自动测报系统技术

水文自动测报系统技术2、自动记录仪器早期的自动记录都是现场采集，现场记录。如日记雨量计、日记水位计；长期自记雨量计、长期自记水位计。虹吸式自记雨量计翻斗式自记雨量计1、有线远传水文数据的直接有线远传二、数据远传水文数据的远程有线远传包括专线远传、电话远传、Internet网络等水文数据的远程有线远传2、无线远传水文数据的超短波无线远传水文数据的远程无线远传包括卫星、GPRS/GSM等水文数据的远程无线远传3、无线远传的工作模式应答模式：根据中心站发出的招测命令，实时上传水文数据。优点：实时性强，可控性好缺点：测站复杂，功耗大自报模式：测站根据自报定时、数据变化等自动上传水文数据。优点：测站简单，功耗低缺点：可控性差兼容模式：测站既可以执行中心站的招测命令，又可以根据自报定时、数据变化等自动上传水文数据。优点：实时性强，可控性好缺点：测站复杂，功耗大综合评价：随着技术进步，电子设备特别是传输设备传输效率的提高，自报测站的自报时间间隔可以不断缩短。当自报时间间隔小于5分钟之后，自报测站的数传实时性已与应答站不相上下，但自报测站的系统复杂性、系统功耗却远远低于应答站。因此，目前的遥测站基本以自报工作模式为主。三、大型系统与集成设备1、中心站概况除第一代中心站外，现代中心站的结构基本变化不大，系统组成比较简单。超短波中心站或卫星中心站公共数据网中心站2、测站设备与组成超短波测站的一般构成GPRS/GSM测站的一般构成3、测站关键功能与性能主要功能：数据采集：雨量、水位、流速等数据记录：纸质记录、固态存储、U盘、SD卡等数据传输：有线传输、超短波、卫星、GPRS/GSM等辅助功能：电源管理：充电控制与电池保护工作模式管理：工作状态、休眠状态系统检测与报警：电源检测、温度检测、信号检测等主要性能：工作可靠性：无人职守、便于维护、便于维修等系统功耗：低功耗的各种优势明显环境适应：温度、湿度、粉尘、电磁等环境的适应性集成式设备的特点简化结构：集成设备相当于传统传感器+数传仪+通信模块。由集成设备组成的测量系统只需连接电源和天线即可使用，无需二次集成。低功耗特性：集成设备的功耗极低，省去了大容量蓄电池，太阳能电池的功率可大大降低。大容量数据存储特性：集成设备使用U盘或SD卡存储历时数据，无需使用专用的存储模块。增大了存储容量，降低的成本，提高了数据兼容性。5）降低成本：集成设备的体积很小重量轻：可以降低材料成本，加工成本，运输和安装成本；集成设备功耗低：可以降低蓄电池成本，太阳能电池成本和功率辅助设备成本；集成设备很少外部连接：可以减少接口部件，减少电缆材料成本、接插件成本、布线成本。好货不便宜，便宜没好货在这里不一定正确，对于集成设备，好货往往也很便宜。这是新材料、新技术带来的红利。四、无序生产与标准设备1、水文遥测系统对设备标准化的要求早期水位单机设备都是独立工作的，对标准化的要求并不严格。而水文遥测系统种的各个传感器、RTU、中心站等设备，其接口、数据等有互联互通的要求。因此同一系统的设备必须满足接口兼容、数据格式兼容、通信协议兼容、电源标准兼容等要求。这就对设备的标准化提出了要求。2、用户困境由于水文遥测系统种的各个设备有兼容性的要求，如果各厂家的设备不能兼容，用户选择遥测系统就会受到限制。如果用户喜欢A厂家的水位计、B厂家的雨量计、C厂家的RTU，那么该用户只能选择其中一种喜欢的设备，将就其它设备。当系统建好后，如果用想扩容、升级、改造，只能找原厂家。用户无形中被厂家绑架，系统建设前用户是上帝，系统建设后厂家变成了上帝。自从水文遥测系统普及后，经常能够看见一个中心站或数据中心，同时运行着几套不同厂家的遥测系统，一个水位井上同时安装着好几个水位计，一个平台上同时安装着几套雨量计…...3、企业困境有能力绑架用户、形成市场垄断的企业毕竟只是少数，他们通常是大而全的企业、有历史的企业、有人脉的企业。而大多数中小企业可能只是某一、二个设备具有优势。如果从事系统集成的大企业与小企业的设备不能兼容，小企业的优势就得不到发挥。即使是大企业也不一定希望所有的设备都由自记生产，如果能够自由选择符合标准的优势产品，对大企业来说也是一种解脱，他们可以将大量的人力、生产装备投入到更有意义的、技术含量更高的产品或设备的开发中去。1、规范与标准的必要性由于水文遥测系统由不同的部分或设备组成，不同部件和设备就必需在设备接口、数据格式、通信协议，使用条件等方面能够兼容、互联、互通、互换、通用。有了兼容、通用的设备，用户就可以自由选择自记喜欢的不同产品或厂家。系统扩容、升级、改造也不必只依靠原建设厂家。设备有了标准，厂家就可以只生产自己的优势产品，充分发挥各厂家的特长和优势，减少垄断的形成。五、行业规范与国家标准2、规范与标准的实施状况用户能够自由选择不同厂家生产的部件，如A厂家的中心站服务器、B厂家的测站RTU、C厂家的通信机（或模块）、电源模块、D厂家的雨量传感器、E厂家的水位传感器……等部件，已成为共识。为满足上述要求，所有产品都必须符合统一的标准。为此水利部分别颁布了各项行业规范或国家标准，如《水文自动测报系统设备通用技术条件SL_T102-1995.》、《水文自动测报系统技术规范SL61-2003》、《水文监测数据通信规约》……等。然而正如大家说看见的那样，这些规范标准并没有被很好地执行。不仅不同厂家的设备不兼容，即使同一厂家不同部门之间的产品有时也不兼容。规范标准执行不好的原因1)监管不力或无力监管规范标准的执行由谁来监管？水利部虽然有水文仪器质监中心，但该中心只能对送检的仪器负责，并不能监管市场上流通的产品。另一方面，即使送检的仪器合格，也不能保证厂家投入市场的仪器与送检的一样。最后监督规范标准的执行只能是用户，而用户所能做的只能是在采购或招标时，要求产品符合XX规范或标准。如果用户没有有效的检测手段，这种要求只能停留在纸面上。没有利益的驱使执行规范标准往往需要一定的技术投入，需要一定材料投入。所以没有利益的驱使，企业是不会自觉的进行这种投入的。没有市场的支持由于市场大量非标准产品充实市场，即使某企业生产了标准产品，也很难与其他企业的产品互联互通。所以没有市场的支持，企业也很难在规范标准上有所作为。4)规范标准本身难以推广执行标准的编写通常由几个单位的几个专家完成，专家的个人水平就决定了标准的水平。许多标准往往只是一个文本，更象是名词解释或论文，标准文本完成后一般再也没有权威机构对具体的条文进行解释。各生产厂家技术人员根据自己阅读，很难完全理解标准条文。有些标准的执行需要一定的技术支撑，有些标准条文是由特定企业的特定个人提出的，执行这些条文有时需要特定的条件和特定的技术，当其他企业执行这些标准遇到困难时，通常得不到应有的技术支持。5)规范标准有时脱离新技术的发展规范标准绝大多数采用的成熟技术，其中不少技术是早先出于无奈而采用的方法，随着新材料、新技术的出现，那些落后的技术都陆续被淘汰，而标准规范制时仍然保留了不少淘汰的技术，而对于新技术却没有留出多少发挥的空间。所以许多新产品往往只能是非标产品。在标准的制定中，有时为给未考虑到的情况留有空间，往往留有用户自行扩展的余地。而这些自行扩展空间往往又成为非标产品的后门。3、推行规范标准的方法与途径1)标准规范应该具有广泛的代表性标准规范是技术性很强的文件，参加编制标准的人应该是长期从事该领域工作的、技术全面的、具一定代表性的技术人员。标准的原始素材来源应该具有一定的代表性，应该来自于本行业的一般企业，并且得到广泛认可，而不是来自某几个垄断企业或某几个权威。标准的制定应该是开放性的，应该让那些希望参与编制标准的企业或个人都有获得参与的机会。标准制定前应该广泛地征求意见，而不是闭门造车或是有选择性地征求意见。2)制定科学的标准规范标准规范是操作性很强的文件，标准不是论文，其目的应该是推广执行。同时水文行业的许多材料、技术都是来自于其它行业（如计算机技术、通信技术、传感器技术等），因此水文行业的标准规范，也应该充分借鉴这些行业的成功先例。标准规范应该易于操作，尽量避免歧异或误解，尽量使问题科学化、合理化、简单化。新的标准规范应该有利于新材料、新技术的推广和运用，应该有利于落后技术的更新换代。标准规范应该是行业技术进步的源泉，而不是落后技术的保护伞。3)应该提供推广标准规范的技术支撑标准规范难以推广的一个重要原因是得不到应有的技术支持。标准规范条目繁多，有些条目是在特定的条件下，采用特定的技术实现的。如果没有专门的部门、专门的人员进行条目的解释，给予一定的技术指导，企业要想完全理解并执行某些标准，几乎是不可能的。做为标准推行的主管部门，应该指定专门的非盈利部门，专门的非利益攸关人员进行标准的解释、技术的指导。1、政府搭台，企业展示，用户选择水文基础数据通用平台，由主管部门牵头，用户单位的相互协作。起初是几个单位建立了数据中心或数据服务器，为了保证数据备份，数据中心维护时数据不丢失，单位之间就建立了数据相互备份的机制。这就要求这些单位的RTU与数据中心直接的数据格式完全兼容。有了水文基础数据通用平台，不同企业的设备就可以在同一个平台上运行，企业在开发新仪器、新设备时就有了调试运行的平台，大大方便了企业。六、水文基础数据通用平台简介同时，不同企业的设备在同一个平台上运行，不同企业设备的功能、性能可以在同一个平台上展示。企业之间可以相互取长补短，用户在选型设备时也有了比较和参考。水文基础数据通用平台部分专家鉴定结论三、主要创新点：1、提出和建立了基于云概念的水文数据汇聚及业务管理模式。2、提出了水文数据采集传输的统一技术标准，并建立了数据平台。3、实现了实时、密集水文数据和图像统一传输与管理。四、该成果为国家水文数据库建设提供了关键技术支撑，并已在天津、河北省进行了实际应用。稳定可靠，时效性强，具有显著的经济和社会效益，推广应用前景广阔。综上所述，该项研究成果达国际先进水平。2、减少小系统投资一些单个水文监测站，他们可能只有少量的遥测站，为几个遥测站建立数据中心很不合算。因此他们在征得数据中心单位同意后，他们的遥测站借用其他单位的数据中心（目前这种借用仍然还是免费的）。这就要求遥测站的数据格式、通信协议与数据中心完全一致。有了共享的水文基础数据通用平台，这就对数据格式、通信协议、工作模式、硬件接口等一系列统一标准的要求。为此在不同用户、企业、管理部门的参与下，大家共同修订了《水文基础数据通用平台通信协议》，目前共包含4个子协议，它们分别为《实时数据上传协议》、《密集数据上传协议》、《图像数据上传协议》和《数据下传协议》。《水文基础数据通用平台通信协议》充分考虑科学性、实用性，通用性。协议文本非常简单，例如《实时数据上传协议》协议文本仅4页，其中协议内容3页，应用实例1页。3、变规范标准的强迫执行为企业的自觉行为尽管《水文基础数据通用平台通信协议》非常简单，但它对可能传输的数据几乎没有限制，它不仅包含了现有在平台上运行的所有水文参数和辅助参数的内容，而且还可以几乎不受限制地增加其它未知的水文参数或辅助参数。在科学性、通用性方面，《通用平台通信协议》也做了充分考虑。例如《密集数据上传协议》丢弃了原水文行业普遍使用的BCD数据格式，新协议采用了整形