水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例研究

摘 要：水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水文、防汛和水庫調(diào)度領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，文章系統(tǒng)介紹了水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在吉勒布拉克水庫的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)；應(yīng)用實(shí)例

中圖分類號(hào)：P338 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）12-0081-01

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用手機(jī)GSM/GPRS/CDMA等網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)通信等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文信息的自動(dòng)收集、傳輸、處理和預(yù)報(bào)，從而增長(zhǎng)預(yù)報(bào)預(yù)見期，是有效解決江河流域及水庫洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度和合理利用水資源發(fā)電的先進(jìn)手段，是水文現(xiàn)代化的發(fā)展方向，它為水庫的安全運(yùn)行提供科學(xué)管理的基礎(chǔ)資料及決策依據(jù)。

1 概述

位于北疆的哈巴河發(fā)源于阿爾泰山南麓，自北向南流入，橫穿哈巴河縣城，流域面積6 056 km2，吉勒布拉克水庫位于該河中上游，是一座以發(fā)電為主、兼顧水利灌溉的大型水庫，庫容為2.32 億m3，裝機(jī)規(guī)模160 MW。

河流流域面積內(nèi)多為丘陵、山區(qū)，每年季節(jié)溫差大，最高氣溫36.4 ℃，最低氣溫達(dá)-40 ℃。年內(nèi)降水量主要集中在5～9月份，雨季暴雨時(shí)流量較大，洪水過程集中。根據(jù)水庫功能及現(xiàn)代化管理需要，結(jié)合庫區(qū)實(shí)際情況，建設(shè)一套水清自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)很有必要，對(duì)水庫的安全運(yùn)行、防洪防災(zāi)、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行發(fā)電、科學(xué)進(jìn)行水情調(diào)度合理利用水資源有著重要的意義。

2 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)

2.1 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)介紹

水庫上游流域面積大，交通不便，遙測(cè)站點(diǎn)距離中心站點(diǎn)較遠(yuǎn)，遙測(cè)站2 km處有中國移動(dòng)GSM/GPRS通信發(fā)射塔一座，但由于大山阻隔，通信條件較差。根據(jù)這些情況，本系統(tǒng)遙測(cè)站點(diǎn)均采用GPRS通信作為信息傳輸主通道，中心站通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)接收入庫水位流量及降雨信息，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信息接收作為備用通道。在各遙測(cè)站與中心站需分別配備GSM/GPRS通信終端。GSM/GPRS通信是中國移動(dòng)通信的第二代通信方式，網(wǎng)絡(luò)通信速率為9.6 kpbs。

2.2 系統(tǒng)站網(wǎng)的布設(shè)

2.2.1 雨量站設(shè)置

為掌握水庫上游保塔美水文站和水庫大壩周邊的降水對(duì)入庫流量的影響，在保塔美水文站和水庫大壩各設(shè)置了一個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.2.2 水位站點(diǎn)設(shè)置

為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫上游的來水量，在保塔美水文站設(shè)置了一處水位站。

2.2.3 中心站點(diǎn)設(shè)置

中心站點(diǎn)設(shè)置在電站廠房計(jì)算機(jī)室內(nèi)，方便管理人員隨時(shí)調(diào)閱數(shù)據(jù)和接入新疆電力調(diào)度中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)配置及功能

系統(tǒng)包括遙測(cè)站和中心站。遙測(cè)站主要完成雨量、水位流量等數(shù)據(jù)信息的采集，中心站負(fù)責(zé)信息接收處理、數(shù)據(jù)庫管理、為水情預(yù)報(bào)和信息服務(wù)提高軟硬件平臺(tái)。通信方式可滿足自報(bào)-應(yīng)答混合工作體制要求，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化測(cè)報(bào)。

2.3.1 遙測(cè)站

①遙測(cè)站的組成。各遙測(cè)站采用測(cè)、報(bào)、控一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括遙測(cè)傳感器（雨量計(jì)、水位計(jì)等）、數(shù)據(jù)采集終端、通信設(shè)備、太陽能電源、蓄電池等。各水位站配置投入式壓力水位計(jì)1套，數(shù)據(jù)采集終端1套，數(shù)據(jù)傳輸裝置1套。各遙測(cè)雨量站配置遙測(cè)雨量計(jì)1套、數(shù)據(jù)采集終端1套，GSM/GPRS通信設(shè)備1套。各遙測(cè)站均采用太陽能電池板、蓄電池的供電方式。采用GSM或CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)通信方式。②遙測(cè)雨量站點(diǎn)配置。選用重慶華正水文儀器有限公司生產(chǎn)的JDY-1型遙測(cè)雨量計(jì)。該遙測(cè)雨量計(jì)采用翻斗式雨量計(jì)，采用單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨強(qiáng)變化技術(shù)、自動(dòng)補(bǔ)償雨強(qiáng)變化帶來的誤差，因而計(jì)量精度不受雨強(qiáng)變化影響，且雨量翻斗每翻轉(zhuǎn)一次輸出兩個(gè)開關(guān)信號(hào)，只要有任何一個(gè)開關(guān)信號(hào)輸出，即可準(zhǔn)確記錄降雨量，極大地提高了的測(cè)量可靠性。③遙測(cè)水位站點(diǎn)配置。其一，配置量程0～10 m的壓力水位計(jì)（智能液位變送器）1套，該水位傳感器由全密封隔離膜充油液位傳感器和儀表專用電路組成，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。采用獨(dú)特的工藝密封結(jié)構(gòu)形式，防滲漏性能好，長(zhǎng)期浸入液體中工作可靠。其二，數(shù)據(jù)采集設(shè)備。系統(tǒng)采用的遙測(cè)終端機(jī)應(yīng)滿足有關(guān)采用混合體制的數(shù)據(jù)采集終端規(guī)范要求及系統(tǒng)建設(shè)需要。遙測(cè)終端機(jī)是自動(dòng)采集具有數(shù)字通信接口及開關(guān)信號(hào)接口的遙測(cè)設(shè)備，是為滿足水文遙測(cè)、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求而設(shè)計(jì)的新型遙測(cè)終端機(jī)。遙測(cè)終端機(jī)主要通過GPRS/GSM或CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)及衛(wèi)星通信網(wǎng)等組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸，完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)热蝿?wù)，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。其三，通信終端配置GSM或CDMA/GPRS通訊模塊，有天線向外發(fā)射信號(hào)。其四，遙測(cè)站電源系統(tǒng)采用太陽能浮充蓄電池供給，配備太陽能電池板、蓄電池、充電保護(hù)器。

2.3.2 中心站的配置

中心站的基本功能為自動(dòng)接收水情信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)的可靠存儲(chǔ)，并能為有關(guān)應(yīng)用提供及時(shí)的服務(wù)，因此中心站需要有完備的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的信息管理支持。中心站主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、信息接收與處理、應(yīng)用軟件系統(tǒng)等部分組成，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)信息接收與處理、資料編輯、整理與入庫、數(shù)據(jù)庫管理、報(bào)警功能、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表、信息查詢等功能。

3 安裝與調(diào)試

3.1 遙測(cè)站設(shè)備安裝

3.1.1 水位傳感器的安裝

由于哈巴河流域面積內(nèi)多為丘陵、山區(qū)，每年季節(jié)溫差大，最低氣溫達(dá)-40 ℃，為了保證壓力水位監(jiān)測(cè)傳感器不被冰凍住而影響水位監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)備了直徑5 cm，長(zhǎng)3 m的鍍鋅管1根，為方便鍍鋅管植入河床，在鍍鋅管一端焊接圓錐形鐵塊，并在鍍鋅管周圍用Φ5鉆頭按5 cm間隔鉆孔，使河道的水壓能順利傳導(dǎo)到鍍鋅管內(nèi)壓力傳感器處。在靠水的河床邊選擇一處沙石地，先挖1米深的坑，將鍍鋅管帶椎體的一側(cè)向下打入，然后用抽水泵多次反復(fù)抽出安裝時(shí)進(jìn)入鍍鋅管內(nèi)的泥沙，壓力水位傳感器就放在該鍍鋅管內(nèi)，鍍鋅管打入泥沙的深度要滿足在-40 ℃河道結(jié)冰時(shí)放置壓力傳感器探頭處的河水不結(jié)冰，鍍鋅管上端我們用彎頭連接保證了泥沙不會(huì)從上端進(jìn)入鍍鋅管內(nèi)，最后我們用石塊將鍍鋅管固定牢靠，水位傳感器引出線穿鍍鋅管沿岸邊引到室內(nèi)的控制箱中。

3.1.2 遙測(cè)站雨量計(jì)的安裝

遙測(cè)站雨量計(jì)采用一體式結(jié)構(gòu)，只需將設(shè)備安裝在房頂，用膨脹螺栓固定即可，安裝簡(jiǎn)單。保塔美水文站遙測(cè)雨量計(jì)的遙測(cè)裝置放入室內(nèi)的控制箱內(nèi)和水位數(shù)據(jù)終端共用。吉勒布拉克大壩遙測(cè)雨量計(jì)為一體式機(jī)構(gòu)，集雨量監(jiān)測(cè)、通信裝置、太陽能供電于一體，無需外接電源，只需選擇合適位置固定好即可。

3.1.3 太陽能電池組的安裝

太陽能電池板的安裝環(huán)境要求，避開樹木，要陽光充足的地方安裝，注意安裝角度合適，保證一天中日照時(shí)間最長(zhǎng)為宜，也采用膨脹螺栓固定牢靠。

3.1.4 室內(nèi)控制箱的安裝

室內(nèi)控制箱內(nèi)裝有遙測(cè)終端機(jī)、通信終端、蓄電池等設(shè)備，是數(shù)據(jù)采集和傳送的關(guān)鍵部分。安裝好后，上電檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好，通信是否正常。

3.2 中心站設(shè)備安裝及調(diào)試

將中心站配置的計(jì)算機(jī)、通信終端、上網(wǎng)設(shè)備接入并上電，打開水情自動(dòng)測(cè)報(bào)管理系統(tǒng)界面，按功能模塊進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試。

4 運(yùn)行效果

系統(tǒng)運(yùn)行一年來，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)報(bào)、預(yù)報(bào)上游雨量、來水水位、入庫流量等重要水文數(shù)據(jù)，為防汛度汛、運(yùn)行發(fā)電、水庫綜合調(diào)度運(yùn)用提供了準(zhǔn)確的資料，為接入新疆電力調(diào)度中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)提供了水情的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，達(dá)到了預(yù)期的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林三益.水文預(yù)報(bào)[M].北京：中國水利水電出版社，2001.