《水文自动测报系统技术规范gbt+41368-2022》详细解读

《水文自动测报系统技术规范gb/t41368-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5总体要求6结构组成6.1一般规定contents目录6.2遥测站-中心站组成结构模式6.3遥测站-中继站(集合转发站)-中心站组成结构模式6.4遥测站-分中心站-中心站组成结构模式6.5多目标并行组网组成结构模式6.6扁平化组网构成互联网模式7技术要求7.1一般规定contents目录7.2遥测站7.3中继站7.4中心站7.5通信组网7.6信息流程与工作模式7.7数据传输规约7.8系统联网7.9软件系统contents目录7.10防雷7.11供电电源7.12土建8设备要求8.1一般规定8.2传感器8.3遥测终端机8.4中继机及集合转发终端8.5通信设备8.6供电设备contents目录9安装、考核和运行维护9.1安装调试9.2测试考核9.3运行维护附录A(规范性)系统建设前期工作要求A.1前期工作总体要求A.2前期工作报告编制要求附录B(规范性)仪器选型contents目录B.1雨量计和雨雪量计选型B.2水位计选型B.3闸门(泵阀)开度计选型B.4流速流量传感器选型B.5水面蒸发传感器选型B.6土壤墒情传感器选型B.7其他监测传感器选型附录C(规范性)系统通信电路设计规定contents目录C.1适用范围C.2共性要求C.3无线通信电路设计步骤C.4路径损耗测试方法及要求C.5无线通信电路设计要求C.6设计报告的审定附录D(资料性)系统数据通信规约示例D.1报文帧结构示例contents目录D.2要素(参数)编码示例D.3报文正文基本结构示例参考文献011范围01本规范规定了水文自动测报系统的术语和定义、系统组成、功能要求、性能指标、应用环境、检验方法、安装与调试、试运行与验收、运行维护和档案管理等要求。02适用于江河、湖泊、水库、水电站、闸坝、灌区、调水工程、排涝工程等新建、改建和扩建的水文自动测报系统的规划、设计、生产、检验、安装、试运行、验收、运行维护及档案管理。03旨在统一水文自动测报系统技术要求，提高水文自动测报系统的技术性能和应用水平，保证系统稳定、可靠、安全运行，实现水文信息自动采集、传输、处理和预报的自动化、智能化和网络化。1范围022规范性引用文件03及时性优先选择最新版本的文件进行引用，确保技术规范的时效性和前瞻性。01准确性所引用的文件必须为正式出版物，确保技术内容的准确无误。02有效性引用文件应与本规范密切相关，确保其在水文自动测报系统技术领域的适用性和指导意义。2规范性引用文件033术语和定义规范性本章节所列举的术语和定义均具有规范性，是理解和应用本标准的基础。专业性术语和定义涉及水文自动测报系统的专业领域，确保表述的准确性和专业度。详尽性对重要术语进行详细解释，以便读者全面理解其含义和上下文。3术语和定义044缩略语-水文自动测报系统（AutomaticHydrologicalTelemetrySystem）是一种利用自动化设备进行水文数据采集、传输和处理的系统。遥测终端（RemoteTerminalUnit）指在水文自动测报系统中，安装在各个监测站点，负责数据采集、临时存储和传输的设备。数据中心（DataCenter）负责接收、存储、处理和分析遥测数据，并提供数据共享和服务的核心设施。4缩略语055总体要求123通过自动测报系统的建设，实现水文数据的自动采集、传输和处理，提高水文监测的效率和准确性。提高水文监测自动化水平确保自动测报系统采集的水文数据安全可靠，为防汛抗旱、水资源管理等提供有力数据支撑。保障水文数据安全推动自动测报系统的技术创新和升级，提升水文监测的现代化水平，更好地服务于经济社会发展和生态文明建设。促进水文现代化建设5总体要求066结构组成结构框架明确规定了水文自动测报系统的结构框架，包括数据采集、传输、处理和应用等各个环节。模块化设计系统采用模块化设计思想，便于扩展和维护，提高了系统的灵活性和可适应性。标准化接口各模块之间采用标准化的接口进行连接，确保了数据的准确性和可靠性。6结构组成076.1一般规定水文自动测报系统应包含数据采集、传输、处理和应用等完整的功能模块。完整性系统应具有良好的兼容性，能够支持不同厂商、不同类型的设备和软件平台的集成。兼容性系统设计应考虑到未来发展的需要，具备灵活扩展的能力。可扩展性6.1一般规定086.2遥测站-中心站组成结构模式传感器负责采集水文数据，如水位、流量、降雨量等。数据采集器将传感器采集的数据进行预处理，并传输到中心站。通信设备实现遥测站与中心站之间的数据传输和通信。6.2遥测站-中心站组成结构模式096.3遥测站-中继站(集合转发站)-中心站组成结构模式遥测站负责采集各种水文数据，如水位、流量、降雨量等，确保数据的准确性和实时性。水文数据采集数据预处理数据传输对采集到的原始数据进行预处理，包括数据滤波、异常值剔除等操作，以提高数据质量。将处理后的数据通过通信链路传输至中继站或中心站，确保数据的及时上传。0302016.3遥测站-中继站(集合转发站)-中心站组成结构模式106.4遥测站-分中心站-中心站组成结构模式6.4遥测站-分中心站-中心站组成结构模式数据采集遥测站负责实时采集各种水文数据，如水位、流量、降雨量等。数据预处理对采集到的原始数据进行预处理，包括数据清洗、格式转换等，以确保数据质量。数据传输将处理后的数据通过通信链路传输到分中心站或中心站。116.5多目标并行组网组成结构模式高可靠性根据实际需求，可灵活配置主备通道的参数和优先级，以满足不同场景的应用需求。灵活配置无缝切换在主通道出现故障时，备通道能够迅速接管数据传输任务，确保数据的连续性和完整性。采用主备双通道模式，确保数据传输的稳定性和可靠性，降低故障风险。6.5多目标并行组网组成结构模式126.6扁平化组网构成互联网模式

6.6扁平化组网构成互联网模式简化网络结构通过减少网络层级，扁平化组网能够降低网络复杂度，提高数据传输效率。增强可扩展性扁平化组网结构易于扩展，能够灵活应对未来业务增长的需求。降低维护成本简化的网络结构减少了故障点和潜在问题，从而降低了网络维护成本。137技术要求水文自动测报系统应由数据采集、传输、处理、存储和输出等模块组成，确保系统功能的完备。完整性系统应采用模块化设计，便于扩展、维护和升级。模块化设计系统应具有高可靠性，确保在恶劣环境下长时间稳定运行。可靠性7技术要求147.1一般规定系统组成01水文自动测报系统应由数据采集、传输、处理、存储、分析和应用等部分组成，各部分应协同工作，确保系统稳定运行。安全性要求02系统设计应充分考虑防雷、防盗、防火等安全措施，确保设备和人身安全，同时应采取必要的数据加密和备份措施，保障数据安全。可靠性原则03系统应选用技术成熟、稳定可靠的设备和软件，具备较高的抗干扰能力和较低的故障率，确保长期连续运行。7.1一般规定157.2遥测站遥测站主要由传感器、数据采集终端、通信设备和电源等构成。实现水文数据的自动采集、处理、存储及传输，为水文监测提供及时准确的信息。组成功能7.2遥测站167.3中继站中继站的主要功能是对接收到的信号进行再生、放大和处理，然后将其转发到下一个中继站或目的站，以扩展通信距离。信号转发通过中继站的转发，可以确保信号在传输过程中保持稳定和可靠，减少信号衰减和干扰对数据传输质量的影响。确保数据传输质量中继站可以作为备份节点，当某个节点出现故障时，可以通过中继站进行数据的绕行传输，提高整个系统的可靠性。提高系统可靠性7.3中继站177.4中心站组成中心站主要由数据接收设备、数据处理与存储系统、数据传输设备以及相关的应用软件等组成。功能负责接收各个遥测站点的水文数据，进行数据的处理、存储和转发，同时提供数据查询、分析和预警预报等服务。7.4中心站187.5通信组网可靠性原则通信组网应遵循高可靠性原则，确保数据传输的稳定性和准确性。灵活性原则组网设计应具备灵活性，能够适应不同场景和需求的变化。可扩展性原则考虑未来业务的发展和扩展，组网应具备一定的可扩展性。7.5通信组网197.6信息流程与工作模式自动测报系统通过传感器等设备实时采集水文数据，包括水位、流量、降雨量等关键信息。数据采集采集到的数据通过有线或无线方式传输至数据中心或上级管理部门，确保数据的及时性和准确性。数据传输数据中心对接收到的数据进行处理、整编和分析，生成各类水文情报和预报产品。数据处理与分析7.6信息流程与工作模式207.7数据传输规约随着水文自动测报系统的广泛应用，数据传输的标准化需求日益凸显，制定统一规约势在必行。标准化需求信息技术和通信技术的不断进步，为数据传输规约的升级和完善提供了有力支持。技术发展确保水文数据传输的安全性、可靠性和稳定性是规约制定的重要考量因素。安全性考虑7.7数据传输规约217.8系统联网稳定性系统联网应具备高稳定性，确保数据传输的连续性和可靠性。安全性联网过程中需采取多种安全措施，防止数据泄露和非法侵入。可扩展性系统联网应支持未来扩展和升级，以适应不断变化的需求。7.8系统联网227.9软件系统可靠性保障系统架构设计充分考虑了可靠性因素，通过冗余部署、容错机制等技术手段，确保系统稳定运行。安全性策略在系统架构中融入了多重安全防护措施，包括数据加密、用户权限管理等，以保障系统安全。模块化设计软件系统采用模块化设计，各模块之间功能独立，便于系统的维护、升级和扩展。7.9软件系统237.10防雷遵循国家标准防雷设计应符合国家现行的防雷相关标准和规范的要求。综合防雷措施应采取综合防雷措施，包括直击雷防护、雷电感应防护以及雷电波侵入防护等。因地制宜原则根据水文自动测报系统所在地区的雷电环境特征，进行有针对性的防雷设计。7.10防雷247.11供电电源通常采用市电作为主电源，应保证稳定可靠的供电质量。交流电源在交流电源不可用时，直流电源可作为备用电源，以确保系统的连续运行。直流电源在偏远地区或无法接入市电的情况下，可选用太阳能电源。太阳能电源7.11供电电源257.12土建耐久性土建结构应设计合理，使用耐久性强的材料，确保在系统使用寿命内安全可靠。稳定性土建结构应具备足够的稳定性，能够承受设备及其附件的重量，以及风、雨、雪等自然力的影响。功能性土建设计应满足水文自动测报系统的设备安装、运行和维护需求，提供良好的工作环境。7.12土建268设备要求准确性传感器应具有高精度和稳定性，确保测量数据的准确性。可靠性传感器应具有良好的抗干扰能力和长期稳定性，以降低维护成本。适应性传感器应能适应各种恶劣环境，如高温、低温、潮湿等，保证正常工作。8设备要求278.1一般规定03兼容性系统应具有良好的兼容性，能够接入不同厂商、不同类型的传感器和数据采集传输设备。01系统组成水文自动测报系统应包含传感器、数据采集传输设备、通信网络、数据中心、应用软件等基本组成部分。02架构要求系统应采用开放式架构，支持模块化扩展，易于维护和升级。8.1一般规定288.2传感器雨量传感器用于测量降雨量的传感器，可根据翻斗次数或倾斜角度记录雨量数据。水位传感器用于测量水位的传感器，可根据压力或超声波原理测量水位变化。流量传感器用于测量水流量的传感器，可根据流速和时间计算流量数据。8.2传感器298.3遥测终端机

8.3遥测终端机传感器接口遥测终端机应具备多种传感器接口，包括但不限于水位传感器、雨量传感器等，以确保能够准确接收各类传感器采集的数据。数据处理单元遥测终端机应内置高性能数据处理单元，对接收到的数据进行实时处理、存储和分析，保证数据的准确性和可靠性。通讯模块遥测终端机需配备稳定的通讯模块，支持多种通讯方式，如GPRS、CDMA、4G、NB-IoT等，以实现远程数据传输和监控。308.4中继机及集合转发终端中继机主要用于接收来自遥测终端的数据，并将其转发至中心站或其他中继机，起到数据中继传输的作用。中继机具有高灵敏度、低误码率、稳定可靠等特点，能够确保数据在复杂环境下稳定传输。作用特点8.4中继机及集合转发终端318.5通信设备123通信设备应具有高稳定性，能够在恶劣环境下长时间稳定运行，确保数据传输的可靠性。稳定性要求通信设备应具有良好的兼容性，能够支持多种不同类型的水文自动测报系统，实现设备间的互联互通。兼容性要求通信设备应具备可扩展性，能够根据实际需要进行功能扩展和升级，以适应未来系统发展的需求。可扩展性要求8.5通信设备328.6供电设备合理配置备用电源为确保在主电源故障时系统能继续运行，应合理配置备用电源，如蓄电池等。考虑设备的可扩展性在选型时，应充分考虑未来系统的扩展需求，选用具有良好扩展性的供电设备。选用稳定可靠的供电设备根据水文自动测报系统的实际需求，选用性能稳定、可靠性高的供电设备，确保系统连续稳定运行。8.6供电设备339安装、考核和运行维护确定安装位置和环境选择适宜的安装地点，确保设备安全、稳定，并便于日常维护和检修。遵循安装规范依据相关技术标准和规范进行设备安装，确保设备能够正常、准确地运行。做好安装记录详细记录安装过程中的重要信息，为后续的设备调试、维护提供参考。9安装、考核和运行维护349.1安装调试准备工作在安装调试前，应详细了解系统的组成、工作原理及使用环境，制定安装调试方案，并准备好所需的工具、仪器和人员。安装要求系统的安装应符合相关标准和规范，确保传感器、数据采集器、通信设备等各部件正确安装，并进行必要的接地、防雷等安全措施。调试流程在完成安装后，应按照规定的流程进行调试，包括检查各部件的电源、信号连接是否正常，对传感器进行校准，测试数据采集、传输和处理的准确性等。确保系统能够正常运行并满足设计要求。9.1安装调试359.2测试考核通过测试考核，可以全面验证水文自动测报系统的各项性能指标是否达到预期要求。验证系统性能测试过程中能够及时发现系统存在的问题和不足，为后续的改进和优化提供有力依据。发现问题并改进经过严格的测试考核，能够确保水文自动测报系统在实际运行中的稳定性和可靠性。确保系统可靠性9.2测试考核369.3运行维护定期对系统进行全面检查，包括传感器、数据采集器、通信设备等，确保其正常运行。定期检查数据备份环境维护定期对采集的数据进行备份，以防数据丢失或损坏。保持设备运行环境整洁，避免灰尘、杂物等对设备造成损害。0302019.3运行维护37附录A(规范性)系统建设前期工作要求明确系统建设目标结合业务场景，详细分析系统应具备的功能模块，确保系统的实用性和可操作性。分析系统功能需求制定系统规划方案基于目标和功能需求，制定全面的系统规划方案，为后续实施提供指导。根据实际需求，确定系统建设的宏观目标和具体指标，确保系统能够满足预期的应用效果。附录A(规范性)系统建设前期工作要求38A.1前期工作总体要求在前期工作阶段，需明确水文自动测报系统的建设目标，包括提高水文监测能力、实现数据自动化处理等。明确系统建设目标根据实际需求，确定系统覆盖的地理范围和监测要素，如河流、湖泊、水库等水域的水位、流量、水质等。确定系统覆盖范围为确保系统建设的顺利进行，需制定详细的实施计划，包括时间节点、资源分配、风险控制等方面的内容。制定实施计划A.1前期工作总体要求39A.2前期工作报告编制要求明确工作任务和目标阐述自动测报系统建设的重要性和必要性，提出具体的工作任务和目标。提供决策依据为项目立项、审批、实施等提供全面的技术支撑和决策依据。规范工作程序规范自动测报系统前期工作的程序和要求，确保工作的有序进行。A.2前期工作报告编制要求40附录B(规范性)仪器选型根据实际应用场景和水位变化范围，选用合适的水位传感器，确保其测量精度和稳定性。选型原则浮子式水位传感器、压力式水位传感器、超声波水位传感器等。常用类型考虑传感器的防护等级、抗干扰能力以及对环境的适应性。注意事项附录B(规范性)仪器选型41B.1雨量计和雨雪量计选型根据实际需求选择适当的雨量计或雨雪量计类型，确保其测量准确度高，稳定性好。准确性优选经过长期实践验证、性能稳定的产品，以降低故障率和维护成本。可靠性考虑安装地点的气候条件、环境特点等因素，选择具有良好适应性的雨量计或雨雪量计。适应性B.1雨量计和雨雪量计选型42B.2水位计选型水位计应具有高精度测量能力，确保水位数据的准确性。准确性水位计应具有良好的长期稳定性，避免因环境因素导致测量数据波动。稳定性根据实际应用场景选择不同类型的水位计，满足特定环境和使用需求。适用性B.2水位计选型43B.3闸门(泵阀)开度计选型高精确度01闸门（泵阀）开度计应具备高精确度，以确保测量结果的准确性和可靠性。分辨率适中02开度计的分辨率应适中，能够清晰反映闸门（泵阀）的微小变化。稳定性好03开度计应具有良好的稳定性，能够长时间稳定工作而不受外界干扰。B.3闸门(泵阀)开度计选型44B.4流速流量传感器选型B.4流速流量传感器选型准确性传感器应具有高精度的测量能力，确保流速数据的准确性。稳定性传感器应具备良好的长期稳定性，减少因环境因素导致的测量偏差。响应速度传感器应具备快速的响应速度，以便及时捕捉流速变化。45B.5水面蒸发传感器选型电阻式蒸发传感器通过测量电阻值变化来推算水面蒸发量，适用于小水域蒸发测量。浮子式蒸发传感器利用浮子随水位变化来测量蒸发量，适用于大型水体。超声波式蒸发传感器通过测量超声波在空气中的传播时间来计算蒸发量，精度较高。B.5水面蒸发传感器选型46B.6土壤墒情传感器选型电阻式传感器通过测量土壤中的电阻值来推算土壤水分含量，具有响应速度快、稳定性好的特点。电容式传感器利用土壤水分变化引起电容值改变的原理进行测量，适用于各种类型的土壤。频域反射式传感器通过测量电磁波在土壤中的传播特性来反演土壤水分，具有高精度和较广的测量范围。B.6土壤墒情传感器选型47B.7其他监测传感器选型准确性传感器的测量精度和稳定性应满足水文监测要求，确保数据准确可靠。适用性根据监测环境和具体需求选取合适的传感器类型，确保其能够在恶劣环境下正常工作。经济性在满足准确性和适用性的前提下，应综合考虑传感器的成本、维护费用以及使用寿命等因素。B.7其他监测传感器选型03020148附录C(规范性)系统通信电路设计规定扩展性在考虑当前需求的基础上，设计应具备一定扩展能力，以适应未来系统升级和扩展需求。稳定性通信电路设计应确保数据传输的稳定可靠，降低误码率和故障率。安全性通信电路设计需保障数据传输的安全性，采取加密、验证等措施防止数据泄露和非法访问。附录C(规范性)系统通信电路设计规定49C.1适用范围C.1适用范围本规范适用于水利工程管理与调度中应用的水文自动测报系统，提供标准化的技术要求和操作指南，保障水利工程的安全运行和效益发挥。水利工程管理与调度本规范适用于江河流域的水文自动测报系统，包括水位、流量、降雨量等关键水文数据的自动采集、传输与处理。江河流域水文监测规范也涵盖水库、湖泊等水体的水文自动测报系统，确保监测数据的准确性和实时性，以支持水资源管理和调度决策。水库湖泊监测50C.2共性要求03明确系统应具备的功能模块，如数据采集、数据传输、数据处理等。01简述水文自动测报系统的基本组成，包括采集、传输、处理、存储等环节。02强调系统的模块化设计，便于扩展与维护。C.2共性要求51C.3无线通信电路设计步骤分析系统通信数据量、传输速率和实时性要求。考虑通信距离、障碍物和地理环境等因素对信号传输的影响。确定无线通信的频段和通信协议。C.3无线通信电路设计步骤52C.4路径损耗测试方法及要求接收器接收信号并测量在接收点设置接收器，接收测试信号并测量其功率或电平。数据记录与处理详细记录测试过程中的各项数据，包括发射功率、接收功率、测试时间等，并进行必要的数据处理和分析。信号源发射测试信号在预定位置设置信号源，发射特定频率和功率的测试信号。C.4路径损耗测试方法及要求53C.5无线通信电路设计要求选用成熟稳定的通信技术和设备，确保系统长期稳定运行。设计合理的通信协议，降低数据传输错误率，提高通信可靠性。考虑冗余设计，确保在部分设备