水情自動測報系統(tǒng)信息采集平臺在水情預報中的應用

顏 虎，楊亞芳

(西昌水文水資源勘測局，四川西昌 615000)

當前水安全和水資源問題已經(jīng)成為社會和經(jīng)濟發(fā)展中的重要因素，而其中的洪澇災害已成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，防洪減災的任務艱巨而迫切。水情自動測報系統(tǒng)的發(fā)展，能夠有效的為水情預報工作提供實時準確的水情資料，更進一步的提高洪澇災害的預警效果。本文結合實際工作經(jīng)歷，著重介紹信息采集平臺在日常洪水預報工作中的應用。

1 信息采集平臺的主要特點

四川省西昌水文水資源勘測局水情自動測報系統(tǒng)采用的是南京南瑞水情的RTU數(shù)據(jù)采集平臺——ACSCOMM，該平臺是集成了多種通信信道和多種RTU協(xié)議的通用水情遙測數(shù)據(jù)采集、查詢分析與數(shù)據(jù)處理的平臺。其主要特點及功能如下:

1)數(shù)據(jù)采集采用多線程，每個串行通訊端口分別占用一個線程，某一線程發(fā)生故障不影響其他線程的采集。

2)具有本地ACSCESS數(shù)據(jù)庫，可脫離平臺數(shù)據(jù)庫獨立運行，歷史數(shù)據(jù)保存時間長短可任意設定，自動刪除過期數(shù)據(jù)。

3)采用模塊化設計，支持多信道采集和多種RTU通訊協(xié)議，且可以通過DLL(動態(tài)鏈接庫)任意擴展信道和協(xié)議。目前支持 VHF(超短波)、PSTN、GSM(短信)、Inmarsat(海事衛(wèi)星)、BEIDOU(北斗衛(wèi)星)、GPRS等常用信道的數(shù)據(jù)采集。

4)運行參數(shù)實現(xiàn)在線配置，修改任何配置不需要重啟程序。

5)集成化監(jiān)視界面，可查看信道狀況及原始來報碼、遙測站當前來數(shù)實時信息、遙測站歷史數(shù)據(jù)、運行參數(shù)配置等。

6)支持對遙測站進行自動補數(shù)。

7)可直接從南瑞水情的WDS9001或WDS9002系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫導入配置。

8)主運行界面以及查詢界面操作簡單明了，實時水情數(shù)據(jù)計算查詢簡單便捷(圖1):

圖1 實時水情數(shù)據(jù)查詢

2 信息采集平臺的應用

2.1 信息的穩(wěn)定性和準確性

信息穩(wěn)定性方面，由于采用了多線程采集和多信道傳輸，從根本上保證了水情信息的及時和穩(wěn)定傳送。本局所用系統(tǒng)常用信道為BEIDOU信道，當BEIDOU信道出現(xiàn)擁堵或故障的時候，備用的GSM信道會快速啟動并補發(fā)數(shù)據(jù)，從而大大的減少了數(shù)據(jù)傳輸不暢的概率。本局自動測報系統(tǒng)運行近5 a，通過對下屬39個遙測站的年暢通率統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，年平均暢通率均＞97%，該系統(tǒng)完全能滿足日常測報需要。在數(shù)據(jù)準確性方面，每年進行的汛前及汛末巡檢，以及專門為系統(tǒng)配備的設備監(jiān)測和維護小組，確保了系統(tǒng)各軟硬件設備的正常工作。加之系統(tǒng)人機界面所提供的各站雨量柱狀排列圖(圖2)，利于工作人員方便快捷的進行雨量站合理性分析，確保各遙測站自動雨量器工作正常。人機界面提供的各站實時水位過程線(圖3)查詢，也能讓工作人員隨時監(jiān)測自動水位計的工作情況。通過幾年的整編資料對比，資料精度也能滿足整編要求。所以，該系統(tǒng)為水情預報工作所需提供的水情信息是穩(wěn)定可靠的。

圖2 各雨量站柱狀排列圖

圖3 雨量站水位實時過程線圖

2.2 信息的實時性

作為水情預報工作來講，最重要最關鍵的就是獲得及時準確的水情實時信息。遙測站向采集平臺發(fā)送數(shù)據(jù)包1次/h，一個數(shù)據(jù)包包含12個水情信息(采集1次/5 min)，再加上ACSCOMM的數(shù)據(jù)召測功能，該遠程命令實現(xiàn)召測遙測站的當前數(shù)據(jù)，遙測站接收到該命令后會主動發(fā)起一次對所用傳感器的測量，并把測量結果發(fā)送采集平臺，也就是說，可以隨時得到遙測站的實時水情信息。這對于無論是用相關關系或系統(tǒng)模型的預報方案來講，從信息密度和實時性上已極大程度的滿足了預報需求。以本局下屬孫水關水文站為例，現(xiàn)行的預報方案是通過上游喜德水位站洪峰水位以及區(qū)間平均面雨量和孫水關水文站實時流量相關關系建立的，本方案的區(qū)間平均面雨量只有通過前一時段的報文獲得，這就大大的增大了預報結果的誤差。而有了自動測報系統(tǒng)后，就可以在喜德站出現(xiàn)洪峰水位后及時查詢區(qū)間的冕山、深溝、則約、項姑、波洛等5個雨量站的實時雨量信息，然后通過泰森多邊形法可求得區(qū)間5個雨量站降雨的產(chǎn)匯流情況，從而可以及時修定原來的預報方案，使得預報結果更加準確合理。在已經(jīng)發(fā)生險情的情況下，還能夠通過自動測報系統(tǒng)及時傳遞的雨水情信息對已經(jīng)發(fā)出的水情預報結果作進一步的修正，確保險情預報的準確性，為防汛救災工作提供有力的信息保證。

2.3 信息的導入導出

ACSCOMM提供了從其他格式文件或數(shù)據(jù)庫導入或導出部分系統(tǒng)配置的功能。從數(shù)據(jù)庫導出歷史以及實時水情資料目前提供的文件格式有Excel文件和WDS表。歷史和實時資料的方便導出，對水情預報建立模型或資料收集解決了原始資料錄入以及編輯的繁瑣工作，大大減輕了工作量。

綜上所述，實踐證明，自動測報系統(tǒng)在水情預報工作中的作用越來越顯著，對水情預警以及搶險救災都有著有力的支持。隨著科學技術的日新月異，自動化系統(tǒng)在水情預報中的應用會越來越普及和廣泛，并會很大程度的提高水情預報結果的精度和防汛部門的反應速度。

［1］NARI WDS9002系統(tǒng)使用維護手冊［Z］.南京南瑞集團公司水情水調環(huán)境監(jiān)測分公司，2008.

［2］陳興芳、趙振國.中國汛期降水預測研究及應用［M］.北京:氣象出版社，2000.

［3］四川省水利電力廳.四川省中小流域暴雨洪水計算手冊［K］.成都:四川省水利廳，1984.