水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水庫(kù)管理中的作用

鄭永波　內(nèi)蒙古赤峰市三座店水庫(kù)管理局 內(nèi)蒙古 赤峰市 024000

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水庫(kù)管理中的作用

鄭永波內(nèi)蒙古赤峰市三座店水庫(kù)管理局 內(nèi)蒙古 赤峰市 024000

在防洪調(diào)度工作中，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)有著非常重要的作用。本文主要圍繞赤峰市三座店水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及綜合性等特點(diǎn)。

三座店水庫(kù)；水情測(cè)報(bào)；自動(dòng)化；防洪調(diào)度

0 前言

三座店水庫(kù)位于內(nèi)蒙古赤峰市，是十五期間最大的水利樞紐工程，承擔(dān)著水庫(kù)周邊流域的雨水情信息采集、處理，還兼顧著赤峰市的城市防洪、供水以及灌溉等綜合任務(wù)。此系統(tǒng)將為三座店水庫(kù)周邊流域雨水情信息的采集提供先進(jìn)、可靠、準(zhǔn)確的技術(shù)保障和監(jiān)測(cè)手段，確保工作人員及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的獲得雨水情信息，為赤峰市的城市防洪、供水及下游農(nóng)業(yè)灌溉提供充分的信息和調(diào)度決策支持，從而產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)的工作制式

1.1工作制式

系統(tǒng)為自報(bào)式，采用的是Inmarsat—C的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)屬于數(shù)字系統(tǒng)，是以存儲(chǔ)以及轉(zhuǎn)發(fā)的方式，進(jìn)行低速數(shù)據(jù)的傳送，其有著以下幾種特點(diǎn)[1]：第一是體積較小、第二是重量較輕、第三是低功耗、第四是運(yùn)行的費(fèi)用相對(duì)較低，此外，加上其不會(huì)受到地形條件的影響，在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中，最適合作為數(shù)據(jù)通信。

在內(nèi)蒙古赤峰市三座店水庫(kù)中，其水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)會(huì)采取一定的結(jié)構(gòu)形式，而三座店做采取的是分層分布式結(jié)構(gòu)，以Inmarsat—C進(jìn)行組網(wǎng)，以水位雨量遙測(cè)站為基礎(chǔ)層，對(duì)以下幾方面的數(shù)據(jù)參量進(jìn)行采集，第一是雨量方面的數(shù)據(jù)，第二是水位方面的數(shù)據(jù)，其發(fā)送信息的方式是采用“自報(bào)式”方式，來(lái)向水庫(kù)中心站進(jìn)行信息發(fā)送工作。其管理層是水庫(kù)分中心站，對(duì)遙測(cè)站傳輸?shù)乃臄?shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸づc處理，從而使得洪水預(yù)報(bào)結(jié)果能夠更為準(zhǔn)確。

2 系統(tǒng)的主要功能

2.1測(cè)站

本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集器選用NARIACS300，是我國(guó)唯一基于數(shù)據(jù)采集平臺(tái)概念設(shè)計(jì)的，乃是采用全表面貼裝工藝的微功耗數(shù)據(jù)采集器。特別適合于電能供應(yīng)有限、使用環(huán)境條件惡劣、提供高可靠性的專(zhuān)用系統(tǒng)，有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程通信能力。四個(gè)RS-232接口可同時(shí)提供4信道遠(yuǎn)程通信服務(wù)，能滿(mǎn)足目前水利電力系統(tǒng)對(duì)雙信道功能的需求。

ACS300數(shù)據(jù)采集器具有強(qiáng)大的自檢功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠提供非常全面的報(bào)告與記錄，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式以及配置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，促使系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)能夠調(diào)整到一個(gè)最佳狀態(tài)?？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行以下幾方面工作：（1）遙測(cè)雨量、（2）遙測(cè)水位數(shù)據(jù)、（3）人工置數(shù)，這是依據(jù)無(wú)人看守的野外環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)的。采用以下兩種方式來(lái)進(jìn)行供電：（1）小容量蓄電池、（2）小功率太陽(yáng)能，在日常工作當(dāng)中，遙測(cè)站的工作會(huì)處于一個(gè)較低功耗的守候狀態(tài)，當(dāng)降雨為0.5毫米時(shí)，雨量計(jì)翻斗就會(huì)進(jìn)行一次運(yùn)行，降雨為2毫米時(shí)測(cè)站數(shù)傳儀就會(huì)發(fā)生一定的變化，其雨量累計(jì)值就會(huì)自動(dòng)加2，同時(shí)進(jìn)行信道編碼，然后將其發(fā)送至中心站。

測(cè)點(diǎn)選定原則。雨量站的選擇是對(duì)三座店水庫(kù)降雨水文資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)，在該雨區(qū)內(nèi)，選取一些點(diǎn)，這些點(diǎn)要具有代表性，用以確保水情記錄能夠準(zhǔn)確。該工程的遙測(cè)雨量站共計(jì)23個(gè)，雨量站所采用的是一體化法拉第筒集成方式，其中以下幾種設(shè)備集成在全密封筒形機(jī)箱內(nèi)，第一是通訊終端、第二是數(shù)據(jù)采集器、第三是蓄電池等。筒形機(jī)箱有著其相應(yīng)的位置，應(yīng)置于高強(qiáng)度防銹鋁合金立筒；以下幾種設(shè)備安裝在鋁合金立筒上，第一太陽(yáng)能電池、第二是天線(xiàn)、第三是雨量計(jì)。不需要修建遙測(cè)站設(shè)備站房以及架設(shè)天線(xiàn)塔，并且無(wú)專(zhuān)門(mén)防雷接地要求，無(wú)需建設(shè)避雷地網(wǎng)。管理局在三座店水庫(kù)上游建成了13個(gè)雨量遙測(cè)點(diǎn)，水庫(kù)下游 10個(gè)雨量遙測(cè)點(diǎn)幾經(jīng)完成了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，正在進(jìn)行雨量采集器的安裝工作，從而形成一個(gè)相對(duì)完整的水情自測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

2.2中心站

中心站是系統(tǒng)內(nèi)的信息收集中心，也是信息調(diào)度中心，在中心站設(shè)備中，其設(shè)備的可靠性對(duì)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用，能夠?qū)y(cè)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)接收，然后經(jīng)過(guò)解碼、檢查后將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

系統(tǒng)軟件的組成：

（1）系統(tǒng)初始化：對(duì)于新建系統(tǒng)，要對(duì)以下幾方面參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)定，第一是站號(hào)、第二是站名、第三是測(cè)站屬性、第四是水位計(jì)類(lèi)型、第五是水位基質(zhì)、第六是水位上限等等。

（2）通信狀態(tài)：“通信狀態(tài)”軟件模塊能夠?qū)⒁恍](méi)有經(jīng)過(guò)處理的信息進(jìn)行顯示，還能夠顯示處理過(guò)后的水情數(shù)據(jù)，以便對(duì)中心站的通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：主要包括以下幾種：（a）表格，（b）棒圖，（c）流域圖。當(dāng)接收到遙測(cè)站所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之后，中心站會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，消去誤碼，并且以表格的形式顯示出來(lái)。“流域圖”則是對(duì)所選測(cè)站的水情數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，其中包括該站的時(shí)段總雨量值，日降雨量，該站的平均雨量值以及該站的最大雨量等。

（4）數(shù)據(jù)查詢(xún)：數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊由以下幾個(gè)子模塊構(gòu)成，選用國(guó)內(nèi)最常用的翻斗式雨量計(jì),（a）雨量記錄查詢(xún)，（b）水位記錄查詢(xún)，（c）原始數(shù)據(jù)查詢(xún)，第四是測(cè)站通信次數(shù)查詢(xún)，第五是人工置數(shù)查詢(xún)等，顯示查詢(xún)結(jié)果的方式可以為以下兩種，第一是表格的方式、第二是棒圖的方式，查詢(xún)的方法大體相同。

（5）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理模塊由以下幾個(gè)子模塊所構(gòu)成，（a）時(shí)間設(shè)置、（b）測(cè)站參數(shù)設(shè)置、（c）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等?？梢詫?duì)時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置，可以對(duì)測(cè)站進(jìn)行添加以及修改或者是刪除，也可以對(duì)各測(cè)站的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，例如對(duì)雨量的增量值進(jìn)行修改。

（6）打印輸出：可以按照時(shí)間以及測(cè)站號(hào)的組合方式，對(duì)以下幾方面數(shù)據(jù)進(jìn)行打印輸出：（a）雨量時(shí)段數(shù)據(jù)，（b）水位記錄數(shù)據(jù)，（c）通信記錄數(shù)據(jù)?？梢园凑杖沼炅恳约霸掠炅繉?duì)表格進(jìn)行輸出打印或者是圖形輸出。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

三座店水庫(kù)水情測(cè)報(bào)存在以下幾方面的問(wèn)題：第一是交通問(wèn)題、第二是通訊問(wèn)題、第三是管理問(wèn)題，尤其是在山洪暴發(fā)時(shí)，有很大的可能會(huì)造成交通中斷，而通訊中斷的這種情況會(huì)影響到工作的開(kāi)展?；诖?，水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)需要單獨(dú)組網(wǎng)，同時(shí)要有以下幾種能力：第一是良好的防雷能力、第二是較好的抗干擾能力，這樣才能夠更好的掌握雨情、水情，才能夠做好水庫(kù)的防汛工作。

4 自動(dòng)化技術(shù)的作用

隨著科學(xué)技術(shù)取得了較大的突破，自動(dòng)化技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，在各領(lǐng)域得到了較為廣泛的運(yùn)用。在水利工程管理當(dāng)中，特別是在水情測(cè)報(bào)工作當(dāng)中，因?yàn)橐诹饔騼?nèi)設(shè)置多個(gè)測(cè)站，這些測(cè)站通常都會(huì)設(shè)在一些各方面條件都和環(huán)境較為惡劣的地區(qū)。而水情測(cè)報(bào)又需要具備以下幾種特性：（1）實(shí)時(shí)性，（2）準(zhǔn)確性，（3）可靠性，（4）綜合性等，那么就需要對(duì)流域內(nèi)的雨情水情有著較為全面的了解，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的分析，以便為防汛工作提供較為科學(xué)的依據(jù)。人工測(cè)報(bào)就很難滿(mǎn)足這些要求，將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到測(cè)報(bào)系統(tǒng)當(dāng)中，使得這些問(wèn)題得到了較好的解決，能夠?qū)τ昵橐约八榈男畔⑦M(jìn)行及時(shí)的收集，做到防汛以及發(fā)電等綜合管理，進(jìn)而使得工程的安全得到極大的保證。

[1]王莉.淺談水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水庫(kù)管理中的作用[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2005,04:53-55.

[2]劉國(guó)力.水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水庫(kù)管理中的作用[J].中國(guó)西部科技(學(xué)術(shù)),2007,11:112-113+142.

[3]《內(nèi)蒙古赤峰市三座店水利樞紐工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件》SZD/ZT/SQCB-01