鬧德海水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)改造研究

岳楊

（遼寧省水文水資源勘測(cè)局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

鬧德海水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)改造研究

岳楊

（遼寧省水文水資源勘測(cè)局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

文章在分析鬧德海水庫(kù)水情系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出改建規(guī)模、方法及增加設(shè)備數(shù)量和配置方案。最終新增加 7 個(gè)雨量站，1 個(gè)阜新市中心站，原 3 個(gè)水文站增加 3 個(gè)水位遙測(cè)。設(shè)計(jì)建立通訊網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算新增加站點(diǎn)的路徑傳輸損耗，結(jié)果滿(mǎn)足通訊要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，確定遙測(cè)電臺(tái)的工作頻率。

水情自動(dòng)報(bào)測(cè)；通信組網(wǎng)；遙測(cè)站

1 水情系統(tǒng)現(xiàn)狀

鬧德海水庫(kù)原有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，由9個(gè)雨量站、4 個(gè)水文站、1 個(gè)中繼站、1 個(gè)中心站組成。所有測(cè)站數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)阿其馬山中繼站將數(shù)據(jù)傳送至中心站，中心站設(shè)在鬧德海水庫(kù)管理局。

系統(tǒng)自建成以來(lái)，由于缺乏這方面專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，維修跟不上，加之設(shè)備老化，近幾年水庫(kù)的遙測(cè)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)、死機(jī)等情況，經(jīng)常是邊修邊壞邊用邊壞。因此系統(tǒng)需要改造。

2 改建系統(tǒng)規(guī)模

鬧德海水庫(kù)防汛調(diào)度指揮中心應(yīng)實(shí)時(shí)掌握水庫(kù)的水雨情狀況，以便決策確定調(diào)度方案。但現(xiàn)系統(tǒng)不具有此功能，通過(guò)這次改造，增加 1 個(gè)阜新市中心站，阜新市中心站通過(guò)公網(wǎng)與鬧德海水庫(kù)中心站通訊，獲取水雨情信息。

站點(diǎn)經(jīng)過(guò)重新規(guī)劃布設(shè)，新增加 7個(gè)雨量站，1個(gè)阜新市中心站，原 3個(gè)水文站增加 3個(gè)水位遙測(cè)。改造后系統(tǒng)由下列各站組成：1個(gè)水庫(kù)中心站（鬧德海水庫(kù)管理局）、1 個(gè)阜新市中心站、1 個(gè)中繼站、20 個(gè)測(cè)站組成。

3 通信設(shè)計(jì)

3.1 通信組網(wǎng)

改造后系統(tǒng)在原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加1個(gè)阜新市中心站，阜新市中心站與鬧德海水庫(kù)中心站，通過(guò)租用電信部門(mén)公網(wǎng)進(jìn)行通訊。

3.2 路徑傳輸損耗計(jì)算

對(duì)新增加站點(diǎn)進(jìn)行路徑傳輸損耗計(jì)算。

無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)是由發(fā)射機(jī)、發(fā)射端饋線(xiàn)、發(fā)射天線(xiàn)、傳播介質(zhì)、接收端天線(xiàn)、接收饋線(xiàn)及接收機(jī)組成，路徑損耗 Lb 可以由下式得出：

Lb=Pt-Pr+Gt+Gr-Lt-L（rdb）

其中：Pt、Pr 是發(fā)射 功 率 和 接 收功率；Lt、Lr 分別 為連接發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)的饋線(xiàn)損耗；Gt、Gr分別為發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)的增益。

從線(xiàn)路儲(chǔ)備計(jì)算結(jié)果看，中繼線(xiàn)路和測(cè)站線(xiàn)路計(jì)算結(jié)果都滿(mǎn)足要求，但計(jì)算結(jié)果只能做電路設(shè)計(jì)的參考，應(yīng)以實(shí)際電路測(cè)試結(jié)果為準(zhǔn)。

3.3 遙測(cè)電臺(tái)的工作頻率

遙測(cè)電臺(tái)的工作頻率，由業(yè)主到遼寧省無(wú)線(xiàn)電管理委員會(huì)申請(qǐng)補(bǔ)辦。

4 系統(tǒng)設(shè)備配置

4.1 遙測(cè)站

遙測(cè)站設(shè)備配置。雨量傳感器或水位傳感器、遙測(cè)終端機(jī)、電臺(tái)、天饋線(xiàn)、同軸避雷器、太陽(yáng)能電源、蓄電池和配套的各種插件等。遙測(cè)站的任務(wù)就是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，及時(shí)準(zhǔn)確的將傳感器的水文參數(shù)自動(dòng)采集、編碼、處理、發(fā)送到資料收集中心。

4.2 中繼站

中繼站的設(shè)備配置。中繼站采用數(shù)字再生式中繼儀，并配置收發(fā)信機(jī)、收發(fā)天饋線(xiàn)等傳輸設(shè)備，該型號(hào)中繼儀選用專(zhuān)用調(diào)制解調(diào)芯片，51 系列的CMOS單片機(jī)電路以及頻率鎖定的上電控制電路。具有耗電低，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，配置靈活，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。適合于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的中繼站使用。

4.3 中心站

1）中心站的設(shè)備配置。鬧德海水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)原有1個(gè)中心站，設(shè)在鬧德海水庫(kù)管理局，這次改造應(yīng)業(yè)主要求在阜新市設(shè)立1個(gè)中心站，中心站功能與原系統(tǒng)功能相同，所有測(cè)站數(shù)據(jù)都傳送至阿其馬山中繼站，鬧德海水庫(kù)中心站直接接收阿其馬山中繼站的數(shù)據(jù)；阜新市中心站通過(guò)租用電信部門(mén)公網(wǎng)與鬧德海水庫(kù)通訊，兩個(gè)中心站主要設(shè)備配置相同。中心站的主要設(shè)備有：天線(xiàn)、饋線(xiàn)、同軸避雷器、通信電臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī)等。計(jì)算機(jī)配置成雙機(jī)運(yùn)行方式，一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)供水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)做資料接收及數(shù)據(jù)處理，另一臺(tái)品牌微機(jī)供防洪預(yù)報(bào)使用。

2）中心站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)軟件配置及功能。系統(tǒng)軟件是在 WINDOWS 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的用于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)的多媒體軟件，WINDOWS 平臺(tái)具有多任務(wù)性及友好的用戶(hù)接口，為滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理功能的要求，結(jié)合系統(tǒng)的具體情況，應(yīng)配置操作系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)控制及通信軟件，修改原實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件、歷史資料數(shù)據(jù)處理軟件、預(yù)報(bào)作業(yè)軟件、防洪調(diào)度分析軟件、各種表格、圖形顯示、打印和繪圖軟件等。

5 電源及防雷設(shè)計(jì)

5.1 電源設(shè)計(jì)

1）測(cè)站。遙測(cè)站采用免維護(hù)蓄電池組和太陽(yáng)能光板組成的直流電源供電系統(tǒng)，測(cè)站在不采集和發(fā)送資料時(shí)，進(jìn)入微功耗狀態(tài)。系統(tǒng)擬采用 6W的太陽(yáng)能電源板對(duì) 12V6.5Ah 的免維護(hù)蓄電池，進(jìn)行浮充電的供電方式，確保遙測(cè)站長(zhǎng)期不間斷的連續(xù)正常運(yùn)行。

2）中繼站。系統(tǒng)中繼站附近無(wú)交流電源，因此也采用太陽(yáng)能板浮充方式充電，以免維護(hù)蓄電池為電源。中繼機(jī)長(zhǎng)期處于值守狀態(tài)，功耗較大，選用蓄電池電壓 12V，容量為 38Ah，太陽(yáng)能板為 12W。

3）中心站。中心站采用交流 220V 電源，交流配電由管理局用電統(tǒng)一考慮，需為中心站提供1回專(zhuān)用回路，經(jīng)隔離變壓器隔離和交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，向機(jī)房附屬設(shè)備及不間斷電源供電，設(shè)備的電源均由不間斷電源 UPS供給。

5.2 防雷接地設(shè)計(jì)

可采用以下措施減少雷擊損害：

1）在天饋線(xiàn)系統(tǒng)安裝同軸避雷器，同軸避雷器要可靠接地，雷擊時(shí)向大地泄放通訊頻率帶寬以外的其它信號(hào)電流，起到保護(hù)設(shè)備的作用。

2）在雨量信號(hào)線(xiàn)和水位信號(hào)線(xiàn)的輸入端分別加了瞬態(tài)電壓吸收器和光電隔離，把來(lái)自信號(hào)線(xiàn)的干擾吸收掉。

測(cè)站設(shè)備采用筒式結(jié)構(gòu)，具有雙屏蔽作用，有良好的防雷電及防電池干擾的性能，不再做接地處理；中繼站設(shè)備采用筒式結(jié)構(gòu)，把電子設(shè)備、蓄電池等罩在金屬桶內(nèi)，防雷接地采用環(huán)形均衡接地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)不大于 10 Ω；中心站設(shè)備的保護(hù)接地、建筑物防雷接地采用聯(lián)合一點(diǎn)接地，接地電阻應(yīng)不大于1Ω。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鬧德海水庫(kù)水情系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查研究，給出了完善和解決水庫(kù)水情系統(tǒng)信息不及時(shí)，精度不好等問(wèn)題的方案。按照方案實(shí)施改造后系統(tǒng)由下列各站組成：1個(gè)水庫(kù)中心站（鬧德海水庫(kù)管理局）、1 個(gè)阜新市中心站、1 個(gè)中繼站、20 個(gè)測(cè)站組成。這樣將大大增加阜新市對(duì)于水庫(kù)合理調(diào)度的控制并且提高水庫(kù)防洪減災(zāi)能力，保證水庫(kù)安全運(yùn)行，保障了下游人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

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1002－0624（2014）02－0063－02

2013-09-11