方案案例雨量、水位水情自動測報系統(tǒng).doc

水情自動測報系統(tǒng)簡介水情自動測報系統(tǒng)水情自動測報系統(tǒng)是一種采集某一流域雨量、水位等水文氣象信息的實時系統(tǒng)。它能將某一流域或區(qū)域內的水文氣象參數(shù)在短時間內傳遞至決策機構，以便進行洪水預報和優(yōu)化調度，減少水害損失，提高水資源的利用率。系統(tǒng)運行的基本流程如圖1所示：（1）遙測站自動實時采集、暫存和發(fā)送水情數(shù)據(jù)；（2）中心站實時接收遙測數(shù)據(jù),并進行存儲、打印及數(shù)據(jù)處理；（3）中心站能及時對洪水過程進行預報,做出防洪調度方案；（4）系統(tǒng)可與用戶其他監(jiān)控、管理計算機管理系統(tǒng)交換信息。因此系統(tǒng)的設備硬件選型及通訊方式的確定是水情自動測報系統(tǒng)能否安全運行的重要的組成部分。圖1 水情自動測報系統(tǒng)運行流程水情自動測報系統(tǒng)一般由中心站和遙測站組成。而在超短波數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，遠距離信號傳輸往往中途需要中繼站轉發(fā)，因此還需要設置超短波中繼站。 遙測站：主要完成對水文氣象參數(shù)傳感器數(shù)據(jù)的采集、存儲并通過超短波電臺或衛(wèi)星發(fā)射平臺等通信設備向中心站（或中繼站）傳送數(shù)據(jù),一般安裝在野外用來監(jiān)測此地的雨量、水位等。它一般由測控系統(tǒng)（包括雨量傳感器、水位傳感器等傳感器）、通信機部分、供電部分等組成。采用自報方式發(fā)送數(shù)據(jù)。 中繼站：是遙測站與中心站通信有障礙時用來中繼無線信號的，通常安裝在野外和高山。中繼站一般由測控系統(tǒng)、通信機部分、供電部分等組成。 中心站：是用來接收遙測站（或經(jīng)中繼站轉發(fā)）傳送來的數(shù)據(jù)，并可對數(shù)據(jù)進行存儲、處理、顯示和分析，通過數(shù)據(jù)庫和應用軟件實現(xiàn)防汛調度需求。中心站由接收天饋線、無線接收機（電臺）、計算機等組成。中心站計算機采用局域網(wǎng)系統(tǒng),包括前置機、工作站和服務器。前置機主要是接收和處理數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)以共享的方式提供給工作站進行洪水預報,服務器主要是存儲和管理數(shù)據(jù)。工作站安裝有洪水預報軟件，通過讀取前置機的實時數(shù)據(jù)進行實時洪水預報。中心站計算機網(wǎng)絡圖見圖。大壩管理信息系統(tǒng)圖見圖。圖 中心站計算機網(wǎng)絡圖圖 大壩管理信息系統(tǒng)圖作為最理想的偏遠地區(qū)及大范圍多路數(shù)據(jù)通信方式當屬衛(wèi)星通信。隨著衛(wèi)星通信的新發(fā)展，在提高衛(wèi)星通信的利用率，降低衛(wèi)星通信的成本，滿足不同業(yè)務方面，出現(xiàn)了許多新技術，構成了一些新型的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡。常用水文數(shù)據(jù)遙測的衛(wèi)星有兩種：Inmarsat衛(wèi)星通信和Vsat衛(wèi)星通信。這兩種衛(wèi)星通信方式在水情自動測報系統(tǒng)中的應用比較見表1：表1 衛(wèi)星方案比較通信系統(tǒng)比較內容Inmarsatvsat通信頻段采用L頻段，頻率為1.5/1.6GHz，對雨、霧衰減非常小，可忽略不計。采用C或Ku頻段，C頻段為4/6GHz，Ku頻段11/14GHz，C頻段地面干擾嚴重，Ku頻段雨霧天氣衰減大，雨衰嚴重。惡劣天氣無法正常工作。可靠性空間段：4顆主用衛(wèi)星，7顆備用衛(wèi)星；衛(wèi)星地面站：全球三十多個衛(wèi)星地面站；用戶終端：近五十種，可互換使用?？臻g段：單星運行；用戶終端：各廠家終端不能互換。故障率較高。投資對比用戶不需擔心衛(wèi)星及衛(wèi)星地面站的建設，一次性投資少，用戶終端約為3500美元（Inmarsat-C）。無土建空間段月租費高，如亞太一號衛(wèi)星，36MHz帶寬衛(wèi)星資源年租金約180萬美元。用戶終端價格高，主站設備約一百萬美元，小站價格在8000-10000美元不等。土建(須在遙測站征地建房)并且安裝、維護費用高。收費對比按使用量收取通信費用，沒有月租金。安裝及維護費用少。每年通信費用約壹萬五仟元。不管是否使用，按月租費收取。每年通信費用約五萬元。建設速度用戶購買終端并登記入網(wǎng)便可使用。需要總體設計，設備選型、頻率租用申請、建站許可證、站址勘測、基建、設備安裝調試等 設備比較用戶終端體積小，主機如一本字典，天線象警車上的警燈。重量輕，主機1.3kg，天線0.75kg。遙測站終端設備可組成一體化封閉式結構裝入合金筒內，筒外屏蔽，即可防雷，又便于運輸、安裝和維護。主站天線直徑一般為9-11米，小站天線直徑一般為2.4-4.5米(C頻段)和1.2-1.8米（Ku頻段），主機體積較大，對環(huán)境要求高，需要建機房及經(jīng)常性維護。應用領域水文監(jiān)測；地震監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測配電系統(tǒng)監(jiān)測；輸油、輸氣管道監(jiān)測航標、浮標監(jiān)測電話、傳真、數(shù)據(jù)通信、可視圖文、會議電視等業(yè)務。一般用于解決各行業(yè)、部門專用通信網(wǎng)的通信問題及傳輸數(shù)據(jù)量大的領域。通過上述比較，可以看出Vsat衛(wèi)星通信用于水情自動測報系統(tǒng)有一定的缺陷。因為Vsat衛(wèi)星通信有嚴重的雨衰，經(jīng)映秀灣Vsat衛(wèi)星水情自動測報系統(tǒng)工程實際比測，當降雨量25mm/h時，Vsat衛(wèi)星通信中斷。Vsat終端設備和天線體積大，易遭雷擊，設備功耗高，需大容量蓄電池和太陽能光板，因此每個遙測站必須建房，必須修建牢固的混凝土天線基座，必須建立避雷針及敷設接地網(wǎng)。土建工程量大并且費用高。但Vsat衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)點是傳輸數(shù)據(jù)量大，速度快。其優(yōu)點用于計算機網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)是適宜的，可是對于水情測報遙測站數(shù)據(jù)量較小的數(shù)據(jù)傳輸，無法發(fā)揮其作用。Inmarsat衛(wèi)星通信的優(yōu)點在于無雨衰、功耗低，終端設備體積??；遙測站儀器設備一體化，防雷擊性能強，無需土建，無需敷設接地網(wǎng)，便于安裝、維修。Inmarsat衛(wèi)星組網(wǎng)圖4。圖4 Inmarsat衛(wèi)星組網(wǎng)圖5為數(shù)傳終端（RTU）、蓄電池組、太陽能電池板。圖6為感應式數(shù)字水位傳感器。感應式數(shù)字水位傳感器現(xiàn)場安裝圖如圖7。圖5 數(shù)傳儀（RTU）外觀圖圖7 水位傳感器圖6 TC-401水位傳感器圖8 雨量遙測站拓撲圖圖9 雨量水位遙測站拓撲圖雨量遙測站拓撲圖見圖8，雨量水位遙測站拓撲圖見圖9。Inmarsat水情測報系統(tǒng)見圖10。7太原理工天成科技股份有限公司圖10Inmarsat水情測報系統(tǒng)水情測報系統(tǒng)分析軟件具有功能強大、操作簡便、安全性強等特點?？梢詫崿F(xiàn)動態(tài)實時雨量、水位表顯示，開放式數(shù)據(jù)報表編輯、管理、打印輸出功能、系統(tǒng)運行狀況數(shù)據(jù)記錄、越限報警、強大的圖形圖像顯示功能、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)訪問、瀏覽。軟件具有遠程數(shù)據(jù)通信的功能，可以建立防汛綜合調度系統(tǒng)，自動收取各地區(qū)分中心遙測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)?？傊?，水情自動測報是采用現(xiàn)代科