水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

1、水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案Ver1.0修訂記錄日期修訂版本描述作者備注目 錄鍵入文字1. 概述山洪災(zāi)害是山丘區(qū)在一定強(qiáng)度或持續(xù)的降雨下，因特殊的地形地質(zhì)條件而發(fā)生的自然災(zāi)害，它具有突發(fā)、破壞性大、防治困難的鮮明特點(diǎn)，山洪及其誘發(fā)的泥石流和滑坡，往往對(duì)局部地區(qū)造成毀滅性災(zāi)害，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。近年來(lái)，我國(guó)山洪災(zāi)害問(wèn)題日益突出，每年都造成大量人員傷亡，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)主要包括水情遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸通信組網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施配置等。適用于水文部門對(duì)江、河、湖泊、水庫(kù)、渠道和地下水等水文參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：水位、流量、降雨（雪）、風(fēng)速等。水

2、情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用多種無(wú)線通訊方式實(shí)時(shí)傳送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，各通信數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，可以大大提高水文部門的工作效率。1)2. 系統(tǒng)功能1) 管理功能：具有數(shù)據(jù)分級(jí)管理功能，監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理等功能。2) 采集功能：采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。3) 通信功能：監(jiān)測(cè)中心可分別與被授權(quán)管理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行通訊。4) 告警功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的告警上限時(shí)，監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件主動(dòng)告警。5) 查詢功能：監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件可以查詢各種歷史記錄。6) 存儲(chǔ)功能：前端監(jiān)測(cè)設(shè)備具備大容量數(shù)據(jù)存數(shù)功能；監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)可以記錄所有歷史數(shù)據(jù)。7) 分析功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)可以生成曲線及報(bào)表，供

3、趨勢(shì)分析。3. 系統(tǒng)設(shè)備組成    水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)由前端遙測(cè)站、測(cè)量設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)（超短波中繼站）、監(jiān)測(cè)中心站等使部分組成。主要組成設(shè)備為：1) 前端遙測(cè)站：自動(dòng)遙測(cè)終端機(jī)。2) 測(cè)量設(shè)備：翻斗式雨量計(jì)、水位計(jì)等。3) 中繼站：中繼站終端設(shè)備中繼機(jī)。4) 中心站設(shè)備：前置接收機(jī)、中心計(jì)算機(jī)等。5) 其他設(shè)備：太陽(yáng)能電池板及充電控制器、避雷針等。4. 設(shè)備功能1) 自動(dòng)遙測(cè)終端機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A、 當(dāng)雨量每產(chǎn)生一個(gè)計(jì)量單位（1mm）或水位每變化一個(gè)計(jì)量單位時(shí)，自動(dòng)采集、存貯并向中心發(fā)送數(shù)據(jù)。B、 達(dá)到設(shè)定的時(shí)間間隔時(shí)，即自動(dòng)采集、存貯

4、和發(fā)送數(shù)據(jù)。雨量發(fā)送累計(jì)值，水位發(fā)送實(shí)時(shí)值。C、 支持超短波、GPRS、北斗衛(wèi)星等多種無(wú)線通訊方式。D、 可現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程（通過(guò)GPRS）設(shè)定站號(hào)和各項(xiàng)遙測(cè)數(shù)據(jù)的上、下限報(bào)警值等工作參數(shù)，數(shù)據(jù)越限時(shí)立刻上報(bào)告警信息。E、 支持現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程升級(jí)設(shè)備程序。F、 支持遙測(cè)，和歷史數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程查詢功能。G、 具有自檢功能，低壓報(bào)警功能。H、 具有信道機(jī)超時(shí)發(fā)送強(qiáng)迫掉電功能。I、 可擴(kuò)展連接其他水文傳感器、采集器接口。2) 中繼機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A、 有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性高。B、 可設(shè)定中繼站站號(hào)、工作信道。C、 接收到下屬遙測(cè)站數(shù)據(jù)，經(jīng)譯碼、糾錯(cuò)后加上中繼站信息再編碼發(fā)送。3) 中

5、心站設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A. 全天候值守、實(shí)時(shí)接收遙測(cè)終端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理、管理和存儲(chǔ)。B. 對(duì)所接收的信息進(jìn)行解碼、合理性檢查、糾錯(cuò)，并按要素分類進(jìn)行存儲(chǔ)。C. 對(duì)遙測(cè)終端站進(jìn)行遠(yuǎn)程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改、校時(shí)。D. 監(jiān)視遙測(cè)終端站點(diǎn)的工作狀態(tài)功能。E. 自動(dòng)對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)，按照水利、水文的數(shù)據(jù)規(guī)則和客戶配置的數(shù)據(jù)檢查邏輯，判斷數(shù)據(jù)的合理性。F. 數(shù)據(jù)庫(kù)滿足分中心數(shù)據(jù)查詢、洪水預(yù)報(bào)、報(bào)表輸出及其它水文業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求；G. 數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的維護(hù)功能，。5. 設(shè)備主要技術(shù)要求1) 翻斗式雨量計(jì) 主要技術(shù)要求： ²分辨力：0.2mm²承雨器內(nèi)徑：

6、F200+0.6mm。刃口角4050°；²測(cè)量精度：4%；²雨強(qiáng)范圍：0.014 mm/min（允許通過(guò)最大雨強(qiáng)8mm/min）；²平均無(wú)故障工作時(shí)間：MTBF40000小時(shí)；²誤碼率：<10-4；²信號(hào)輸出標(biāo)準(zhǔn)：磁鋼干簧管式接點(diǎn)通斷信號(hào)(單信號(hào)或雙信號(hào))，接點(diǎn)允許承受的最大電壓不小于15V，允許通過(guò)電流不小于150mA，輸出端絕緣電阻不小于1M，導(dǎo)通電阻不大于10，接點(diǎn)工作壽命在50000次以上；²供電和防雷：無(wú)功耗傳感器，傳感器及輸出信號(hào)傳輸具有防雷措施；²防堵塞：傳感器具有防堵、防蟲(chóng)、防塵措施；

7、8;支持有線傳輸，通過(guò)外接無(wú)線短傳終端支持無(wú)線遠(yuǎn)距離傳輸。²工作溫度：-10+50；²相對(duì)濕度：不限。2) 浮子式水位計(jì)主要技術(shù)要求：量測(cè)范圍：根據(jù)監(jiān)測(cè)河段水位變化范圍確定；分辨率1.0cm；測(cè)量精度：±2cm（10m），±23cm（1015m），±3cm（15m）；工作環(huán)境:溫度-1050，濕度<95%(40)。3) 遙測(cè)終端機(jī)主要技術(shù)要求：供電方式：蓄電池或鋰電池向設(shè)備供電，太陽(yáng)能電池板浮充供電；值守功耗：小于等于2mA（電池電壓12V時(shí)）；設(shè)備平均無(wú)故障工作時(shí)間：MTBF25，000小時(shí)；工作溫度：3060，濕度：090。4) GP

8、RS/GSM模塊工作頻率：支持雙頻GSM/GPRS，符合ETSIGSMPhase2+標(biāo)準(zhǔn)；協(xié)議：支持TCP/IP，標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集；發(fā)射功率：2W（900MHz）/1W（1800MHz）；功耗(mA12V)：150mA（工作），10mA（空閑）；電源：5V35V；頻率誤差：0.1ppm；數(shù)據(jù)接口：RS232/RS485；工作溫度：-2560。5) 北斗衛(wèi)星終端天線波束寬度：俯仰方向25°90°,水平0°360°；頻率：接收S波段，發(fā)射L波段；接收靈敏度：C-157.6dBW；接收信號(hào)誤碼率：1×10-7；發(fā)射EIRP值：13dBW；MTBF（平

9、均故障間隔時(shí)間）：25000小時(shí)；功耗：平均功耗6W，發(fā)射最大功耗120W；工作環(huán)境：溫度-20+55，濕度598（45）；電源：932VDC；接口標(biāo)準(zhǔn)：RS232C。6) 超短波通信終端 作頻段：220240MHz；數(shù)據(jù)速率：1200bps；運(yùn)行模式：半雙工；信道帶寬：12.5/25KHz；功率：125W。 6. 無(wú)線超短波通信超短波（223MHz235MHz）網(wǎng)絡(luò)介紹。7. 無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)GPRS(GeneralPacketRadioService，通用無(wú)線分組業(yè)務(wù))作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信(3G)的過(guò)渡技術(shù)，是由英國(guó)BT Cellnet公司早在1993年提出的，是G

10、SM Phase2+ (1997年)規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接。    GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加一些硬件設(shè)備，并對(duì)原軟件升級(jí)，形成了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)無(wú)線高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過(guò)GPRS可以在移動(dòng)狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)E-mail、進(jìn)行Internet瀏覽、即時(shí)聊天等。    GPRS系統(tǒng)使用現(xiàn)有的

11、GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源，只是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加了一些硬件設(shè)備和軟件升級(jí)。因此，實(shí)現(xiàn)GSM升級(jí)至GPRS非常容易，且中國(guó)移動(dòng)借助原GSM網(wǎng)絡(luò)，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國(guó)所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡(luò)遍及240多個(gè)城市。8. 北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的民用用戶服務(wù)平臺(tái)。9. 系統(tǒng)工作過(guò)程描述水情自動(dòng)檢測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集、傳輸通道和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)組成，具體工作過(guò)程：遙測(cè)站自動(dòng)監(jiān)測(cè)雨水情數(shù)據(jù)，當(dāng)雨水情數(shù)據(jù)改變達(dá)到設(shè)定的限值時(shí)或達(dá)到設(shè)定間隔時(shí)間時(shí)，自動(dòng)上報(bào)雨水情數(shù)據(jù)信息。

12、遙測(cè)站數(shù)據(jù)通過(guò)VHF電臺(tái)、GPRS模塊和北斗衛(wèi)星無(wú)線終端設(shè)備向三個(gè)不同的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)；VHF超短波通信數(shù)據(jù)經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)送達(dá)中心站，GPRS通信數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)可以由GPRS無(wú)線傳送到中心站或可以由互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)中心站，北斗衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)經(jīng)北斗衛(wèi)星民用網(wǎng)管中心轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)中心站。中心站設(shè)備接收各個(gè)站點(diǎn)雨水情數(shù)據(jù)，中心測(cè)報(bào)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析，形成數(shù)據(jù)庫(kù)，三個(gè)傳輸通道數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充，以提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。測(cè)報(bào)軟件依據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反應(yīng)遙測(cè)站雨水情信息，可圖文顯示或打印報(bào)表，同時(shí)判斷是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限制并發(fā)出聲光報(bào)警。分中心站數(shù)據(jù)庫(kù)與中心站數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互、互為補(bǔ)充，分中心測(cè)報(bào)軟

13、件可從中心站數(shù)據(jù)庫(kù)獲取其權(quán)限范圍內(nèi)的遙測(cè)站雨水情信息，可圖文顯示或打印報(bào)表，同時(shí)判斷是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限制并發(fā)出聲光報(bào)警。測(cè)報(bào)軟件可通過(guò)GPRS通信通道對(duì)遙測(cè)站和中繼站遠(yuǎn)程查詢歷史雨水情信息，也可遠(yuǎn)程設(shè)置遙測(cè)站或中繼站參數(shù)。10. 軟件功能1、通信和采集功能        1.1 支持GPRS、CDMA、GSM、數(shù)傳電臺(tái)、TCP/IP及專線等多種通信方式        1.2 接收各個(gè)遙測(cè)站，歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)存盤。    

14、;    1.3 可查詢各個(gè)遙測(cè)站。2、時(shí)鐘同步功能       服務(wù)器、工作站可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)鐘的同步，數(shù)據(jù)通信前臺(tái)機(jī)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行廣播校時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)       水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)時(shí)間同步，校時(shí)每15分鐘自動(dòng)進(jìn)行一次，也可以手動(dòng)發(fā)送。3、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)功能       采取數(shù)據(jù)暫存技術(shù)，在數(shù)據(jù)未能送達(dá)指定服務(wù)器時(shí)，數(shù)據(jù)存放在當(dāng)?shù)?，待系統(tǒng)正常后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)補(bǔ)，把缺失的數(shù)據(jù)從本站補(bǔ)調(diào)回水文自動(dòng)

15、測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。       3.1 自動(dòng)補(bǔ)調(diào)：計(jì)算機(jī)具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)功能，不須人工干預(yù)，軟件會(huì)定時(shí)搜索歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，把丟失的數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)調(diào)回來(lái)，數(shù)據(jù)完整性好。       3.2 人工補(bǔ)調(diào)：調(diào)度人員可隨機(jī)補(bǔ)調(diào)某個(gè)測(cè)站或所有測(cè)站在某一時(shí)刻丟失的數(shù)據(jù)，時(shí)刻保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。       3.3 自動(dòng)補(bǔ)調(diào)的時(shí)間和次數(shù)可人工設(shè)置。4、具有基于優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)調(diào)度功能，事故、 越限優(yōu)先報(bào)警，報(bào)警記錄可查詢、打印。 

16、60;     4.1 主要參數(shù)超限以聲、光方式報(bào)警。       4.2 故障、超限報(bào)警定位準(zhǔn)確。       4.3 能人工中斷聲、光報(bào)警。       4.4 支持手機(jī)短信報(bào)警。5、數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能       5.1 自動(dòng)形成歷史數(shù)據(jù)文件。      

17、5.2 可對(duì)歷史數(shù)據(jù)按多種條件進(jìn)行查詢、修改。       5.3 對(duì)不可測(cè)得的參數(shù)可人工輸入。       5.4 可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、處理。6、圖形顯示功能       6.1 可顯示各種水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖、地圖等。       6.2 數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)地在畫(huà)面上動(dòng)態(tài)顯示。       6.3 圖

18、上的參數(shù)及其顯示位置可在線修改。7、多種形式的曲線       7.1 可繪制時(shí)變曲線、直方圖、餅圖、機(jī)泵運(yùn)行圖等多種形式的曲線。       7.2 可繪制多種形式的單軸、多軸對(duì)比曲線。       7.3 曲線可輸出到繪圖儀上。8、報(bào)表功能       8.1 可打印各種日志表、日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表。       8.2 報(bào)表格式可在屏幕上預(yù)覽。       8.3 報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)源可靈活定義。9、美觀的圖形用戶界面       9.1 具有圖符、對(duì)話框、滾動(dòng)條等資源。       9.2 支持鼠標(biāo)、觸摸屏操作。11. 設(shè)備外觀設(shè)