水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用及防雷措施研究

魏　勇

（新疆瑪納斯河流域管理處　新疆　石河子　832000）

?

水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用及防雷措施研究

魏勇

（新疆瑪納斯河流域管理處新疆石河子832000）

摘要本文主要針對(duì)國內(nèi)水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，進(jìn)行深入的探討，并對(duì)其系統(tǒng)防雷措施進(jìn)行相應(yīng)研究。同時(shí)結(jié)合新疆的地理位置條件，對(duì)瑪納斯河的水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及防雷措施進(jìn)行研究，為促進(jìn)國內(nèi)水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用的不斷完善提供借鑒。

關(guān)鍵詞水情；自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)；防雷措施；新疆瑪納斯河

大自然的自然災(zāi)害有很多種類型，其中水災(zāi)是其中的重要災(zāi)害之一，我國是一個(gè)多雨的國家，足夠量的雨水會(huì)造成不同強(qiáng)度洪水的形成，給國家和人民帶來一系列人力、物力、財(cái)力的損失，所以，我國必須做好對(duì)河流水情的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，及時(shí)的了解并對(duì)其做出相應(yīng)的監(jiān)控與防范措施，在最大的程度上保證國家、人民的人身安全以及財(cái)產(chǎn)安全。

1　水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

1.1水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的形成

在我國，水災(zāi)時(shí)常發(fā)生，因而對(duì)于我國各河流等水資源水情的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)就顯得尤為重要，相關(guān)水情監(jiān)測(cè)工作人員一般用人工監(jiān)測(cè)的方法對(duì)水情進(jìn)行水樣的采集、數(shù)據(jù)分析與觀測(cè)，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)水情的有效、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，將所得到水情的具體信息，通過電話或以多媒體的方式傳送給水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心，再對(duì)其進(jìn)行防范。現(xiàn)如今，由于我國對(duì)于水情的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)還停留在人工階段，如監(jiān)測(cè)水量必須使用工作人員的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)單位線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析數(shù)據(jù)后，工作人員根據(jù)其特點(diǎn)，人工編制水情的預(yù)報(bào)方案，這樣就會(huì)在繁瑣且工作量密集的水情監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的分析以及相關(guān)水情的預(yù)報(bào)方面花費(fèi)大量的人力物力。而且，對(duì)于水情的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的方法和程序都較為簡單，工作人員在水情數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析方面，難免會(huì)大意造成分析方面的失誤，造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性，這對(duì)水情的預(yù)報(bào)會(huì)造成不可避免的損害[1]。

現(xiàn)如今，隨著社會(huì)科技水平的發(fā)展與提高，人們面對(duì)災(zāi)情的反映以及對(duì)災(zāi)情的認(rèn)識(shí)也逐漸全面，對(duì)于災(zāi)情的監(jiān)測(cè)以及預(yù)報(bào)防患已有了足夠的重視，所以在現(xiàn)代社會(huì)，人們逐漸摸索以及創(chuàng)新，用計(jì)算機(jī)或通訊等先進(jìn)科技手段對(duì)水情進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控與合理的分析，使水情的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到有效的提升，一定程度上提高了對(duì)水災(zāi)的預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，從而最大程度保證了人民的人身安全與財(cái)產(chǎn)安全。

1.2水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在如今災(zāi)難越來越頻繁的今天，歐美等國家和地區(qū)都對(duì)自動(dòng)的現(xiàn)代化測(cè)報(bào)系統(tǒng)足夠的重視，不斷的對(duì)其進(jìn)行完善和發(fā)展，在本國建立大量的水情系統(tǒng)并通過電子網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)、分析與傳送或者有的國家還利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站通過衛(wèi)星對(duì)其完成數(shù)據(jù)的傳送，我國對(duì)于水情系統(tǒng)的研究與重視比較晚，我國通過對(duì)亞洲以及歐洲等發(fā)達(dá)國家進(jìn)行實(shí)地考察，研究其系統(tǒng)，借鑒其經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，研究并建成我國的水情系統(tǒng)，如丹江口水庫、葛洲壩等水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.3水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的工作應(yīng)用

水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用遙感技術(shù)、無線電或有線電通訊技術(shù)、多媒體等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)通過全國各地的監(jiān)測(cè)站等自動(dòng)的向監(jiān)測(cè)總控制站，傳輸發(fā)送該地區(qū)河流的水量、降雨的多少以及該地區(qū)河流的水位線的具體數(shù)據(jù)，總控制站的工作人員對(duì)傳送過來的水情、水量、水位等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效的分析，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理保存并發(fā)布預(yù)報(bào)[2]。

1.3.1水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的布局格式

系統(tǒng)的布局格式一般是由全國各地許多的遙感監(jiān)測(cè)站、中繼站以及總控制中心組成，如圖1.1所示。

建立遙感監(jiān)測(cè)站主要是為了方便水情預(yù)報(bào)和電子數(shù)據(jù)的傳播，但由于我國地理類型的多樣化，地理復(fù)雜，在大山或者偏遠(yuǎn)的山區(qū)等地，現(xiàn)代化的電子設(shè)備無法設(shè)立，電子數(shù)據(jù)無法傳達(dá)，所以，建立中繼站以滿足信號(hào)數(shù)據(jù)接收與傳達(dá)的目的，起到中介的作用，因?yàn)楝F(xiàn)代自動(dòng)化的進(jìn)行水情的監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸，只需要工作人員在總控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析整合等，其他的各個(gè)環(huán)節(jié)都不需人工來完成，這樣大大的減小了人力和時(shí)間的消耗，提高了工作的準(zhǔn)確度和效率[3]。

圖1.1　水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)布局格式圖

1.3.2對(duì)電的需求以及來源

由于水量控制以及監(jiān)測(cè)的必要需求，因而建立的中繼站和監(jiān)測(cè)站分布在全國各地，但各地區(qū)的自然環(huán)境以及條件不同，在偏遠(yuǎn)地區(qū)就必須要保證電力的需求，所以為了解決這一問題，現(xiàn)如今，我國的監(jiān)測(cè)站等其它的站點(diǎn)，都多采用太陽能板吸收熱力將熱能轉(zhuǎn)化為電能，或者采用蓄電池來滿足這一需求。

1.3.3遙感監(jiān)測(cè)站、中繼站以及總控制中心等站點(diǎn)的具體工作

1.3.3.1遙感監(jiān)測(cè)站：遙感監(jiān)測(cè)站的工作主要是對(duì)該地區(qū)的水量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，主要方式是人為的對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間進(jìn)行限定與設(shè)置，等到了這一固定時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)的根據(jù)其自身的功能將采集到的一系列數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偪刂浦行?，或者在總控制中心，工作人員如果有數(shù)據(jù)需求，根據(jù)多媒體的功能，將這一請(qǐng)求信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)站自動(dòng)接收信息，并根據(jù)要求將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸回總控制中心。

1.3.3.2中繼站實(shí)際是起到一個(gè)中轉(zhuǎn)的作用，接收控制中心的信息并接收監(jiān)控站的信息以將信息發(fā)回總控制站。

1.3.3.3總控制中心主要進(jìn)行水情的預(yù)報(bào)和對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的分析。

2.水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的防雷措施

2.1接地系統(tǒng)的設(shè)置與規(guī)劃

接地系統(tǒng)簡而言之就是在地面或者地面以下進(jìn)行電極電網(wǎng)的設(shè)置與規(guī)劃，系統(tǒng)主要包括了接地網(wǎng)線、電極、母線以及引線部分，將這些元素進(jìn)行整合和組織，就形成了一個(gè)完整的地網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2防雷措施

2.2.1水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)中心站

系統(tǒng)的中心站一般都會(huì)有繁多的高壓電線，容易引雷和導(dǎo)雷，因而測(cè)報(bào)系統(tǒng)必須建立一套防雷設(shè)施，在中心站的高壓塔下接地線以連接地網(wǎng)，在塔頂建立避雷針與之連接形成完整的避雷系統(tǒng)，中心的通訊電線的位置應(yīng)該控制在避雷針的35°有效保護(hù)范圍之內(nèi)，在通訊線與無線電臺(tái)之間安裝同軸的避雷設(shè)備，中心站房間內(nèi)設(shè)置屏蔽網(wǎng)，接地設(shè)備等應(yīng)聯(lián)合一點(diǎn)接地，電阻控制在1Ω之內(nèi)等的防雷措施。

2.2.2水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)中繼站的防雷措施

中繼站的設(shè)置一般都在山區(qū)，樹木山地較多的地方，因山區(qū)地勢(shì)高容易導(dǎo)雷，中繼站更容易遭到雷電的襲擊，所以應(yīng)注意中繼站的防雷，如中繼站的房間可使用鋼筋混凝土制成并形成多點(diǎn)接地電極，使之可以很好的連接，但房間內(nèi)要避免有導(dǎo)雷的電線等物品，或在鐵塔上設(shè)置避雷針防雷，通訊電線的位置應(yīng)控制在避雷針的35°有效保護(hù)范圍之內(nèi)，在通訊線與無線電臺(tái)之間安裝同軸的避雷設(shè)備等防雷方法。

2.2.3水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站的防雷措施

一般監(jiān)測(cè)站的修建主要在平地等地區(qū)，所以對(duì)防雷的要求不是很高，但是也應(yīng)有一定的防雷措施，如在屋外安裝避雷針，接地電阻控制在10Ω之內(nèi)，在帶有水位傳感器的監(jiān)測(cè)站中，應(yīng)控制其導(dǎo)雷的問題，應(yīng)將其埋在保護(hù)范圍之內(nèi)，不能將其放置在高空[4]。

3.新疆瑪納斯河水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)及防雷措施

3.1新疆的氣候以及地理位置

新疆位于亞歐大陸中部，地處中國西北，總面積166.49萬平方公里，占中國陸地總面積的1/6，山地與盆地相交新疆遠(yuǎn)離海洋，深居內(nèi)陸，四周有高山阻隔，海洋濕氣不易進(jìn)入，形成明顯的溫帶大陸性氣候。氣溫變化大，日照時(shí)間長，降水量少，空氣干燥。新疆年平均降水量為150mm左右，但各地降水量相差很大，新疆大部分地區(qū)春夏和秋冬交換的季節(jié)溫差極大。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)該地區(qū)的氣候特征與環(huán)境，新疆瑪納斯河水情的自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的中心站點(diǎn)設(shè)置在瑪納斯河流域管理處的供水中心，使用超短波、集群以及有線通訊混合組網(wǎng)，其中超短波采用了1∶6的比例，集群采用1∶10的比例，監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)不通過中繼站的中轉(zhuǎn)值機(jī)可直接獲取，其他的信息采用有線通信和無線通訊來獲取。中心站的水情數(shù)據(jù)接收是通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取的，水情的采集人員可以通過多路數(shù)據(jù)通信終端、集群通訊設(shè)備等接收電話網(wǎng)、超短波的數(shù)據(jù)。

新疆瑪納斯河水情的自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的配置主要有水位傳感器、數(shù)傳儀、數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備等。水位傳感器主要采用南京水利水文自動(dòng)化研究所生產(chǎn)的細(xì)井式浮子水位計(jì)，數(shù)傳儀采用水利水文自動(dòng)化研究所生產(chǎn)的遙測(cè)數(shù)傳儀，集群通訊選用友立電的集群通訊設(shè)備，這些儀器的選擇以及使用都對(duì)該系統(tǒng)有著重要的影響。

3.3避雷措施

為了更好的保護(hù)新疆瑪納斯河水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，減少雷電對(duì)其造成的破壞，該系統(tǒng)的工作人員主要采取以下幾個(gè)措施進(jìn)行防雷：建設(shè)避雷接地地網(wǎng)，安裝同軸避雷器，并在中心站等地建立避雷接地系統(tǒng)，將有線信號(hào)線通過管子買到地下，以減少雷電的干擾，遙測(cè)站采用太陽能電池蓄電方式，避免交流電引雷，埋設(shè)接地網(wǎng)線、安裝電源避雷器中心站采用了交流電供電的方式和用蓄電池進(jìn)行供電。這些措施的實(shí)施，能有效的避免雷電對(duì)新疆瑪納斯河水情的自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的破壞[5]。

4　結(jié)束語

隨著社會(huì)科技水平的發(fā)展與提高，水情的自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建立，用計(jì)算機(jī)或者通訊等先進(jìn)的科技對(duì)水情進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控與合理的運(yùn)用，使水情的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到有效的提升，但是由于我國研制的時(shí)間有限，所以在技術(shù)上還存在很大的缺陷，應(yīng)該提高該技術(shù)，更好的對(duì)水情進(jìn)行預(yù)報(bào)和有效的控制。陜西水利

參考文獻(xiàn)：

[1]張嘉鑫.天古崖水庫水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].太原理工大學(xué),2011.

[2]張鴻,王東,王弛.水情遙測(cè)系統(tǒng)在水庫科學(xué)調(diào)度中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2012,11: 238.239.

[3]季建勇.談?wù)勊畮炀C合自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施[J].中國水運(yùn)(下半月),2011,05:61.62.

[4]李健,劉銘,高毅超.探討水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的防雷措施[J].中國建材科技,2014,S1:249.

[5]田新順.新疆北疆供水工程水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2013,16:121.123.

（責(zé)任編輯：暢妮）

中圖分類號(hào)：P338

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A