、库库水位和量量水堰等数数据、生成成的曲线和和报表、满满足各种设设定条件下下的查询和和检索、及及通过WEB将数据发发布到相关关WWW页面上，或或上报相关关主管部门门。同时也也可将水库库的基本资资料，包括括水库工程程概况、水水库流域图图等发布到到相关WWW页面上，以以使相关部部门或人员员能够在远远程直接查查看水库大大坝安全监监测的数据据及各种情情况图表。本本系统采用用的大坝安安全监测软软件的主要要功能为:大坝安全监测数数据接收和和预处理对数据的处理后后进行实时时数据显示示及进入数数据库或通通过分中心心站计算机机局域网进进入网络服服务器数据据库，以对对数据进行行检索和查查询。监测数据的图表表显示监测到的测压管管水位、库库水位和量量水堰等数数据以图表表形式显示示在对应位位置，使数数据观测更更加直观、清清晰。过程线、曲线等等显示相关的过程线包包括：测压管水位与水水库水位及及降水量数数据过程线线测压管水位与水水库水位关关系曲线依据用户选择，显显示对应时时间数据的的过程线示意图等包括：：水库流域面积示示意图观测设施平面图图其它相关示意图图示意图根据水库库管理人员员的需求和和提供的资资料绘制报表打印逐日8时库水位统计表表测压管水位统计计表报表全部通过数数据库数据据生成1．9电源与避雷中心站和监测站站电源的稳稳定供给是是保证系统统正常运行行的前提。同时水库大坝地地处开阔地地带，雷击击现象比较较普遍，必必须采用合合理措施，逐逐级削弱雷雷电的浸扰扰强度，以以减低雷电电的危害，避避雷措施应应从以下几几方面考虑虑：从整个系统考虑虑，分别布布设可靠的的接地装置置，使接地地电阻小于于5欧母从设备方面考虑虑，各采集集终端RTU应具有相相应适合的的防雷保护护装置，为为RTU等设备提提供保护。从管理方面考虑虑，在雷雨雨多发季节节。系统不不运行时应应切断电源源，以免电电源引发雷雷击；在需需要接通电电源时再自自动或人工工接通电源源，唤醒RTU及其它相相关设备。1．9.1中心心站供电系系统建议大坝安全自自动监测系系统中心站站采用太阳阳能供电系系统。交流流电源采用用单端接地地220VVAC供电，配配置宽限净净化稳压电电源、UPS电源，以以为中心站站系统实时时监控计算算机、前置置通信处理理器、相应应通信设备备等装置提提供电源，并并将外部电电源对设备备性能的影影响降低到到最小。中心站为水情数数据处理和和分析的中中心，因此此要求电源源稳定可靠靠。一般配配置单相交交流电源，电电压2200V（波动动10%），应应有稳压和和滤波等措措施。此外外，还应对对负责采集集来自各现现场监测站站RTU发送来的的数据的前前置通信处处理器配置置备份电源源，以防止止交流供电电系统断电电或发生故故障时，仍仍能够保证证遥测遥控控系统的正正常工作；；及对交流流供电电源源应有防雷雷保护措施施。（1）交流净化稳压压电源采用交流净化稳稳压电源，使使自动监控控系统中心心站的交流流电源与其其它电器的的电源隔离离，阻断浪浪涌电流的的通道，抑抑制因其它它电气的原原因而引起起的电源波波动对监控控设备的干干扰。该供供电设备应应采用先进进的控制技技术和调压压电路，并并配置有损损耗极低的的优质环型型变压器，具具有输入电电压范围宽宽、效率高高、输出电电压拨动小小、稳定性性高、保护护功能完善善等特点。交流净化稳压电电源提供180VV~2260VAAC的交流宽宽限稳压电电源，即使使交流电压压有较大波波动，该高高性能的电电压稳定电电路也能保保证输出220VVAC的稳定电电压。其主主要技术指指标为：输入电压范围：：130~27760VAAC50HHz输出电压精度：：220VVAC5%%额定输出功率：：1KVAA~22KVA（根据中中心站配置置而定）隔离电压：15500V过压保护：动作电压246VV4V欠压保护：动作电压184VV4V效率：>955%绝缘电阻：>22Ω（2）不间断电源UUPSUPS用来给中中心站交流流设备提供供不简短的的交流电源源，并具有有改善电源源质量、提提供后备电电源的功能能。主要技技术指标为为：输入电压：1180V~2440VACC50HHz输出电压：2220VAAC5%50Hzz额定输出功率：：1KVAA~22KVA根据需求求配置保护类型：后后备式延时保护时间：：1~4小时（3）前置通信处理理器中的后后备电池（选选配）为使前置通信处处理器能够够在中心站站断电，且且中心站UPS也无法提提供更长的的延时时间间时，确保保来自各遥遥测站的数数据能够被被中心站前前置通信处处理器所接接收（不传传递给实时时监控计算算机），则则应当在相相应前置通通信处理器器中设置后后备电池，以以防患于未未然。交流稳压充电控控制器。蓄蓄电池组容容量将与中中心站前置置机的功耗耗、供电时时限等因素素相关，可可选用60~~1000AH。1．9．2大坝安全监测站站的供电系系统基于RTU构成的数数据采集终终端的大坝坝安全监测测站能够支支持各种供供电方式，包包括交流供供电方式、交交流浮充电电池供电方方式、太阳阳能/蓄电池供供电方式等等。由于监监测站通常常是设置在在被监测的的大坝的坝坝端或附近近，采用太太阳能供电电系统供电电电源，因因此最常用用的供电方方式是浮冲冲蓄电池供供电方式。电电池的容量量将取决于于监测站RTU的自身功功耗（包括括是否支持持休眠唤醒醒策略）、数数据采集和和数据传输输体制、连连续供电时时限、所需需要同时供供电的压力力式水位计计数量和功功耗等因素素。对于采采用RTU构成的监监测站本身身，其一般般选择的电电池容量为为90AH，而每台台压力水位位计的值守守功耗为2mA。建议本系统中大大坝安全监监测站采用用太阳能浮浮充蓄电池池方式供电电。1．9．3避雷大坝安全监测系系统中心站站、监测站站必须采取取合理的避避雷措施，逐逐级地削弱弱雷电干扰扰的强度，以以减轻雷击击的危害。避避雷措施应应从电源、信信号线等方方面考虑：：电源避雷由于大坝安全自自动监测系系统中的中中心站、监监测站的所所有设备电电源由于采采用了交流流供电方式式，因此需需要考虑交交流电电源源的避雷措措施。交流电避雷器在交流电源进户户处应安装装交流电避避雷器，以以削减浪涌涌电压和浪浪涌电流。交交流电源避避雷器应良良好接地（接接地电阻应应小于5欧母）。交交流电源避避雷器的特特性如下：：额定工作电压：：275VVAC标准放电电压：：15KVVA最大放电电流：：40KVVA响应时间：<<25nns嵌位电压：11000VV短路电流强度：：25KAA/50HHz通信口避雷若大坝安全自动动监测系统统中心站、监监测站之间间需要通过过有线方式式、或无线线方式等进进行数据通通信，则应应当考虑在在两端的连连接处的避避雷措施。A．在电话线路接接口处安装装电话线路路避雷器。电电话线路接接口的避雷雷保护应符符合下列要要求：额定放电流≥≥10KAA（8/200μs）响应时间<10μμs最大工作电压1445V（建议值值）最大负载电压2000V（建议值值）接地电阻≤10ΩB．在超短波天馈馈接口处应应安装天线线避雷器（同同轴避雷器器）。超短短波通信接接口的避雷雷保护应符合下列要求求：压力水位计接口口过压保护护大坝安全监测站站需要通过过串行端口口连接RS4885总线，每每接口最多多连接32个压力式式水位计。为为抑制RS4885总线上的的过度电压压和吸收过过度电流，以以保证设备备的正常通通信，常需需要接入过过压保护器器。过压保保护器需要要良好的接接地（接地地电阻小于于5欧母）。过过压保护器器的特性应应满足：额定电压：244V操作电压：266.8V最大通过电流：：100mmA响应时间：<1ns接入电阻：144.6欧母1．10电缆敷设设及相关土土建大坝安全RTUU监测站的的设立将根根据被监测测的大坝、副副坝的数量量，每座大大坝（副坝坝）被监测测的测压管管数量选择择。大坝安安全RTU监测站通通常设置在在被测坝的的坝端。一一般RTU监测站的的站房为4平方米左左右砖混结结构，具有有良好的防防水及排水水处理，配配置有排气气扇强制通通风防潮，并并充分考虑虑防盗措施施以防止人人为破坏。应当指出，置于强固机箱中的RTU可以直接放置在野外工作环境中的，其强固机箱具有IP54标准，能够严格做到防水、防尘、防辐射、防电磁干扰，仅由于无法具有防止偷盗的措施，因此多放置在站房中。RTU通过传感感器负责采采集大坝的的测压管和和量水堰数数据。传感感器通过电电缆连接RTU，所有这这些电缆均均应通过直直埋或穿管管敷设方式式进行操作作，其中RS4885总线、电电源电缆多多采用直接接敷设方式式，接续电电缆多采用用穿管敷设设。在大坝坝坡沿大大坝轴线方方向挖一条条电缆主沟沟，用于敷敷设两根1100的镀锌钢钢管；沿测测压管分布布的主要坝坝段挖一条条分支电缆缆沟，与主主电缆沟连连接，分支支电缆沟内内敷设一根根50的镀锌钢钢管。主电电缆沟与分分支电缆沟沟交越处设设置手孔井井。手孔井井要有防雷雷、防雨、防防地下水渗渗漏和防人人为破坏等等措施。所所有传感器器接续电缆缆通过分支支沟至主电电缆沟，接接至监测站站RTU。所有分分支电缆沟沟、主电缆缆沟中的度度锌钢管都都必须与测测压管焊接接在一起，形形成一个大大的接地屏屏蔽网。1．11大坝安全全监测仪器器选型大坝人工监测仪仪器利用水水库管理处处已有监测测仪器进行行，本次仪仪器选型只只针对要实实现自动化化监测的仪仪器进行。由由于要实现现监测自动动化的监测测项目包括括坝体浸润润线、坝基基渗透压力力和量水堰堰水位计，为为此需要进进行的仪器器选型只要要包括：1．11．1渗压压计目前能实现自动动监测的渗渗压计较多多，有差阻阻式、压阻阻式、电感感式、电容容式、振弦弦式等，各各仪器特点点简单说明明如下。（1）差动电阻式孔孔隙压力计计稳定性较好，但但灵敏度很很低，不满满足低水位位扬压力监监测要求，过过去曾有一一些混凝土土坝采用这这种仪器作作防渗帷幕幕前的扬压压力监测之之用，取得得一定成果果，但对于于坝高较小小，差动电电阻式孔隙隙压力计根根本不能使使用。（2）进口半导体DDX120系列压阻阻式高精度度压力计进口半导体DXX120系列压阻阻式高精度度压力计是一种灵灵敏度很高高的传感器器，但稳定定性好，Rs4855总线连接接方式，防防护等级IIP68,,低功耗、静静态电流约约3mA.（3）电感式高精度度扬压力计计测量精度较压阻阻式传感器器低，但优优于差动电电阻式渗压压计，在以以礼河、梅梅山、凤滩滩等处使用用效果均不不好，表现现为测值不不稳定、损损坏率高。（4）电容式渗压计计电容式渗压计（也也称电容触触点式水位位计），不不能用于埋埋设在土坝坝内部。它它是根据在在测压管中中均匀布置置一些水位位敏感器件件（包括电电容极板），当当水位达到到某一高程程时，即构构成一个回回路进行水水位测量。该该类仪器在在北方应用用较多，但但效果不是是太好，如如在内蒙的的察尔森等等工程中使使用不到2年，即行行报废。在在福建北溪溪工程中应应用效果也也不理想。（5）振弦式仪器振弦式仪器是利利用水压导导致仪器内内钢弦应变变变化，从从而导致其其固有频率率变化的原原理进行测测量的。渗压计是大坝坝坝体监测和和坝基监测测的核心仪仪器，该仪仪器选型，质质量好坏直直接影响到到今后整个个监测系统统的运行。DX120系列产品在北京密云等水库广范应用效果建议使用DX120系列精密数字液位传感器，DX120系列产品在北京密云等水库广范应用。特性如下：测量范围：0—4mH2OO到0—300mmH2O精度：准确度11级内嵌CPU和温度传传感器数字补偿和处理理计术技术指标DX120精密密数字液位位传感器技技术指标精度等级1级备注数字输出允许误误差室温≤10M量程±0.5cm在20℃下的总误误差＞10M量程≤全量程的0.005%全温区≤10M量程±1cm在整个补偿温度度范围内的的总误差＞10M量程≤全量程的1%数字输出信号分分辨率＜全量程的0.001%如：4M量程＜0.044cm，40M量程＜00.4cmm输出更新周期100ms供电电压12～24VDDC静态耗电电流（典典型值）3mA最大压力过载能能力1.5倍满量程程温度范围补偿温度-2℃℃～40℃工作环境温度--10℃～50℃（水不结结冰）长期稳定性（典典型值）0.1%FS//年命令格式ASC=2\*ROMANII命令令，符合RRS485协议数字通信数据格式8个数据位，1个个停止位，无无奇偶码校校验波特率BPS1200，24400，4800，9600，192000，384000，576000带载能力最大可连接322个相同负负载的RSS485的设备材料外壳1Cr18Ni99Ti膜片316LMTBF＞40000小时时压力介质与不锈钢兼容的的液体和气气体压力范围0～4mH2O………0～300mmH2O第二章水情自自动测报系系统技术方方案2．1水情测报系统设设计2．1．1设计依据（1）《晨林水库大大坝安全监监测系统工工程项目招招标文件》；；（2）水利部水资文文[19999]388号“关于颁发发《水文基基础设施建建设实施意意见》的通通知”；（3）《国家防汛指指挥系统工工程总体设设计大纲》；；（4）《国家防汛指指挥系统工工程项目建建议书》；；（5）《国家防汛指指挥系统工工程水情信信息采集系系统分类设设计》；（6）《水利水电工工程设计洪洪水计算规规范》（SL44－93）；（7）《水文情报预预报规范》（SD138－85）；（8）《水文自动测测报系统规规范》（SL61－94）；（9）中华人民共和和国行业标标准DL/TT50551－1966《水利水水电工程水水情自动测测报系统设设计规定》；；2.1.22站网布设设根据十万分之一一地形图作作业设计，选选则洋止为中继继站,设申民孱，有侉两站为为单雨量遥遥测站，均均匀分布在在流域内，在在大坝设水水位雨量遥遥测站，设设庆邯县防办办和晨林水库管管理局两处处为中心站站。系统规规模简称2：1：32.1.3系系统建设规规模系统设立分中心心2处，中继继站1处，水位位雨量站11处，单雨雨量站点22处。系统规模简称22：1：3。见下网网络2．1．4系统功能（1）水情遥测站及遥遥测终端机机可接雨量传感器器可接浮子水位计计、压力式式水位计或或超声波水水位计。低功耗：值守时时处于掉电电方式，仅仅值守电路路工作，值值守电流＜＜100μA。雨量每发生1mmm的增量，遥遥测终端即即自动采集集、发送，定定时（5分种）查查询水位变变化，当水水位发生±1cm以上的变变量，遥测测终端即自自动采集并并将实时水水位值发送送出去。定时自检功能：：每天发送送4－5次定时信信息，供中中心掌握测测报工作情情况用。可靠性高，有强强迫掉电、防防止长发功功能，具有有死机自动动复位功能能，保证设设备连续工工作。具有站址设定、发发送前导时时间设定、单单雨站或水水位雨量站站功能设定定，灵活方方便。具有掉电数据保保护功能。具有发送测站电电压值功能能。所发数据格式符符合水利部部颁发的自自报数据规规范、数据据具有检错错、纠错功功能，并可可设定区码码防止邻区区干扰。平均无故障工作作时间满足足部颁《水水文自动测测报系统规规范》要求求，＞8000小时环境条件：温度：－10℃℃－45℃。相对湿度：900％。根据采用无线通通信方式，需需配接发送送模块。通通讯机指标标为：本发射机功率在在正常工作作条件下不不低于额定定值的80%。调制频偏选择±±3.5KKH。发射机建立时间间50ms。天线特性阻抗550Ω。（2）中继站站以码元数字再生生方式中继继信息，具具有自动识识别服务范范围功能。传输速率：3000波特。可检测本机电源源，低落时时向中心报报警。具有硬、软件复复位功能，增增强自身的的可靠性。可接一个翻斗式式雨量计。具有定时自检发发送功能。具有发射机长发发保护功能能。具有死机自动复复位功能。具有中继地址，服服务范围和和雨量站地地址设立功功能。具有人工测试，雨雨量清零，机机内调制解解调器自我我调试功能能。具有发射前导时时问设定功功能。具有收发监听功功能。配接整机台或收收发模块。设备的主要技术术指标如下下：收发模块的技术术要求符合合《规范》要要求波特率为3000bit//s。整机值守电流＜＜40mA。发射功率分为225W、5W两档。信纳比为20ddb时，收模模块灵敏度度优于0.5μV；信纳比比为12dB时，收模模块灵敏度度优于0.35μV。电源电压＋122V。平均无故障工作作时间满足足部颁《水水文自动测测报系统规规范》要求求，＞8000小时。（3）前置通信控制制机大容量：1288KRM,64KK用于自报报数据暂存存，32K用于中心心与分中心心数据通信信、置有当当前数据区区供查询用用。自报数据容量可可以保证存存储50个测站，雨雨强为50mmm/小时，共4小时数据据具有掉电电数据保护护功能。四个串口：一个串口接收或或转发终端端数据，可可作中心（分分中心）值值班用，并并兼作中继继机用；传传输速率为为300波特一个串口用于和和后台计算算机进行数数据传输用用；速率为为96000bps一个串口用于应应答式通信信，可作中中心与分中中数据传输输；一个串口可按卫卫星或站路路。人机界面友好具有键盘及汉字字LCD显示，所所有操作以以菜单方式式进行；通用灵活，日期期、时间、地地址范围及及区号，转转发地址及及区号，中中心或分中中心地址；；接收数据据格式等参参数均可现现场任意设设定。可查询或打印当当前、原始始数据。具有软件复位键键，可人工工干预恢复复前置机工工作正常实时钟，可提供供年、月、日日、时、分分、秒参数数。具有程序运行监监测功能，死死机时能自自动复位，程程序死锁时时间超过1.6秒即可产产生复位信信号，使前前置机恢复复正常运行行；具有电源监测电电路及上电电、掉电保保护功能，可可防止前置置机工作在在低电压状状态或上下下电时，避避免前置机机非正常工工作，提高高前置机工工作可靠性性，可使数数据存贮可可靠；具有发射机长发发保护功能能；低功耗值守，值值守电流≤55mA，用太阳阳能浮充电电池供电。工作环境温度＋＋5℃～40℃相对湿度90％平均无故障工作作时间满足足部颁《水水文自动测测报系统规规范》要求求，＞8000小时。第三章中心站站系统软件件设计方案案中心站应用软件件包括：数数据采集与与处理软件件、实时监监测软件和和Web信息息查询与发发布软件。3．1数据采集与处理应应用软件主主要功能根据系统需求及及水情自动动化有关规规范的要求求，水文自自动监控系系统软件将将包括以下下子系统，并并实现相关关功能。3．1．1实时数据采集及及处理子系系统能实时采集系统统的雨水情情信息，并并对其进行行数据合理理性检查、纠纠错处理和和自动分类类并存入数数据库。数据采集提供自自报和应答答方式。数据的实时计算算，并处理理成时段数数据，如各各时段数据据、雨情数数据等，并并存入数据据库。可支持气象预报报相关数据据采集。流域平均降雨的的实时计算算。3．1．2实时监测及报警警子系统实时监测水雨情情要素，如如有越限报报警实时统计站点来来报，如有有越限报警警野外设备故障（或或异常）监监测、报警警及诊断UPS电源电压压异常监测测及报警可支持计算机网网络工作异异常报警在计算机上推出出相关画面面报警发出报警声音报警自动记录和和查询3．2系统及测站管理理子系统各站点的属性定定义各站点的填加、修修改、删除除系统接口的定义义3．3数据库管理子系系统通过人机对话的的方式方便便地对数据据进行查询询、检查。数据查询：查询询各个时刻刻和实段的的雨量、水水位、原始始数据、系系统畅通率率、通信次次数、机组组出力、闸闸门开度、入入库流量及及各种组合合查询。数据维护：数据据的人工输输入、插补补、备份及及装载等。静态曲线设置：：流域内各各遥测站降降雨量棒图图、水位流流量关系曲曲线、水位位库容曲线线、水头出出力曲线以以及各种水水文特性的的关系曲线线等。数据共享：与洪洪水预报及及调度系统统的数据库库共享。3.4报表管管理子系统统各种水情数据信信息的图形形、报表的的生成、显显示和打印印。日雨量报表。月雨量报表。日水位报表。月水位报表。根据防汛部门规规定的各种种报表3.5人机联联系子系统统应用软件全部采采用面向用用户的图形形化交互界界面，只需需用鼠标就就可以操作作图形系统统。显示流域水系图图、站点分分布图和通通信组网图图，并在图图上动态显显示各测站站的实时水水位、雨量量等数据任意时段的各测测站的雨量量棒图和流流域的平均均降雨量任意时段的流域域雨量等值值线图自动或手动建立立水位流量量关系对应应表3.6数据据远传子系系统可支持通过Moodem进进行电话远远程访问可支持局域网服服务器传输输水情信息息3.7WWeb信息息查询与发发布应用软软件的主要要功能根据系统需求及及水情自动动化有关规规范的要求求，水文自自动监控系系统软件将将包括Web信息查询询与发布应应用软件，并并实现所要要求的下述述功能。采用设置Webb浏览器的的形式，应应用ASPP+JAVVA技术实实现数据的的发布、查查询并提供供表格和图形等显显示方式。综合实时水情信信息查询与与发布。第四章系统的的可靠性设设计保证系系统的长期期可靠运行行是水文自自动测报系系统的核心心问题之一一，它要求求有正确的的系统设计计（包括通通信电路的的精心测试试和电路设设计），合合理的选配配设备（注注意设备的的技术指标标和可靠性性）严格要要求安装，科科学管理和和及时维护护等诸方面面。4.1系统的的工作环境境要求4．1．1工作环境要求（1）中心站中心站机房的工工作环境主主要决定于于微机的环环境要求，一一般为：环境温度：＋55℃～＋35℃相对湿度：≤990％系统要求机房内内安装空调调设备，同同时为使室室内空气清清新，须设设有负离子子发生器等等。交流电电网要求：：单项交流流：～220VV±10％；50HZZ±1HZZ要求机房内安装装空调设备备，同时为为使室内空空气清新，须须设有负离离子发生器器等。交流流电网要求求：单项交交流：～220VV±10％；50HZZ±1HZZ机房内安装空调调设备，同同时为使室室内空气清清新，须设设有负离子子发生器等等。交流电电网要求：：单项交流流：～220VV±10％；50HZZ±1HZZ要求中心站内中中心计算机机等遥测设设备供电应应独立一项项，机房内内其它设备备（如空调调等）和照照明分别用用另两相交交流供电。（2）遥测站遥测站工作环境境温度：－－10℃～＋50℃相对湿度：≤995％（3）中继站中继站工作环境境温度：－－10℃～＋40℃相对湿度：≤995％4．1．2站房要求求：（1）中心站具有防火、防水水要求机房内有地沟，便便于敷设电电缆及地线线有值班室有配电盘（2）遥测站雨量传感器及太太阳能电池池板要安装装在远离树树木及高层层建筑物的的地方，并并应经常清清理，保持持清洁。设备外壳能防锈锈、防尘水位测站内，水水位井上方方应设置一一个台面为为木质的工工作台（面面积≥100××60cmm2≥60cm）用来安安装放置水水位数传仪仪等。遥测终端机馈线线要有回水水弯，并放放置于安全全位置，（3）中继站要考虑经受强风风、雨、雹雹以及其它它不利因素素的影响设备外壳能防锈锈、防尘、防防潮对防雷和地震问问题予以特特别考虑4．2传输的可靠性要要求在一个系统建成成后，系统统畅通率及及传感器精精度是预报报成功的关关键，按要要求系统畅畅通率应优优于90％。系统畅通率取决决于数据传传送可靠性性及设备的的可靠性，在在信噪比优优于17dB时误码率率优于10－4，加上纠纠错能力及及反馈重发发，误码率率优于10－6。在电路路设计时，保保证信道信信噪比为20dB，并留有有较大余量量，实践证证明，这样样数据错误误概率很小小，但要注注意的是其其它部门电电台的同频频干扰，在在建网预定定频点时加加以注意解解决。影响畅通率的主主要问题在在于设备的的可靠性，传传感器误差差也可视为为设备出现现故障。如前所述对于可可维修系统统，可用可可靠度A，平均无无故障时间间（MTBF），平均均维修时问问（MTTR）来描述述系统的可可靠性。这里有几个问题题要说明：：（1）一个站的MTTBF受所有设设备影响，所所以各种设设备都必须须精心选择择，要求每每个站MTBF＞8000小时。（2）遥测系统要求求畅通率优优于90％。从测测站看，允允许有几个个测站在一一段时间内内失效，如如果各设备备是“平等”的，都像像测站一样样允许一段段时间内失失效，则系系统可称为为（K.N）系统。即即N个单元有K个正常工工作即可。可可是本系统统不是这样样'，其中继继站、中心心站与测站站处于“不平等”地位，中中继站，中中心站一旦旦失效影响响的不是一一个测站。中心站条件较好好，有人值值守，易于于维修，MTTR时间短。主主、辅机功功能重叠，可可靠性较高高。而中继继站则条件件恶劣，交交通不便，如如果采用两两套设备互互为热备份份遥控切换换方式，中中继站有完完全独立的的两套中断断设备，整整体上讲可可称为并联联系统，无无疑增加了了可靠度A。假如一套中继设设备A＝0.09，在忽略略了遥控切切换的失效效率后，可可算出两套套热备份的的总有效率率为0.99999，相当于MTBF增加约100倍。当然然，热备份份会加大投投资，为了了提高中继继站的可靠靠性，在没没有热备份份时，应加加冷备份，即即整个中继继站备份，一一旦中继站站出现故障障，在最短短时间内更更换整套设设备，尽快快恢复中继继站正常工工作；更换换下来的中中继站设备备尽快找出出故障，及及时修复，以以备下次更更换。（3）减少平均维修修时间MTTRR从公式看出，AA除和MTBF有关外还还和MTTR有关。从设计时已考虑虑了设备维维修方便，失失效时可整整体更换，回回中心维修修，一般有有两个小时时就够用。但但往往忽略略的是可靠靠的管理，主主要是人员员组织和培培训，定期期不定期的的检查以及及出故障时时及时维修修。如果管管理组织得得好，则MMTTR主要取决决于交通时时间。提高系统可靠性性的措施为为了提高系系统可靠性性，可以从从自动测报报体制、设设备选型等等方面采取取措施，综综合来说，有有以下几点点：理论计算表明，当当遥测站超超过8个时，与与应答式体体制相比较较。采用自自报式体制制其系统的的可靠性比比较高。本本水文自动动测报系统统中，已超超过8个遥测站站，因此选选择自报式式体制合适适。选择性能较好的的设备是提提高系统可可靠性的根根本措施。所所有设备采采用先进技技术，精心心设计，经经多年使用用，不断改改进，经中中国自动化化学会三遥遥委员会严严格测试认认可，并通通过水利部部鉴定审查查。产品提提交使用前前，均进行行3～4周加电连连续考机，可可确保产品品质量．合理安装：应按按安装要求求精心安装装，严格检检查，这是是保证系统统可靠的又又一环节。一些设备采用间间隔工作方方式，也大大大提高了了系统的可可靠性。采用CMOS电路，降降低了电源源消耗，使使可靠性有有所提高。计算机网络可靠靠性关键在在于通信服服务器（文文件服务器器）和网络络数据库服服务器的可可靠性运行行。主要采采用以下措措施：通信信服务器采采用前置机机和后台机机双机互备备份结构，通通过软硬件件结合，实实现前置机机和后台机机互通信息息，保证系系统通信数数据的完整整无缺。在网络数据库服服务器上前前置机采用用太阳能电电池蓄电池池供电，后后台机采用用市电和UPS供电。（4）增加数据的冗冗余度。遥遥测站的数数据除了向向中心发送送之外，本本站通过固固态存储器器保留原始始数据，双双中心站、双双分中心站站和其它网网络节点也也保留所接接收到的全全部原始数数据副本。这这样，一旦旦某个网络络节点出问问题，都可可以从网络络中的其它它服务器得得到数据而而恢复。（5）充足的设备，元元器件备份份，以缩短短维修时间间，提高管管理水平，加加强人员培培训，维护护好各种设设备对于减减少故障，延延长设备寿寿命是很重重要的方面面，应引起起使用单位位的高度重重视。及时时的维修，可可靠的管理理体制，是是系统可靠靠运行的大大前提。对系统的技术操操作人员进进行严格的的技术培训训，执行持持证上岗；；加强组织织管理，健健全并执行行各项有效效的规章制制度。配备专门人员，专专用车辆，保保证必备的的管理费用用。科学的管理是系系统长期可可靠运行的的重要因素素。为保证系统正常常运行，应应在汛期前前定期对设设备性能进进行检查，进进行必要的的保养，重重点检查电电源、天馈馈线，雨量量计，水位位计编码盘盘等部件和和接插件是是否接触良良好，必要要时应进行行紧固、清清洗、更换换部件等工工作，还要要检查雨量量计承雨口口是否畅通通，太阳能能电池板是是否清洁，天天线方向是是否移动等等常见故障障，并用测测试仪等设设备检查各各种设备功功能指标是是否达到要要求，如有有问题应及及时将它们们修复。常备的检修设备备有指北针针、气烙铁铁、功率计计、多功能能检测仪、及及相关的备备品备件。4．3电源配置的可靠靠保证遥测系统测站均均采用12V(标称值)蓄电池供供电，对电电源的设计计要求是：：电压：允许变幅幅－10％～20％电流：发射机功功率不大于于5W时，应能能瞬间提供供3A电流发射机功率不大大于25W时，应能能瞬问提供供10A电流容量：全由电池池供电，应应能保证设设备连续工工作180天用太阳能浮充蓄蓄电池供电电，应保证证设备能长长期可靠工工作，电池池类别：采采用容量为为7Ah，24Ah，60Ah的免维护护密封电池池．根据我们从事水水情遥系统统设计的经经验，通过过经费核算算及考虑防防雷要求，遥遥测站使用用太阳能电电池和蓄电电池组合的的浮充供电电系统．铅铅酸全密封封酸性蓄电电池具有良良好的低温温特性和充充电特性，而而且免维护护，因而遥遥测设备用用它供电是是理想的，为为保证最长长连续无日日照期问也也能供电，必必须选择蓄蓄电池的容容量．一般般定为满足足30天的需要要．（1）蓄电池组在本系统中采用用电解质全全密封免维维护铅酸蓄蓄电池作为为系统的直直流电源．．可选的品品牌很多，如如进口产品品汤浅、大大力神等。工作电压：122.5V静态电流：1mmA发射电流：7AA（25W电台），发发射时间t＝0.5秒24小时发送时间：：以发送300次计算，合合计发送2.5分钟时间间，则可计计算出日耗耗电量Q静≈0.0001A×224h＝0.022AhQ总≈Q静＋Q发＝0.024＋00.2922≈0.3AAh最大的连续无日日照时间：：在华北地地区为能确确保负载正正常运转，常常假定最大大连续无日日照时问为为15天。容量修正系数：：考虑蓄电电池容量周周期性的降降落和它的的老化，以以及太阳能能电池的充充电效率等等，通常选选为0.7。因此蓄电池容量量C＝耗电量最大的的连续无日日照时间/容量修正正系数＝0.3Ah×115÷0..7＝6.5Ah因此，本系统遥遥测站（25W电台）需需用应大于于6.5AAh的蓄电池池。考虑到6.5AAh电池放电电能力难以以满足7A的要求，故故实际选用用容量应不不大于24Ah。同样可以计算遥遥测站采用用5W电台（发发射电流2.5A时）需用用大于5Ah的蓄电池池。（2）太阳能电池板板硅太阳能电池是是将光能直直接转换成成电能的半半导体器件件，具有可可靠性高、寿寿命长、无无环境污染染、使用维维护方便等等特点。在在水文遥测测系统中使使用最广泛泛的是宁波波太阳能电电源厂生产产的日地牌牌单晶硅太太阳能电池池，其主要要技术指标标：使用温温度：－40℃～90℃光谱响应范围与与峰值波长长：0.41～1.10μm，0.80～0.95μm。太阳能供电系统统主要由硅硅太阳能电电池板、充充电控制器器、蓄电池池以及防反反充二极管管组成。太阳能电池的容容量选择：：由平均负载电流流IC可以求出出遥测设备备的平均负负载功耗PL。考虑遥遥测设备电电源电压EL是直流12.5伏，则25W电台的平平均负载功功耗。PL（W）＝IL（A）EL（V）＝0.0224A×112.5VV=0..3W由于太阳能电池池的输出功功率（PS）取决于于当地的实实际日照时时数，因此此需进行尽尽可能长的的日照时问问的测量研研究。等级12345日照数（小时/年）3200－333003000－322002200－300001400－222001000－14400年辐射量（万大卡/米33年）160－2000140－1600120－1400100－120080－100平均负载功乘以以乘数（S）可求出出太阳能电电池的输出出。（S）可从下图中查查到。从而可得到：PPS（W）＝PLS＝0.3WW×10..3=3WW结论是必须使用用输出功率率大于3W的太阳能能电池。实实际使用时时选择大于于3倍PS（W）。同样，经计算，用5W电台测站所需太阳能电池的最小容量为1.3W。（3）太阳能电池和和蓄电池的的容量选择择下表是对遥测站站太阳能电电池和蓄电电池经容量量计算后得得出的结论论，最终的的结果留有有足够的余余量。中继继站和中心心站留有更更大的余量量。测站类型电台功率太阳能电池容量量蓄电池容量最小值实际值最小值实际值水位雨量站5W1.3W4－5W5Ah6.5Ah25W3.3W15－20W13Ah24Ah中继站25W3.3W30－40W13Ah60Ah中心站25W3.3W30－40W13Ah60Ah4．4传感器的的选择传感器（包括编编码器和显显示部分）的的作用是感感受被测量量，并将其其转换成增增量式、编编码式、模模拟量式或或数字量式式等不同形形式的机械械或电信号号的输出、编编码器是进进行信息表表示方式转转换，完成成信号源编编码的部件件。系统选用的传感感器，必须须是经过鉴鉴定符合技技术标准、计计量标准的的正规产品品，其适用用条件、精精度、分辨辨率、技术术性能必须须符合有关关的水文测测验国家标标准、行业业标准的要要求。（1）水位计本系统采用分辨辨率为1cm的压力式式水位时，应应符合下列列要求：测量范围一般为为10m，必要时时可扩充展展为40m。水位分辨率：11mm。测量误差（准确确度）：10m变幅内，95％测点的的允许误差差为±2cm，99％测点的的允许误差差为±3cm。当前最常用的是是遥测水位位计，可测测量天然水水体水位的的变化，可可有线遥测测，数字显显示实时水水位，或定定时打印时时序水位。适适用于江河河、湖泊、水水库、河口口、渠道、船船闸、地下下水、大坝坝测压管及及各种水工工建筑物处处的水位测测量。测站站终端显示示器可显示示即时水位位；中心站站可以适时时显示打印印、记录水水位。（2）雨量计（10090A型）水文自动测报系系统的雨量量计的技术术参数，应应符合下列列要求：承雨器内径：φφ220±±3mm分辨率：以报讯讯为主的通通常使用分分辨率为1cm的雨量计计。测量误差（准确确度）：分分辨率为1mm的雨量传传感器的测测量精度用用实测降雨雨量与其自自身排水量量相比较，测测量误差不不大于4％。目前常用的为JJDZ型翻斗式式遥测雨量量计。其工工作原理如如下：降水由环口控制制面积，集集水器回拢拢，通过进进水漏进入入翻斗，当当计量到1mm。水量时时，引起翻翻斗翻转，磁磁吸合（或或释放）于于簧管，产产生一个通通断信号，供供遥测或记记录仪器使使用。翻斗部件是本仪仪器的核心心部件，经经过专门工工艺处理，使使降水在斗斗内成浸润润状态。底底部小轴用用刚玉轴承承支撑，使使翻斗能灵灵活转动。翻翻斗的倾斜斜角度可调调节，并与与翻斗的翻翻转水量有有关。南京产JDZ型型翻斗式遥遥测雨量计计的主要规规格和技术术参数：承水口径φ2000±0..3mm刃口角40～445分辨率0.5mmm测量精度≤±33％（以仪仪器自身排排水量为准准）雨强范围0.001～4mm//min（允许通通过最大雨雨强8mm//min）工作环境温度00℃～50℃，空气相相对湿度不不限（＋50℃时）信号方式干干簧管磁吸吸电信号4．5通信设备选型（1）电台选择本系统采用收、发发电台独立立模式，终终端测站采采用单发模模块，中心心站采用单单收模块，中中继站采用用单收模块块和单发模模块。根据据电路测试试的要求选选择发射功功率5W或25W单加功放放块，推动动5W发模块人人收模块灵灵敏率优于于0.5μV（20DbbSINNAD）或0.35μV（12dBB,BINNAD)。采用收、发独立立模式，充充分的利用用了自报式式的特点，这这不但节约约了经费，而而且优化了了工艺，充充分发挥了了设备功能能，提高了了系统的稳稳定可靠性性能。本系统选用进口口：单发模模块VHFTRANNSMITTTERJZF－230单收模块VHFFRECCEIVEERJZZS－230（2）频率配置按标书确定频率率。（3）天线和馈线系统各站使用的的天线根据据电测结果果进行选择择：增益：定向天线线10dB；全向天天线7.8ddB；吸盘天天线3.5ddB；鞭状天天线0dB。接口：采用L116系列接插插件，输入入阻抗为50Ω。电压驻波比：天天线和50Ω阻抗电缆缆连接时，其其电压驻波波比（VSWR）应低于1.5。带宽：所用天线线带宽Δf应覆盖所所用收发信信机工作频频率范围。应应满足的要要求是：单频收发信机：：Δf/f0＞2.0%%双频收发信机：：Δf/f0＞4.2%（f为收发信信机中心频频率）。极化：水文自动动测系统使使用的天线线，有水平平极化和垂垂直极化两两种，本系系统采用垂垂直极化。天线应能防水、防防腐蚀、能能在高温高高湿、强风风暴雨环境境条件下正正常工作。电缆：通常使用用SYV－50系列电缆缆，也可选选用SDV－50、FB－12或其他型型号的低损损耗电缆，以以减少馈线线损耗。4．6主要性能和技术术指标（1）系统精度主要要取决于传传感器的分分辨率和测测量准确度度。雨量：翻斗式雨雨量，分辨辨率1毫米，相相对误差±10％水位：分辨率11厘米，误误差≤3厘米，（变变幅小于40米，格雷雷码输出）。（2）每次收集系统统内遥测站站全部当前前水文参数数时问小于于ＩＯ分钟钟。（3）天线信道传输输速率为300波特，调调制方式为为FSK符合CCTTTY建议。（4）天线信息误码码率一般要要求优于10－4。（输入入信号信纳纳比12dB时）。（5）遥测设备可靠靠性按“水文自动动测报系统统规范”要求。（6）温度：遥测站站、中继站站－10℃～45℃中心站＋5℃～40℃（7）相对温度：≤≤90％（8）值守电流：遥遥测站≤100μA（12伏直流）中继站≤40mA（12伏直流）中心站≤120mmA（12伏直流）（9）前置机可存贮贮不少于7天的水文文数据4．7防雷考虑防雷设备要因地地置宜，但但有几个原原则上的考考虑。卡住易于引雷的的几个入口口。易于引雷的入口口主要是三三个：交流流电、天线线和传感器器线，其中中最易引雷雷的是交流流电。针对对三个入口口采取如下下措施：交流电引雷：现现中继站和和测站一律律用太阳能能电池板给给蓄电池充充电的方式式而不用交交流电。避避免了绝大大部分的雷雷击事件发发生。中心心站有交流流电则必须须有良好的的避雷接地地措施。天线引雷：采用用同轴避雷雷器，在有有雷电引起起超高压时时，同轴避避雷器对地地放电，保保护设备。传感器线引雷：：主要指电电缆较长的的水位计线线，防雷办办法是电缆缆埋地，最最好加用防防雷导体带带或线并行行，屏蔽接接地，但不不要和信号号地线连接接，另外遥遥测终端机机上传感器器接口部分分有防浪涌涌电压电路路。严格的防雷的措措施特别要采取严格格的防雷措措施，这是是最重要的的环节，对对于直击雷雷和感应雷雷（从天线线、信号线线、电源线线等感应雷雷电，以及及由于直击击雷引起的的地线问跨跨步电压）都都要采取措措施防范，对对于防雷采采取以下措措施：装置避雷针。避避雷针对设设备有足够够的保护范范围，测站站接地电阻阻不大于10欧姆，中中继站不大大于5欧姆；下下引线接头头采用焊接接方法，保保证连续可可靠，中心心站铁塔要要安装消雷雷器。避雷针采用直径径25－40毫米的铜铜棒或镀锌锌圆钢制作作，长度大大于200毫米，一一端修磨成成尖端，镀镀上导电性性能良好的的合金物质质（例如锡锡等），并并将它焊接接在天线塔塔杆的顶端端上，尖端端垂直向上上。为确保安全，避避雷针要高高出天线的的顶端2米以上，使使天线置于于避雷针的的保护范围围内，但有有一点应当当注意，虽虽然使用避避雷针，可可以防止由由于直接雷雷击造成的的人身伤害害和设备损损坏，但是是落雷产生生的过大电电流通过接接地极有时时也会传到到机器设备备中去而引引起诱导故故障，所以以在雷击区区和易遭雷雷击和山区区、丘陵为为防止由于于雷电诱导导故障对设设备的损坏坏，在电源源线、馈线线、控制线线等部分要要考虑适当当的避雷措措施。如小小型真空避避雷器、充充气放电管管等。当天线安装的位位置为铁塔塔杆测面时时，天线与与铁塔的平平行间距要要在1.5米左右，以以免吸收部部分信号入入地，降低低通信效果果。设备机房敷设接接地母线，设设备接地端端以最短距距离与母线线连接。中心站交流电源源输入端采采取滤波、隔隔离、浪涌涌吸收等消消雷措施。严格强电和弱电电分开设的的原则，而而且，较长长的信号线线，例如水水位计、雨雨量计电缆缆，应穿入入金属管道道埋地铺设设，同时两两端采用滤滤波、隔离离、屏蔽等等避雷措施施。所有的测站均采采用太阳能能浮充的蓄蓄电池支流流供电系统统，保证测测站连续运运行，大大大减少雷击击的机会。天线馈线加装同同轴避雷器器传统的同轴避雷雷器采用一一段四分之之一短路线线，通过一一个三通（要要求匹配）接接入馈线对对于接入点点来说，这这段四分之之一短路线线是开路的的。这样馈馈线的芯线线和屏蔽层层就在一起起，如将同同轴避雷器器接地，由由天馈线引引入的雷电电便由同轴轴避雷器通通过接地网网导入大地地，而不会会对遥测终终端造成破破坏。为了提高遥测终终端抗拒雷雷电冲击的的能力，要要求同轴避避雷器具有有插入损耗耗小、响应应速度快、泄泄流容量大大、性能稳稳定等特点点。防雷接地由于系统站点多多数地处山山区，环境境比较恶劣劣，为保证证系统能在在雷雨天气气期间安全全运行，必必须按有关关要求布设设雷地网。本系统接地地网网均为组合合接地体装装置，垂直直接地体采采用50×550×3mmm角钢或中φ50mm镀锌钢管管，长度为为2.5米，水平平接地体采采用40×44×3mmm扁钢连接接，埋设深深度必须。＞0.8米。为减少相邻接地体的屏蔽作用，水平接地体，垂直接地体的问距不小于5米，接地体埋设位置应距建筑物3米以外，接地体极用不小于6毫米的镀锌钢筋引到天线塔杆焊接相连，焊接处必须牢固并涂抹防腐沥青，用地阻仪测量地阻，接地电阻不得大于45欧，阻值愈小愈好。土壤电阻率太大大时，需采采用局部换换土或减少少土壤电阻阻率（如填填降阻剂）等等措施。4.8安装装要求室内安装的终端端机、中继继机为方棱棱密封型，安安装于墙上上，天线馈馈线、太阳阳能电池、水水位计、雨雨量计的电电缆由室外外引入，墙墙上要留有有电缆引入入孔。雨量计一般安装装在开阔面面（按“规范”要求）但但由于安全全原因，雨雨量计亦可可安装在开开阔的房顶顶。先按图图纸提供的的尺寸埋好好地脚螺钉钉，安装时时放上雨量量计，上紧紧螺母，调调好水平，并并用标准量量杯倒水以以调整其精精度，引线线至终端机机。遥测站的5W太太阳能电池池板，配有有专用安装装架安装在在雨量计上上部，调整整好角度，使使之有最佳佳采光面，20W、40W太阳能板板配有支架架，放在房房顶。在预预先埋好的的地脚螺钉钉上安装好好，并引好好电源线。水位计安装在测测井台上，通通过24芯电缆与与终端连接接，电缆长长度超过50米时，最最好加金属属套简后埋埋地敷设，亦亦可考虑转转换为串行行信号传送送，以便于于屏蔽和隔隔离。所有电缆超过110米应加钢钢丝引线用用以吊装馈馈线，水位位计线。雨雨计计线的的电缆屏蔽蔽皮接地。中心站除天线塔塔要有接地地点外，机机房应另有有设备接地地点（与雷雷地分开），接接地电阻小小于5Ω。天线的架设必须有抗台风能能力。能防人为破坏。具有良好的接地地，接地电电阻一般要要求小于5Ω遥测站可可放宽为10Ω。天线与遥测设备备之间的距距离越近越越好，减少少馈线长度度，以减少少损耗。天线与遥测设备备之间安装装同轴避雷雷器。便于安装维护。4.9土建概概要土建一般要求各部均应尽量利利用已用房房屋以减少少基建投资资，雨量计计安装在水水泥台上，应应事先做好好水泥台，并并按尺寸预预埋地脚螺螺栓。天线按要求安装装，高的要要架设在铁铁