水情自动测报系统工程案例

水情自动预报系统工程案例水利工程管理技术2015.04水情自动预报系统工程案例水情自动预报系统工程案例水情自动测报系统工程案例安徽省某大型水库水情自动测报系统简介

(一)概述该水库位于淮河支流淠河东源上，与上游水库构成梯级水库，流域面积1840km2，流域内地形为山区，形状呈扇形，地势南高北低。流域平均高程为715m。多年平均降雨量1540mm，年来水16亿m3。系统规模为2：2：13，即系统由2个中心站，2个中继站和13个遥测站组成。支持水情自动测报系统的自联网，并通过本地区四水库联网系统，将本系统采集的数据传输到安徽省防办。系统采用超短波无线通信方式组网，预留有线信道接口，可连接有线信道。(二)水文组网水情自动预报系统工程案例该水库水情自动测报系统由2个分中心站(位于两梯级水库的水库管理处),2个互为备份的中继站、13个遥测站构成。其中，7个测站为单雨量站、2个测站为水位雨量站、4个测站为单水位站。组网示意图如图6-1所示)图6-1佛子岭、磨子潭水库水文自动测报系统组网图在本系统组网设计中，每个测站的RTU均可以兼作中继站，每个遥测站信息可以通过两个不同的路由传送到中心站水情自动预报系统工程案例(三)设备选型遥测站数据终端机(RTU)、中心控制终端(即前置机FIU)、通信电台选用Motorola公司产品，水位、雨量传感器选用南京水利水文自动化研究所等知名厂商的产品，太阳能电源选用宁波太阳能光板，免维护蓄电池选用合资企业产品。(四)通信设计系统采用超短波频点227.95MHz进行通讯组网。本系统的通信组网有两个特点:两个分中心，两个中继站互为冗余热备份。两个分中心接收的是相同遥测站且是相同中继站转发的数据。解决双中继热备份，避免同频干扰和数据传输碰撞，是本系统通信设计关键。本系统采用在遥测站发送的数据中包含通信路由和发送目的地，中心站接收到数据后给予确认，这样有效地保证了遥测站的数据通过指定的中继站发送到指定的分中心。由于有了确认信号，遥测站就能知道数据是否正确地发送到指定目的地，因此也就知道何时需要启用备用中继站。中继站即使不需要转发数据，每天也向中心站报送平安报以表示设备工作正常。水情自动预报系统工程案例系统通信流向如下:佛库坝上、佛库坝下、佛子岭、白莲崖、上土寺、太阳遥测站的数据只发送到佛子岭水库中心站，其他各遥测站均分别发送到佛子岭水库中心站和磨子潭水库中心站。为了避免碰撞，应尽量减少数据发送频度。具体做法是:雨量采用0.5mm采集存储，达到1mm时发送0.5mm增量过程数据。通常情况下，备用中继站不转发数据；只有在主中继站出现故障的情况下，备用中继站才开始转发数据，这样可以有效地减少数据量，避免碰撞。(五)系统联网为了充分利用已建和在建水情自动测报系统资源，本系统的水文数据接入六安水情分中心，并同时传输到安徽省水情中心(省防)。①通过坝址中继站将信息传至六安水情分中心，六安可实时监控、检索、处理、转发信息

水情自动预报系统工程案例②进入水情传输网，省水情中心、淮委及国家防办能实时获取水库水雨情信息，达到信息共享

③实现水库实时联机预报调度

④实时信息15min内到省水情中心

系统联网示意图如图6-2所示，图中虚线所示为备用通信路由

图6-2佛梅响磨水文自动测报系统联组网图

水情自动预报系统工程案例(六)遥测站本系统中遥测站有水位雨量站、单雨量站和单水位站三种类型，测量参数有水位、雨量。遥测站的主设备为RTU和收发信机，遥测站实例图如下，组成框图如图6-3。终端机（RTU）MOSCAD-M通信电台避雷器、天馈线雨量计太阳能板充电控制器蓄电池串行水位计1串行水位计1并行水位计Motorola产品图6-3遥测站组成框图水情自动预报系统工程案例遥测站主要功能有:①当水位在规定时间间隔(6min)内变化1cm或雨量变化1mm时自动发送信息给中心站及分中心站。本次发送失败，下次发送的同时补发上次未发送成功的数据。不管采用何种量级发送都发送采集的所有增量(水位1cm、雨量0.5mm)过程数据。②定时自报:无雨或水位不变时，每日必须采集报告5次(8时、14时、20时、0时、2时)数据和本站电池电压，以报告设备工作状况和收集资料。③具有定时掉电功能。④具有数据在站存储功能，配备后备电池保证数据不丢失，用于水文数据整编。⑤具有通讯路由自动选择功能。具有数据向多个目的地传送功能。⑥具有主用、备用信道自动切换功能。⑦通讯信道侦听功能，当信道忙时，自动延时发送。水情自动预报系统工程案例⑧具有现场设置站号和数据发送量级功能。⑨具有人工置数功能。⑩可以根据需要随时设置为中继站。(七)中继站中继站中的中继机与遥测站RTU完全相同，与遥测站可以互换。如果相邻遥测站之间可以通讯，则其中任何一个遥测站设备可以直接改为中继站兼遥测站，实现通讯路由的自动选择。中继站的组成框图见图6-4。终端机（RTU）MOSCAD-M通信电台避雷器、天馈线太阳能板充电控制器蓄电池串行水位计1串行水位计1并行水位计Motorola产品雨量计图6-4中继站组成框图水情自动预报系统工程案例(七)中继站双中继(多云尖中继、多云寺中继)冗余热备份的实现:在MOSCAD一M中配置一个网络通信配置文件(networkconfig)，对主中继站和备份中继站进行定义，将两条通信路由(可以很多)写入该文件，在系统调试时，将此文件下载到RTU内，双中继冗余热备份即告成功。本系统各站(遥测站和中继站)每天都向中心站传输5次电源电压，这样可随时知道遥测站设备及电源是否运行正常，同时也了解了两个中继站的运行状态。中继站主要功能有:①数据转发:既可以集合转发，又可以通信链路方式转发命令和有关遥测站数据。②状态报告:每日必须采集报告5次(8时、14时、20时、0时、2时)本站电池电压。③具有遥测站功能，可以接入水位、雨量、流量等传感器，测量相应水文参数。④可以实现信道自动切换，当主信道故障时，自动启用备用信道向中心站传输数据。(七)中继站⑤遥测站具有限时通话功能，限于系统维护或汛期通话需要时使用，设置成通话功能后，可以自动返回数据通信功能。水情自动预报系统工程案例(八)中心站中心站设在佛子岭和磨子潭水库管理处，硬件设备主要为前置通信控制机FIU(中心控制终端CTU(也是RTU,与遥测站RTU相同)、值班机、调度计算机(主机)、收发信机、避雷器、天馈线以及电源等。中心站的组成框图见图6-5。前置机（FIU）MOSCAD-M通信电台避雷器、天馈线交流充电控制器蓄电池值班机（服务器）主机Motorola产品UPS电源2级避雷器稳压电源数据库220VAC图6-5中心站组成框图水情自动预报系统工程案例中心站采用双机冗余工作方式，即中心站值班机处于长期值守状态，主机通常用于数据处理、报表图形显示、打印和联机洪水预报。值班机既可单独运行，也可以和主机并行联机运行。(八)中心站

中心站按照《国家防汛指挥系统设计大纲》要求建立标准水情数据库(MSSQLserver数据库)，通过计算机局域网或计算机广域网方便快捷地进行数据的近远程查询、传输，实现数据资源共享。

中心站主要功能有:①随时或定时召测各遥测站雨水情数据，实现全区时钟同步。②把遥测信息形成原始数据文件存储，报文分解、检错、分类处理以及向本地和远地定时装载数据库(或数据文件)。③完成一次所属全部遥测站所有水文参数的收集、数据处理、传输、入库时间不超过8min,数据转发不超过15min.(八)中心站水情自动预报系统工程案例④可以随意增减测站的数量以及修改测站特征参数，修改工作将通过密码控制由有关管理人员进行操作，实现系统数据管理功能。⑤具有水文资料整编数据提取功能，满足资料整编需求。⑥通过计算机处理，显示打印各类报表及过程线，图形显示各类水情信息等。⑦具有人工置数功能。可以按照水情拍报段次并且匹配人工置数生成五位码水情报文，以自动或手动方式通过分中心局域网向上级防汛部门传送。⑧可以将实时遥测数据通过计算机广域网传送给省水情中心和其他防汛部门。⑨计算机洪水预报调度功能。水情自动预报系统工程案例(九)电源及防雷1.中心站电源中心站是系统数据收集传输的核心，由于其在系统中的重要性，设计交流电源的抗干扰和电源防雷，在交流电源输入端加二级避雷器和交流净化稳压滤波电源设备；中心站配置1台在线式3样KVAUPS，后备时间为8h。电源防雷采用两级不同泄放电流的单相避雷器，对中心站总电源进行防雷。为保证连续接收遥测数据，中心站FIU除了通过UPS供电外，另外再配置150AH/12V后备蓄电池，采用交流充电控制器浮充，设计过充、过放电保护。2.中继站电源中继站是系统数据传输的枢纽，设计中着重考虑其可靠性，主要是防雷和电源两方面。采用太阳能浮充蓄电池供电，使用10年寿命150AH/12V胶体蓄电池，设计过充、过放电保护，保证设备供电。最保守的情况下，蓄电池可以在无任何充电的状态下保证20d(佛子岭地区连续阴雨天最多为15d)的设备运行供电，而太阳能电池板在多云天气条件下就能对蓄电池充电。水情自动预报系统工程案例(九)电源及防雷3.遥测站电源测站电源配置如下:选用10年寿命26AH/12V的优质胶体蓄电池，24W太阳能板及充电控制器，设计过充、过放电、过流保护。最保守的情况下，蓄电