水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)

1、水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計方案Ver1.0修訂記錄日期修訂版本描述作者備注目 錄1. 概述山洪災(zāi)害是山丘區(qū)在一定強度或持續(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，山洪及其誘發(fā)的泥石流和滑坡，往往對局部地區(qū)造成毀滅性災(zāi)害，對國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)造成重大損失。近年來，我國山洪災(zāi)害問題日益突出，每年都造成大量人員傷亡，嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。水情監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)主要包括水情遙測站網(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。適用于水文部門對江、河、湖泊、水庫、渠道和地下水等水文參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括：水位、流量、降雨（雪）、風(fēng)速等。水情自動監(jiān)

2、測預(yù)報系統(tǒng)采用多種無線通訊方式實時傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，各通信數(shù)據(jù)互為補充保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準(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)分級管理功能，監(jiān)測點管理等功能。2) 采集功能：采集監(jiān)測點水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。3) 通信功能：監(jiān)測中心可分別與被授權(quán)管理的監(jiān)測點進(jìn)行通訊。4) 告警功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的告警上限時，監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)軟件主動告警。5) 查詢功能：監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)軟件可以查詢各種歷史記錄。6) 存儲功能：前端監(jiān)測設(shè)備具備大容量數(shù)據(jù)存數(shù)功能；監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫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)可以生成曲線及報表，供趨勢分析

3、。3. 系統(tǒng)設(shè)備組成    水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)由前端遙測站、測量設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)（超短波中繼站）、監(jiān)測中心站等使部分組成。主要組成設(shè)備為：1) 前端遙測站：自動遙測終端機(jī)。2) 測量設(shè)備：翻斗式雨量計、水位計等。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)、中心計算機(jī)等。5) 其他設(shè)備：太陽能電池板及充電控制器、避雷針等。4. 設(shè)備功能1) 自動遙測終端機(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)生一個計量單位（1mm）或水位每變化一個計量單位時，自動采集、存貯并向中心發(fā)送數(shù)據(jù)。B、 達(dá)到設(shè)定的時間間隔時，即自動采集、存貯和發(fā)送數(shù)

4、據(jù)。雨量發(fā)送累計值，水位發(fā)送實時值。C、 支持超短波、GPRS、北斗衛(wèi)星等多種無線通訊方式。D、 可現(xiàn)場和遠(yuǎn)程（通過GPRS）設(shè)定站號和各項遙測數(shù)據(jù)的上、下限報警值等工作參數(shù)，數(shù)據(jù)越限時立刻上報告警信息。E、 支持現(xiàn)場或遠(yuǎn)程升級設(shè)備程序。F、 支持遙測，和歷史數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程查詢功能。G、 具有自檢功能，低壓報警功能。H、 具有信道機(jī)超時發(fā)送強迫掉電功能。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、 有較強的抗干擾能力，可靠性高。B、 可設(shè)定中繼站站號、工作信道。C、 接收到下屬遙測站數(shù)據(jù)，經(jīng)譯碼、糾錯后加上中繼站信息再編碼發(fā)送。3) 中心站設(shè)備

5、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、實時接收遙測終端站點的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行處理、管理和存儲。B. 對所接收的信息進(jìn)行解碼、合理性檢查、糾錯，并按要素分類進(jìn)行存儲。C. 對遙測終端站進(jìn)行遠(yuǎn)程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改、校時。D. 監(jiān)視遙測終端站點的工作狀態(tài)功能。E. 自動對采集得到的數(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)庫滿足分中心數(shù)據(jù)查詢、洪水預(yù)報、報表輸出及其它水文業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求；G. 數(shù)據(jù)庫具有良好的維護(hù)功能，。5. 設(shè)備主要技術(shù)要求1) 翻斗式雨量計 主要技術(shù)要求： ²分辨力：0.2mm²承雨器內(nèi)徑：F200

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

7、有線傳輸，通過外接無線短傳終端支持無線遠(yuǎn)距離傳輸。²工作溫度：-10+50；²相對濕度：不限。2) 浮子式水位計主要技術(shù)要求：量測范圍：根據(jù)監(jiān)測河段水位變化范圍確定；分辨率1.0cm；測量精度：±2cm（10m），±23cm（1015m），±3cm（15m）；工作環(huán)境:溫度-1050，濕度<95%(40)。3) 遙測終端機(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，太陽能電池板浮充供電；值守功耗：小于等于2mA（電池電壓12V時）；設(shè)備平均無故障工作時間：MTBF25，000小時；工作溫度：3060，濕度：090。4) GPRS/G

8、SM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；接收信號誤碼率：1×10-7；發(fā)射EIRP值：13dBW；MTBF（平均故障間

9、隔時間）：25000小時；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；運行模式：半雙工；信道帶寬：12.5/25KHz；功率：125W。 6. 無線超短波通信超短波（223MHz235MHz）網(wǎng)絡(luò)介紹。7. 無線GPRS網(wǎng)絡(luò)GPRS(GeneralPacketRadioService，通用無線分組業(yè)務(wù))作為第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信(3G)的過渡技術(shù)，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM P

10、hase2+ (1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。    GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個新的網(wǎng)絡(luò)，同時在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加一些硬件設(shè)備，并對原軟件升級，形成了一個新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項無線高速數(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GPRS可以在移動狀態(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、即時聊天等。    GPRS系統(tǒng)使用現(xiàn)有的GSM無

11、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。因此，實現(xiàn)GSM升級至GPRS非常容易，且中國移動借助原GSM網(wǎng)絡(luò)，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡(luò)遍及240多個城市。8. 北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的民用用戶服務(wù)平臺。9. 系統(tǒng)工作過程描述水情自動檢測預(yù)報系統(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，具體工作過程：遙測站自動監(jiān)測雨水情數(shù)據(jù)，當(dāng)雨水情數(shù)據(jù)改變達(dá)到設(shè)定的限值時或達(dá)到設(shè)定間隔時間時，自動上報雨水情數(shù)據(jù)信息。遙測站數(shù)

12、據(jù)通過VHF電臺、GPRS模塊和北斗衛(wèi)星無線終端設(shè)備向三個不同的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙測數(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)過移動運營商設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)可以由GPRS無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)通過互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)中心站。中心站設(shè)備接收各個站點雨水情數(shù)據(jù)，中心測報軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、分析，形成數(shù)據(jù)庫，三個傳輸通道數(shù)據(jù)互為補充，以提高數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性。測報軟件依據(jù)數(shù)據(jù)實時反應(yīng)遙測站雨水情信息，可圖文顯示或打印報表，同時判斷是否超過設(shè)定的報警限制并發(fā)出聲光報警。分中心站數(shù)據(jù)庫與中心站數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互、互為補充，分中心測報軟件可從中

13、心站數(shù)據(jù)庫獲取其權(quán)限范圍內(nèi)的遙測站雨水情信息，可圖文顯示或打印報表，同時判斷是否超過設(shè)定的報警限制并發(fā)出聲光報警。測報軟件可通過GPRS通信通道對遙測站和中繼站遠(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、TCP/IP及專線等多種通信方式        1.2 接收各個遙測站，歷史數(shù)據(jù)自動存盤。    

14、60;   1.3 可查詢各個遙測站。2、時鐘同步功能       服務(wù)器、工作站可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時鐘的同步，數(shù)據(jù)通信前臺機(jī)對各個監(jiān)測站進(jìn)行廣播校時，實現(xiàn)整個       水文自動測報系統(tǒng)時間同步，校時每15分鐘自動進(jìn)行一次，也可以手動發(fā)送。3、數(shù)據(jù)補調(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，數(shù)據(jù)存放在當(dāng)?shù)?，待系統(tǒng)正常后實現(xiàn)自動調(diào)補，把缺失的數(shù)據(jù)從本站補調(diào)回水文自動測報系統(tǒng)

15、數(shù)據(jù)庫。       3.1 自動補調(diào)：計算機(jī)具有動態(tài)數(shù)據(jù)補調(diào)功能，不須人工干預(yù)，軟件會定時搜索歷史數(shù)據(jù)庫，把丟失的數(shù)據(jù)自動補調(diào)回來，數(shù)據(jù)完整性好。       3.2 人工補調(diào)：調(diào)度人員可隨機(jī)補調(diào)某個測站或所有測站在某一時刻丟失的數(shù)據(jù)，時刻保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。       3.3 自動補調(diào)的時間和次數(shù)可人工設(shè)置。4、具有基于優(yōu)先級別的任務(wù)調(diào)度功能，事故、 越限優(yōu)先報警，報警記錄可查詢、打印。  &

16、#160;    4.1 主要參數(shù)超限以聲、光方式報警。       4.2 故障、超限報警定位準(zhǔn)確。       4.3 能人工中斷聲、光報警。       4.4 支持手機(jī)短信報警。5、數(shù)據(jù)庫管理功能       5.1 自動形成歷史數(shù)據(jù)文件。       5.2

17、可對歷史數(shù)據(jù)按多種條件進(jìn)行查詢、修改。       5.3 對不可測得的參數(shù)可人工輸入。       5.4 可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計、處理。6、圖形顯示功能       6.1 可顯示各種水文監(jiān)測點分布圖、地圖等。       6.2 數(shù)據(jù)可實時地在畫面上動態(tài)顯示。       6.3 圖上的參數(shù)

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