水文自動測報系統(tǒng)在長春地區(qū)的運行實踐

摘 要:本文從水文自動測報系統(tǒng)國內(nèi)外各時期的研發(fā)情況及系統(tǒng)的原理、組成等方面進行了闡述，且通過幾年來水文自動測報系統(tǒng)在長春市水文系統(tǒng)的運行實踐，得出此系統(tǒng)必將在水情測報、江河流域及水庫安全渡汛、水資源合理開發(fā)利用等方面都能發(fā)揮重要的作用。防汛抗旱工作中發(fā)揮重大作用。

關(guān)鍵詞:水文 自動測報系統(tǒng) 運行實踐

中圖分類號:TP274文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0116-01

1 水文自動測報系統(tǒng)的發(fā)展概況

1.1 國外水文自動測報系統(tǒng)的發(fā)展

國際上水文自動測報技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用最早在美國和日本，20世紀六七十年代就進行了研發(fā)。70年代后期進入國際市場。開始的產(chǎn)品主要是電子元件組裝起來的，后來隨著微型計算機和單片機芯片的問世，以及無線通信的發(fā)展，使得水文自動測報技術(shù)有了較快的發(fā)展。

1.2 國內(nèi)水情自動測報系統(tǒng)的發(fā)展

我國70年代中期至80年代中期，主要采用國外進口的無線超短波設(shè)備進行傳輸，80年代中期后，水利部開始鼓勵國內(nèi)的一些研究所和高校自行研發(fā)超短波遙測設(shè)備。90年代開始應(yīng)用包括超短波、衛(wèi)星、PSTN有線公網(wǎng)等傳輸，在這一段時期，超短波傳輸一直扮演著非常重要的角色。90年代末開始，才陸續(xù)用Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GSM短信方式進行傳輸，但并沒有大范圍推廣。

直到2002年5月，中國移動正式推出商用GPRS移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，才是我國水情自測報技術(shù)研發(fā)的快速發(fā)展期，許多的有代表性的大工程都在這一段建成。21世紀隨著衛(wèi)星通信的高速發(fā)展，水情自測報系統(tǒng)也有了飛速的發(fā)展，雨量、水位、水溫等觀測項目的自動測報應(yīng)用得到不斷的普及。

1.3 長春市水文自動測報系統(tǒng)的發(fā)展

長春市水文系統(tǒng)在應(yīng)用水文自動測報系統(tǒng)以前，絕大多數(shù)水文測站運用的雨量記基本都是虹吸式或翻斗式的，固態(tài)存儲雨量計很少。為了適應(yīng)現(xiàn)代化水文的需要，改變以往測報設(shè)備落后的狀況，從2008年10月至現(xiàn)在，我市已經(jīng)安裝50處自動測報系統(tǒng)。

2 水文自動測報系統(tǒng)的基本原理

水文自動測報系統(tǒng)是應(yīng)用遙測、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域內(nèi)觀測站點的降水量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量和水質(zhì)等水文要素等數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，是防洪抗旱的耳目和參謀，是洪水預(yù)報、防洪調(diào)度、科學(xué)決策、水資源優(yōu)化調(diào)度、水工程運行管理的重要手段，是一項重要的防洪非工程措施，提高了水情測報的速度和洪水預(yù)報的精度，改變了以往僅靠人工觀測和報汛的落后方式，改善了廣大一線水文職工的工作狀況，擴大了水情測報范圍，對江河流域及水庫安全渡汛以及水資源合理開發(fā)利用等方面都能發(fā)揮重要的作用。

3 水情報汛通信方式

水文自動測報系統(tǒng)在我國防汛工作中的應(yīng)用已有很多年的歷史，伴隨著計算機和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，水情遙測數(shù)據(jù)的傳輸方式也隨著變化。隨著社會的發(fā)展進步，現(xiàn)在可供水文數(shù)據(jù)傳輸使用的有VHF、PSTN、海事衛(wèi)星C、北斗衛(wèi)星、GSM/GPRS等多種通信方式，各種通信方式各有優(yōu)缺點，根據(jù)實際情況，我市選用GPRS作為主信道;選用GSM作為備用信道。

GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點是:永遠在線、快速登錄、按量收費;GSM短信通信的優(yōu)點是:傳遞可靠、費用低廉、誤碼率低、傳遞響應(yīng)時間、備用電路建立簡單。

4 水文自動測報系統(tǒng)的組成

水文自動測報系統(tǒng)由若干個遙測站和中心站組成。遙測站負責數(shù)據(jù)采集、存貯和發(fā)送，中心站負責數(shù)據(jù)接收和處理，并對系統(tǒng)的運行進行監(jiān)控。對于采用超短波通信方式組網(wǎng)的系統(tǒng)，根據(jù)地形條件，在傳輸信道不理想時，為改善信號的傳輸將設(shè)置中繼站。

大型水文自動測報系統(tǒng)，由遙測站、水情分中心和水情中心組成。

水文測報自動化最重要的問題是如何解決報汛和水文基本資料收集相結(jié)合的問題。

為了保證水情信息自動采集傳輸系統(tǒng)可靠有效地運行并充分發(fā)揮其作用，必須應(yīng)用最新的自動測報技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和遠地編程技術(shù)，在測站配置遙測終端(SCADA或RTU)，實現(xiàn)水情信息測、報、控一體化。

4.1 測站終端主要功能

測站終端機采集的水雨情數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS無線終端(GPRSDTU)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)發(fā)送到中國移動的內(nèi)部網(wǎng)(CMNET)，然后通過GPRS服務(wù)節(jié)點(GSN)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet上一個指定的IP的接收計算機，通過數(shù)據(jù)接收軟件將數(shù)據(jù)接收。并將數(shù)據(jù)進行解密、解壓把數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)。同時亦可實現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令的反向傳輸。

4.2 水情分中心

水情分中心主要完成所轄報汛站的水情信息接收、處理、存儲;建立水情信息數(shù)據(jù)庫，以供水情信息的查詢服務(wù);完成編報，通過計算機廣域網(wǎng)將水情信息轉(zhuǎn)發(fā)至流域水情中心。水情分中心系統(tǒng)由水情信息報汛通信設(shè)備、數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)和計算機局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。

4.3 中心站綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

水情自動測報系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)水情采集終端采集的的各類數(shù)據(jù)，結(jié)合中心的業(yè)務(wù)軟件的需求，需要建立一個綜合數(shù)據(jù)庫平臺。選擇SQLSERVER標準版數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫由水雨情數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫組成。水雨情數(shù)據(jù)庫用來存儲各地報汛站測報的實時水情雨信息(河道、水庫等水位、流量、雨量等);基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括基本信息類表，即與時間關(guān)系不密切的基本屬性信息、工程信息、位置信息等。

4.4 應(yīng)用軟件系統(tǒng)

水情查詢分系統(tǒng)主要對遙測數(shù)據(jù)庫和實時水雨情數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行信息輸出和信息展現(xiàn)功能，可以對一般的信息、水情信息、雨情信息、統(tǒng)計信息和分析信息進行數(shù)據(jù)表現(xiàn)，也可以直方圖、過程線、等雨量線等圖形進行表現(xiàn)，也可以電子地圖方式顯示水系、地形、流域邊界、站點分布、行政區(qū)劃等，具備在地圖上實時動態(tài)顯示與水情信息、預(yù)報信息、站點信息的多途徑多方式的查詢功能。

信息接收處理系統(tǒng)能通過報訊通信網(wǎng)絡(luò)，完成對區(qū)域的遙測水文數(shù)據(jù)的實時接收，包括報汛站的水位、雨量、人工置數(shù)等內(nèi)容和其他工況數(shù)據(jù)。中心站計算機實時接收、顯示、存儲接收到的數(shù)據(jù)，同時寫入到遙測數(shù)據(jù)庫，并按照SL323—2011《水情信息編碼標準》規(guī)定對信息進行水文報文編制和傳送。信息接收處理系統(tǒng)的主要完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)召測、數(shù)據(jù)監(jiān)視、數(shù)據(jù)告警，同時該系統(tǒng)為運行分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源。

5 信息報送流程

水情報汛站(遙測站)按照預(yù)先設(shè)定的運行方式將實時水情信息傳送到水情分中心或經(jīng)集合轉(zhuǎn)發(fā)站傳送到水情分中心;水情分中心接收所轄報汛站的水情信息，對數(shù)據(jù)進行處理、校驗、入庫、編碼，再通過水情計算機廣域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到水情中心，同時接收流域(省市)水情中心下發(fā)的水情信息;流域(省市)水情中心接收所屬水情分中心的水情信息，并且及時通過全國水情報汛廣域網(wǎng)向國家防總上報水情信息。

6 結(jié)語

實踐證明，水文報汛自動化是水情報汛工作現(xiàn)代化前進的方向。建設(shè)水文自動測報系統(tǒng)，是實現(xiàn)水情報汛自動化的重要途徑。實施水文報汛自動化優(yōu)點主要體現(xiàn)在:一是可以提高水情信息采集與傳輸?shù)募皶r性、可靠性，使水文職工從繁重的水文測報工作中解脫出來;二是能提高水情信息的時效性，增長洪水預(yù)報預(yù)見期，為防汛調(diào)度決策贏得時間。

參考文獻

[1]趙造申，張進旗.河北省水文自動測報系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀與展望[J].河北水利水電技術(shù)，2003(1):21.