三峽工程明渠截流中的水位自動測報系統(tǒng)

1、三峽工程明渠截流中的水位自動測報系統(tǒng)    摘要：簡述了三峽水位自動測報系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、測控軟件編制、安裝、比測，以及在三工程明渠截流中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：水位監(jiān)測 自動測報 明渠截流 三峽工程  1、 前言三峽工程明渠截流的技術(shù)難度、截流力度空前巨大。作為明渠截流河段的動態(tài)河勢監(jiān)測、水力學(xué)要素等重要參數(shù)監(jiān)測的水文監(jiān)測工作，水位監(jiān)測又是水文監(jiān)測最基本、最重要的監(jiān)測項(xiàng)目之一0。水位自動測報已在水文測報中普遍運(yùn)用，但作為三峽工程明渠截流中有著特定條件、特殊要求的階段性水位監(jiān)測服務(wù)的水位自動測報系統(tǒng)，既要求功能完善、精確可靠，又要求操作簡便、

2、有統(tǒng)一美觀計(jì)算機(jī)操作界面，同時還要考慮經(jīng)濟(jì)性。因此，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選型、軟件的編制、設(shè)備傳感器的安裝位置與安裝方式等都成為組建系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。圖1  水位自動測報站布設(shè)示意圖2、 三峽水位自動測報系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三峽水位自動測報系統(tǒng)是由三峽水情中心和多個水位自動測報站組成。根據(jù)截流的需要，共布設(shè)了6個水位自動測報站、1個水情中心、2個水位信息接收站。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及水情信息流程見圖2。2.2   明渠截流河段水位自動測報站的布設(shè)根據(jù)系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)要求,各水位自動測報站布設(shè)見圖1。2.3   截流河段各水位自動測報站間的關(guān)系

3、及主要功能為監(jiān)測截流河段各部位的水位落差，在截流河段的茅坪（一）水位站至三斗坪水位站間建設(shè)了6個自動測報水位站，各站的相互關(guān)系及其功能見表1。表1              截流河段水位站相互關(guān)系及其功能表相關(guān)水位自動測報站主要功能茅坪(一)站三斗坪站截流河段總落差監(jiān)測茅坪(一)站S10站上龍口落差監(jiān)測S10站三斗坪站下龍口落差監(jiān)測S10站SW07站基坑橫比降監(jiān)測泄洪閘上站泄洪閘下站分流河段落差監(jiān)測2.4   系統(tǒng)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn) 

4、;     水位觀測標(biāo)準(zhǔn)   GBJ138-90行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)      水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范  SL61-94  長江委水文局  水文測、整、報質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)    3、 設(shè)備的選型該系統(tǒng)從原形觀測數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳通信模式、測站及中心的設(shè)備等都是通過精心設(shè)計(jì)和選擇，系統(tǒng)及所有設(shè)備都具有兼容性、可擴(kuò)充性。3.1  水位自記儀根椐三峽壩區(qū)的地形及環(huán)境條件、水流條件，以及根據(jù)水位自記儀的適應(yīng)性能及便于儀器安裝、維護(hù)和遷

5、移的特點(diǎn)，所有水位儀器設(shè)備全部選用壓阻式水位自記儀。  水位計(jì)測量原理是：被測水位在固定（高程、位置）的壓力傳感器感壓膜片上形成相應(yīng)的水壓強(qiáng)，由壓力傳感器的感壓膜片感生出相應(yīng)電壓，經(jīng)傳感器內(nèi)部的V/A變送器，壓力傳感器中同時測出水溫并自動補(bǔ)償，輸出不受水溫、大氣壓強(qiáng)等因素影響的420mA的水位模擬信號，由雙芯屏蔽電纜連接到水位儀輸入端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)進(jìn)行去偽、除波等處理得出所測的水位。再進(jìn)行顯示、存儲、傳輸?shù)取９ぷ髟砜驁D如圖3。 圖2   三峽水位自動測報系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成及水情信息流程框圖水位儀主要功能：能定時自動測量（560分鐘可設(shè)）、自動定時發(fā)報

6、、固態(tài)存儲、顯示、鍵盤操作、時間、水位、測量間隔、數(shù)字電臺電源控制及發(fā)報段次等參數(shù)的修改、控制中心遙控、水位查詢和傳輸?shù)取?#160;    表2                     壓阻式水位儀主要技術(shù)指標(biāo)水位分辨力1cm精度等級0.2級電源電壓DC (12+12)V，低功耗傳感器12V量程020m，040m固態(tài)存儲容量32K適應(yīng)最大水位變率60cm/min計(jì)時

7、誤差2min/month工作環(huán)境溫度-550 壓力傳感器選用中美麥克傳感器有公司和先行測控系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品。3.2  數(shù)據(jù)傳輸無線電臺數(shù)據(jù)傳輸無線電臺是測控中心與野外測站數(shù)據(jù)通訊的唯一手段，也是決定系統(tǒng)功能的重要因素。本系統(tǒng)的固迪通信（GRANDCOMM）數(shù)字電臺，是經(jīng)過國內(nèi)外多種型號的反復(fù)比較，綜合各種因素考核后確定的。這種電臺功能較全，工作穩(wěn)定性能較好，可長時間連續(xù)發(fā)射（30分鐘以上），價格合理。一般情況下已經(jīng)能夠滿足本系統(tǒng)的要求。3.3  系統(tǒng)及測站電源各水位自動測報站均在施工區(qū)，外接交流電源無保障，并且要求測站設(shè)備在野外不間斷運(yùn)行。使用交流電源還易引入雷

8、擊。所以本系統(tǒng)野外測站均采用80W太陽能電源，浮充100AH 12V 免維護(hù)蓄電池；中心控制站使用100AH 12V 免維護(hù)蓄電池，交流穩(wěn)壓充電。表3                      電臺主要參數(shù)表型號GD230V電源電壓DC 13.8V發(fā)射功率25W工作頻率230MHz頻段數(shù)據(jù)空間傳輸速率1200/2400bps（選用1200bps）  異步通信誤碼率優(yōu)于1

9、5;10頻率穩(wěn)定度1.5ppm接收靈敏度-111dbs(BER10)調(diào)制方式CPFSK數(shù)據(jù)收/發(fā)方式透明方式/非透明方式（采用透明方式）功耗Rx:100mA；Tx:5.5A3.4  水情中心設(shè)備中心控制站設(shè)備有數(shù)字電臺、計(jì)算機(jī)及電源等。中心控制站是由三峽水位自動測報系統(tǒng)中心控制軟件來實(shí)現(xiàn)水位自動接收、數(shù)據(jù)文件自動生成及存儲、水位自動測報站遠(yuǎn)程參數(shù)修改、水位數(shù)據(jù)遙測及遙傳等功能。3.5  避雷設(shè)施三峽壩區(qū)是一多雷區(qū)，防雷問題直接關(guān)系到測報站設(shè)備安全。測報站防雷分為測報站室外防雷、天線防雷、設(shè)備屏蔽接地、接地網(wǎng)等。設(shè)計(jì)防雷接地網(wǎng)接地電阻10，設(shè)備接地網(wǎng)接地電阻4。測報站室外防雷，采用的避雷針引雷接地，本系統(tǒng)中避雷針?biāo)⑻炀€塔、太陽能