水庫水情自動測報系統(tǒng)實施計劃方案

水庫水情自動測報系統(tǒng)實施方案目錄第1章系統(tǒng)簡介 11.1系統(tǒng)介紹 11.2系統(tǒng)構(gòu)架 11.2.1現(xiàn)場部分 21.2.2中心工作站 31.3預報系統(tǒng)模型及分析方法選擇 3第2章系統(tǒng)功能和性能 52.1系統(tǒng)功能 52.1.1采集功能 52.1.2存儲功能 52.1.3數(shù)據(jù)通訊功能 62.1.4管理功能 62.1.5自檢功能 62.1.6防雷抗干擾功能 62.2系統(tǒng)性能 72.2.1先進性 72.2.2可靠性 72.2.3兼容性 92.2.4可擴充性 92.2.5易維修性 92.2.6經(jīng)濟性 9第3章系統(tǒng)設計依據(jù)和原則 103.1系統(tǒng)設計 103.2系統(tǒng)設計依據(jù) 103.3系統(tǒng)設計原則 11第4章監(jiān)測項目和測點布置 12第5章設備選型及安裝方案 135.1監(jiān)測設備選型 135.1.1水位傳感器 135.1.2雨量傳感器 135.1.3電源部分 145.1.4遙測終端RTU 165.1.5避雷器 175.2監(jiān)測設備安裝方案 185.2.1電臺的安裝及調(diào)試 185.2.2雨量傳感器的安裝 195.2.3水位計的安裝及調(diào)試 195.3.4水情遙測終端的安裝 205.3避雷系統(tǒng) 26第6章水情自動預報軟件設計 276.1項目總體方案及實現(xiàn)目標 276.2總體構(gòu)成及子系統(tǒng) 296.2.1系統(tǒng)總體構(gòu)成 296.2.2專業(yè)功能 336.3信息輸入模塊 336.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 336.3.2水雨情遙測數(shù)據(jù)鏡像 346.3.3水雨情數(shù)據(jù)查詢修改 346.3.4氣象預報信息錄入 366.3.5水庫基本信息查詢修改 366.3.6預報參數(shù)查詢修改 376.3.7工作內(nèi)容及實施策略 376.4水雨情查詢模塊 376.4.1實時監(jiān)視 386.4.2圖形基本操作 386.4.3數(shù)據(jù)查詢操作 396.4.5雨量圖形查詢 426.4.6水情圖形查詢 456.4.7水雨情報表查詢 456.4.8工作內(nèi)容及實施策略 466.5實時洪水預報模塊 476.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 476.5.2自動滾動預報 486.5.3入庫洪峰水位經(jīng)驗預報 486.5.4半分布式新安江模型預報 496.5.5河道洪水預報 516.5.6入庫實時預報模型 516.5.7預報洪水分析 536.5.8預報方案評價 536.5.9工作內(nèi)容及實施策略 556.6預報成果管理與輸出模塊 566.6.1預報結(jié)果維護 566.6.2預報成果保存與查詢 576.6.3預報成果網(wǎng)頁查詢 576.6.4預報成果上傳 586.6.5工作內(nèi)容及實施策略 59第7章項目預算 60

第1章系統(tǒng)簡介1.1系統(tǒng)介紹某水庫水情自動測報系統(tǒng)根據(jù)設計要求，在河道兩旁建設2個水位觀測站、1個雨量觀測點，選用已建設好的20個雨量監(jiān)測站點，使用無線數(shù)傳電臺傳輸方式，與某水庫管理所信息中心連接起來，完成對某水庫水情的自動監(jiān)測，并采用是以新安江三水源模型為基礎的降雨徑流自動預報為主的水情自動預報系統(tǒng)，供管理者決策。建成后的系統(tǒng)可快速地對所轄范圍內(nèi)各類報汛站的水雨情信息進行傳送，能夠快速收集、檢查、糾錯，能夠自動進行標準化處理，經(jīng)處理后的水雨情信息能夠自動轉(zhuǎn)發(fā)目標地點。本水情監(jiān)測預警系統(tǒng)儀器設備精良，技術先進，結(jié)構(gòu)簡單，運行靈活，造價合理，維護方便。系統(tǒng)應用先進的技術和設備，實現(xiàn)雨量水位自動測量、數(shù)據(jù)長期固態(tài)存儲、自動進行數(shù)據(jù)傳輸，為各級防汛指揮部門提供準確、及時的實時雨、水情信息，為防汛調(diào)度決策和抗洪搶險、救災指揮提供科學依據(jù)，滿足某水庫科學調(diào)度的需要。建成后的水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)將具備以下功能：（1）5分鐘將所有報汛站的雨水情信息準確傳到分中心；（2）向某水庫管理所信息中心發(fā)送水情信息；（3）水情分中心遠程下載端站存儲的資料；（4）隨時召測當時的水位信息和能按一定條件重復報送雨量信息；（5）在水雨情中心檢測端站儀器工作情況和調(diào)校工作參數(shù)；（6）端站具有人工置數(shù)功能；（7）系統(tǒng)統(tǒng)一授時；（8）系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，作業(yè)穩(wěn)定，安全可靠；（9）系統(tǒng)擴展性好。1.2系統(tǒng)構(gòu)架本水情監(jiān)測系統(tǒng)按照位置分布可分為兩大部分，一是中心工作站，二是現(xiàn)場部分。中心站分為智能監(jiān)控終端CCU和網(wǎng)絡設備組成?，F(xiàn)場部分按照功能又可細分為檢測執(zhí)行機構(gòu)和數(shù)據(jù)終端(RTU)兩部分。檢測執(zhí)行機構(gòu)繼續(xù)分為檢測部分和執(zhí)行部分;數(shù)據(jù)終端(RTU)繼續(xù)分為數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)通訊部分、電源部分三個部分.(見現(xiàn)場部分功能結(jié)構(gòu)框圖)圖1-1系統(tǒng)總體構(gòu)架圖圖1-2現(xiàn)場部分功能結(jié)構(gòu)框圖1.2.1現(xiàn)場部分1.2.1.1檢測執(zhí)行機構(gòu)分為檢測機構(gòu)(現(xiàn)場儀表)和執(zhí)行機構(gòu)兩部分。1.現(xiàn)場儀表.完成監(jiān)測過程的第一步,把被測降雨量、水位物理參量信號轉(zhuǎn)化成電信號的過程,轉(zhuǎn)化成的電量號被數(shù)據(jù)輸入輸出模塊采集到,在數(shù)據(jù)輸入輸出模塊內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號以便進行進一步處理。2.執(zhí)行機構(gòu).完成控制過程的最后一步,根據(jù)數(shù)據(jù)輸入輸出模塊輸出的電信號執(zhí)行相應的動作。1.2.1.2數(shù)據(jù)終端(RTU)數(shù)據(jù)終端(RTU)分為數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)通訊部分、電源部分三個部分

1.數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)模塊：數(shù)據(jù)終端的核心部分,主要有三個功能:一是把現(xiàn)場儀表輸入的電信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息,并把這些數(shù)字信息傳送到監(jiān)控中心的計算機中；二是把監(jiān)控中心計算機發(fā)送來的控制信息轉(zhuǎn)化成相應的電信號,輸送到執(zhí)行機構(gòu),以完成控制過程；三是數(shù)據(jù)通訊功能,完成和上位機或其它設備的數(shù)據(jù)通訊。2.數(shù)據(jù)通訊部分：數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)模塊和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸通道,分有線和無線方式。3.電源部分：為數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、電臺、調(diào)制解調(diào)器、儀表等提供直流電源。常用的直流電源有+5V、+12V、+13.8V、+24V幾種.電臺基本采用+13.8V電源,儀表常采用+24V電源。電源部分對整個RTU工作的穩(wěn)定性有重大影響,所以必須充分做好系統(tǒng)電源配置分析。1.2.2中心工作站中心工作站的主要硬件設備有計算機、通訊主機、打印機等必需的設備.計算機用來運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件(常稱作上位機軟件),即可以用PC微機,也可以用工控計算機,還可以把多臺計算機組成計算機網(wǎng)絡,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。通訊主臺用來和監(jiān)控系統(tǒng)的各個數(shù)據(jù)終端(RTU)進行數(shù)據(jù)通訊,它包括電源、無線調(diào)制解調(diào)器、電臺、饋線、全向天線等。此外,還有模擬屏、投影儀、多屏卡、分頻卡、觸摸屏等可選部件,可根據(jù)實際需要選用。根據(jù)設計要求，系統(tǒng)接入無線發(fā)布平臺，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到各管理者的移動終端。1.3預報系統(tǒng)模型及分析方法選擇本次**水庫水情預報系統(tǒng)方案思路：以**水庫降雨徑流關系曲線與單位線匯流(API模型）為基礎，結(jié)合新安江三水源模型理論與應用（洪水預報）對**水庫的降雨徑流預報進行研究與分析，建立適合當前流域特性的降雨徑流與洪水預報模型及軟件。方案的主要構(gòu)想：①按**水庫流量分級分“斷”提供不同的預報方法，根據(jù)不同斷面（筱溪、柘溪）制定更加詳細的不同降雨特性的降雨徑流相關圖表；②制作分斷面的單位線匯流模型，對**水庫斷面的單位線進行分類整理修正，分析出符合當前流域匯流方式的各類單位線，制定3小時時段單位線，新分析出的單位線應對降雨的主要區(qū)域劃分具有明確的可判斷性；③入庫洪水的傳播應以紫平鋪水庫下泄流量考慮梯級電站對洪水演進的影響與庫區(qū)的匯流進行按不同的洪水傳播時間進行組合預報入庫流量；④按旬分析得出流域的產(chǎn)流系數(shù)；⑤建立符合流域氣象預報模式的降雨徑流預報軟件；⑥提供符合相關標準的**水庫水文資料整編模板與軟件，并提出**水庫歷年水文資料的整編報告。⑦分析水庫流域內(nèi)水庫對**水庫徑流預報的影響，并提出考慮這樣影響的預報模型。某科技有限公司技術人員曾參與了國家水情測報規(guī)范的編制工作，參與了水情信息傳輸與分析處理軟件的開發(fā)工作，借鑒了了南京水利水文自動研究所、長江水利委員會水文水資源研究所、中國水利科學研究院等水情信息傳輸與處理軟件的優(yōu)點，在此基礎上進行了深入細致的研發(fā)工作，開發(fā)出了獨具特色的水情信息傳輸分析軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)具有功能完善、穩(wěn)定可靠、界面友好、實時性好、通用性好、擴展性好等優(yōu)點。

第2章系統(tǒng)功能和性能2.1系統(tǒng)功能2.1.1采集功能(1)中央控制方式：由監(jiān)控主機發(fā)出命令，測控裝置接收命令、完成規(guī)定的測量，測量完畢將數(shù)據(jù)暫存，并根據(jù)命令將測量數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機內(nèi)存儲；(2)自動控制方式：由各臺測控裝置自動按設定的時間和方式進行數(shù)據(jù)采集，并將所測數(shù)據(jù)暫存，同時傳送至監(jiān)控主機內(nèi)存儲。(3)特殊條件下自動控制方式：在汛期或其它特殊情況下，電源和通訊完全中斷,各測控裝置能依靠自備電源繼續(xù)進行自動化巡測，如每天巡測2次可維持運行一周，所有測值全部自動存儲，等待故障修復后提取。監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集方式有：自動測量、巡回測量、定時測量、人工測量。采集周期根據(jù)工程要求，運行人員可在監(jiān)控主機或信息管理主機上設定或修改監(jiān)測周期。監(jiān)控主機對RTU傳輸來的原始測值自動進行數(shù)據(jù)處理，若采集的數(shù)據(jù)越限將自動報警。（1）實時數(shù)據(jù)采集及傳輸：水情自動測報站實時自動采集數(shù)據(jù)并通過無線信道發(fā)送出去；（2）自適應數(shù)據(jù)采集：可現(xiàn)地設置RTU的監(jiān)測參數(shù)起報標準；（4）具備超限報警功能和自檢功能，設備定時自檢，并將設備工作狀態(tài)發(fā)送出去；（5）設備功耗低，采用蓄電池組和太陽能電池板浮充方式長期工作，在連續(xù)陰雨15天以上時仍能有效的工作；（6）設備能在惡劣的天氣環(huán)境下和無人職守情況下正常運行，數(shù)據(jù)采集端可靠性MTBF大于10000小時。2.1.2存儲功能系統(tǒng)所有實測數(shù)據(jù)分三級存儲：測控裝置可暫存所測數(shù)據(jù)，存儲容量為128KB，存滿后自動覆蓋；監(jiān)控主機接受所有測控裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動檢驗，對超差數(shù)據(jù)自動報警，檢驗后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中；合格監(jiān)測數(shù)據(jù)包括人工監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡視檢查信息全部存入信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，可存檔或進一步處理。系統(tǒng)可對接收數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息進行重新組織，自動刪除接收數(shù)據(jù)庫里的冗余和不合理數(shù)據(jù)、提取接收數(shù)據(jù)庫里的特征數(shù)據(jù)并加以處理，使之成為能正確反映監(jiān)測區(qū)域的水位、雨量等水情要素變化過程的數(shù)據(jù)。2.1.3數(shù)據(jù)通訊功能信息中心站可對現(xiàn)地測控裝置的遠程控制功能；通過有線、光纜、電話線、微波、無線、寬帶網(wǎng)等與上級管理部門的計算機之間通訊，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，也可與局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。無線RTU采用MC39i內(nèi)核，基于移動通信網(wǎng)絡，與數(shù)據(jù)中心接口設備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。定時向中心發(fā)送數(shù)據(jù)：根據(jù)事先設置的發(fā)送數(shù)據(jù)間隔向數(shù)據(jù)業(yè)務中心發(fā)送水情數(shù)據(jù)和接收命令數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收發(fā)完畢，自動斷線。當有用戶數(shù)據(jù)傳輸時，立刻發(fā)起連接：當有用戶數(shù)據(jù)傳輸時，連接移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡并登錄數(shù)據(jù)業(yè)務中心，傳輸數(shù)據(jù)并等待回執(zhí)和命令，然后自動下線。2.1.4管理功能監(jiān)控主機有監(jiān)測數(shù)據(jù)的一般管理能力，并有信號超限報警功能。信息管理主機作為系統(tǒng)的綜合信息管理中心，具有在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)庫管理、測點管理、安全管理、系統(tǒng)管理等。包括數(shù)據(jù)的人工/自動采集、測值的離線處理、工程檔案資料、報表制作、圖形制作、瀏覽器、輔助工具、幫助系統(tǒng)等內(nèi)容。2.1.5自檢功能系統(tǒng)具有自檢功能，可對測控裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲器、CPU、時鐘、供電狀況、電池電壓和測量電路進行自檢，監(jiān)控主機和信管主機可顯示狀態(tài)信息，以便及時維護系統(tǒng)。2.1.6防雷抗干擾功能在系統(tǒng)的供電線路、傳感器到測控裝置的入口、通訊線路及計算機房等重要部位均設有防雷設備，采取三級防雷保護措施，確保系統(tǒng)在雷擊和電源波動等情況下能正常工作。電源和通訊線路可防1500W雷電感應，傳感器輸入口可防600W雷電感應。2.2系統(tǒng)性能某科技有限公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水雨情自動監(jiān)測信息系統(tǒng)能夠完成對××流域內(nèi)降雨和水位的自動監(jiān)測、整編、分析、預報工作。××流域水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)總體功能是自動采集、傳輸和處理實時水雨情數(shù)據(jù)，及時了解流域水雨情實況，提高河道信息測報水平、實現(xiàn)水情測報自動化、資料整編電算化。其具體性能如下：（1）信息中心站接收所有18個遙測雨量、水位站數(shù)據(jù)資料的時間不超過5分鐘，并預留未來20個采集站點數(shù)據(jù)資料的系統(tǒng)冗余；（2）執(zhí)行一次區(qū)域自動測報站數(shù)據(jù)采集并完成數(shù)據(jù)傳輸、處理、入庫的時間不超過15分鐘；（3）工作方式：自報方式；（4）可自動采集水位和降水數(shù)據(jù)，定時、適時地傳輸數(shù)據(jù)；（5）各項設備要符合結(jié)構(gòu)簡單、可靠、低功耗的原則，所有自動測報站都能在無人值守的條件下工作；（6）能長期地、特別是在暴雨洪水等惡劣天氣條件下可靠地工作，應避免因中心站出現(xiàn)故障而丟失成片的水情數(shù)據(jù)；（7）數(shù)據(jù)超限告警及設備故障告警；（8）通信暢通率應大于98％，系統(tǒng)誤碼率不大于1×10-5；（9）能與其它有關的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信；（10）系統(tǒng)MTBF大于10000小時；（11）具有可靠的防雷措施；2.2.1先進性某科技有限公司自主研發(fā)的水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)，同國際上的幾種先進產(chǎn)品如美國的Geomation2300系統(tǒng)，SINCO的IDA系統(tǒng)，意大利的GPDAS系統(tǒng)是相當?shù)?，系統(tǒng)功能、技術性能和總體結(jié)構(gòu)都很接近，且在中國各水庫、流域管理機構(gòu)應用時更具有優(yōu)越性，更適應中國的監(jiān)測儀器。如在差動電阻式儀器測量方面采用了消除導線電阻及芯線電阻變差影響的五芯測量技術，這項性能優(yōu)于國外系統(tǒng)。2.2.2可靠性某科技有限公司的水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)在研制和生產(chǎn)過程中特別注意提高系統(tǒng)可靠性。和國內(nèi)現(xiàn)有水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)比較，**水雨情自動監(jiān)測系統(tǒng)處于領先地位，表現(xiàn)在下述方面：（1）系統(tǒng)具有總體結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越性，因測量、控制和數(shù)據(jù)儲存等重要功能均分散到每一臺RTU上，由若干臺RTU組成系統(tǒng)。當單臺或少數(shù)測控裝置發(fā)生故障時，只有與發(fā)生故障的測控裝置連接的監(jiān)測儀器不能測量，整個系統(tǒng)并不會停測。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線中通訊和數(shù)據(jù)傳輸均為數(shù)字量，不僅對當?shù)鼐W(wǎng)絡要求較低而且抗干擾能力特強系統(tǒng)在數(shù)據(jù)總線上又設置了防雷保護盒過流保護器及其他保護措施，因此使系統(tǒng)的可靠性大大提高。（2）系統(tǒng)具有功能上的優(yōu)越性，系統(tǒng)不僅有中央控制功能，即由前方的監(jiān)控主機發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令進行全系統(tǒng)的巡測或選測，而且有自動控制功能，即由數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡各節(jié)點上的測控裝置自動進行巡測且存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)。在特別嚴重的運行情況下，例如特大洪水，廠房不能發(fā)電，電源中斷，總線破壞等，各RTU仍能在一周之內(nèi)自動巡測和儲存數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失，確保自動化采集的可靠性。（3）系統(tǒng)采取了多級備用措施，最大限度地保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。（4）系統(tǒng)能適應現(xiàn)場的工作環(huán)境，具有三級防雷、抗干擾措施，電源和通訊口可防1500W雷電感應，傳感器輸入口可防600W雷電感應，故具有足夠高的防雷、抗干擾性能，能長期可靠地穩(wěn)定運行。（5）系統(tǒng)的電路板，經(jīng)過防潮、防霉、防腐蝕處理。元器件經(jīng)過老化篩選，出所前經(jīng)過長時間系統(tǒng)考機，現(xiàn)場運行時可靠性已達浴盆曲線平穩(wěn)階段，因此故障率低，壽命長。采用進口密封防潮機箱，設置了加熱驅(qū)濕器件，具有長壽命、耐低溫、抗干擾、抗潮濕的優(yōu)良性能，可保證長期在水工環(huán)境中穩(wěn)定運行。（6）系統(tǒng)設備的平均無故障工作時間(MTBF)不小于10000小時。（7）系統(tǒng)考核可按每周一次計算系統(tǒng)運行次數(shù)和數(shù)據(jù)采集次數(shù)：①傳感器和RTU測量通道故障影響的數(shù)據(jù)個數(shù)≤傳感器年運行的監(jiān)測數(shù)據(jù)個數(shù)和的2%。②RTU和監(jiān)控主機故障引起的缺失監(jiān)測數(shù)據(jù)個數(shù)≤RTU和監(jiān)控主機年運行監(jiān)測數(shù)據(jù)個數(shù)和的2%。（8）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測得的監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠，系統(tǒng)的監(jiān)測精度滿足以下要求：人工測量和自動化測量的絕對誤差(超差數(shù)據(jù)<5%)。2.2.3兼容性本系統(tǒng)RTU可接入各類監(jiān)測儀器(傳感器)，即步進式、差阻式、振弦式、電感式、電容式、差動變壓器式、可變電阻式、浮子式以及輸出標準信號(電壓、電流、頻率)的傳感器，基本上兼容了我國所用的各類國內(nèi)外監(jiān)測儀器，對于個別尚未接入的品種也可根據(jù)用戶選擇采取的軟硬件接口或變送器予以接入。在這一方面，本系統(tǒng)兼容性優(yōu)于國外系統(tǒng)。例如國外系統(tǒng)不能接入五芯差阻式儀器，本系統(tǒng)不僅可接四芯差阻式儀器，還可接入五芯差阻式儀器。又如進口振弦式儀器的激振電壓為5V，而國內(nèi)振弦式儀器的激振電壓高達160～180V，本系統(tǒng)均可接入測量，這是國內(nèi)現(xiàn)有其他振弦式儀器的測量儀表或測量裝置所做不到的。2.2.4可擴充性系統(tǒng)采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線或其他通訊方式將各測控裝置連成總線拓撲，便于擴展和分期實施，在系統(tǒng)擴展時不需要對已有系統(tǒng)進行改動或停測。由于同一RTU可接入各類監(jiān)測儀器，因此只要延伸數(shù)據(jù)總線，增加測控裝置即可將系統(tǒng)擴大。當系統(tǒng)分期實施時，設計時對每期工程已預先劃分，后期工程將更加易于續(xù)建。2.2.5易維修性系統(tǒng)具有自檢自校功能，同時顯示故障信息，便于維護和修復。運行人員只要針對故障信息更換備用線路板或零配件即可恢復運行，一般故障修復時間不會超過半小時。對于運行人員無法修復的故障，我們維修人員到達現(xiàn)場恢復運行的時間不超過12小時。同時，我們將從遠傳監(jiān)測數(shù)據(jù)了解系統(tǒng)運行情況，以便主動協(xié)助運行人員維護管理。2.2.6經(jīng)濟性利用無線通信方式接入遙測雨量站，極大地降低了遙測雨量站建設成本。

第3章系統(tǒng)設計依據(jù)和原則3.1系統(tǒng)設計根據(jù)測點設置，布置1個自動雨量站，2只水位計，選用已建設好的20個雨量監(jiān)測站點。根據(jù)測量斷面的位置，考慮到系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性以及儀器可達到的測量距離，各觀測點使用無線數(shù)傳電臺傳輸方式，并在信息中心內(nèi)配置安裝無線傳輸模塊。信息中心配置監(jiān)控主機1臺、管理主機1臺、UPS1臺、穩(wěn)壓電源1臺，管理主機內(nèi)安裝信息管理軟件及數(shù)據(jù)分析軟件，監(jiān)控主機內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集軟件。3.2系統(tǒng)設計依據(jù)某水庫水情自動測報系統(tǒng)設計依據(jù)主要有：《防洪標準》(GB50201-94)；《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)；《水文情報預報規(guī)范》SL250－2000；《水文自動測報系統(tǒng)技術規(guī)范》SL61－2003；《水文自動測報系統(tǒng)設備遙測終端機》（SL／T180－1996）；《水文基礎設施建設及技術裝備標準》（SL276-2002）；《水利水電工程自動測報系統(tǒng)設計規(guī)范》（DL/T5051-1996）；《水工建筑物測流規(guī)范》（SL20-92）；《通信技術導則》；《中華人民共和國國家標準》（UPC/G13）；《計算機站場地技術條件》（GB2887-88）；《計算機站場地安全要求》（GB9361-88）；《電子計算機系統(tǒng)安全要求規(guī)范》；《國際電氣電子工程師協(xié)會標準》（IEEE）；《國際電工委員會標準》（IEC）；《中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法》；《全國水利信息化規(guī)劃綱要》；《國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程總體設計報告》；《國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)設計指導書》。3.3系統(tǒng)設計原則某水庫水情自動測報系統(tǒng)設計中遵循下列原則：（1）雨水情自動測報系統(tǒng)要滿足上述兩個行業(yè)標準的技術要求。（2）充分考慮原工程特點，選擇必要的監(jiān)測項目和測點。監(jiān)測點的布置，既要保證監(jiān)測點的位置具有代表性，又要體現(xiàn)其特殊性。（3）全面、準確地反映河道工作性態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常跡象，有效地監(jiān)視河道安全，為運行管理提供可靠的資料，滿足河道現(xiàn)代化管理的需要。（4）監(jiān)測系統(tǒng)的設計和選型，既要先進又要實用。在滿足安全監(jiān)測要求的前提下力求經(jīng)濟合理。（5）配置相應的軟件，實現(xiàn)河道安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動整理和分析。

第4章監(jiān)測項目和測點布置根據(jù)**壩址以上水文特性和現(xiàn)有資料條件，初步擬定**水文預報方案以紫坪鋪水庫下泄流量為控制，區(qū)間以降雨徑流預報方案為主，方案的編制可對現(xiàn)有的產(chǎn)匯流模型深入研究后確定。**江干流彭山水文站以上，由紫坪鋪水庫水情自動測報系統(tǒng)及相應測站作出彭山水文站測報方案，彭山洪水由紫坪鋪水庫下泄洪水過程與彭山～紫坪鋪區(qū)間洪水迭加。彭山水文站以上流域內(nèi)有水文氣象部門所設雨量站130余處。這些站觀測年限多在30年以上，基本上能反映全流域的氣象特征。本次**航電樞紐站網(wǎng)規(guī)劃主要考慮施工及運行需要，根據(jù)預報方案設想，在充分利用現(xiàn)有站網(wǎng)的基礎上，規(guī)劃布設有代表性的水（雨）情測報控制站。施工期初步擬定站網(wǎng)布設如下：1）水文、水位站系統(tǒng)內(nèi)設置**江干流紫坪鋪、彭山2個水文站和**航電樞紐壩上水位站；彭山～紫坪鋪區(qū)間面積7997km2，區(qū)間來水較大，南河增設1個控制性水文站。2）雨量站布站時，按充分利用現(xiàn)有站點、暴雨中心比其它地區(qū)密、地形變化復雜地區(qū)比其它地區(qū)密的原則，在編制區(qū)間洪水預報方案時，本次初步選定：安德鋪、陴縣、溫江、龍泉驛、雙流、正興、鉆洞子、萬家場、元通、雙河場、和平、新新場、大邑、麻子壩、水口、夾關、新津、仰溪、浦江、唐場、搽耳巖20個雨量站作為雨量遙測站，均為現(xiàn)有雨量站，暫不新增雨量站，單站平均控制400km2集水面積。

第5章設備選型及安裝方案為了實現(xiàn)某水庫水情自動測報系統(tǒng)要求，需在河道上安裝水位計和雨量計等監(jiān)測儀器。根據(jù)水情測報技術標準和規(guī)范，結(jié)合**水庫監(jiān)測項目及該項目的設計原則，選定某水庫水情自動測報系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端的儀器設備，現(xiàn)將有關儀器選型以及所選儀器的性能、技術指標說明如下。5.1監(jiān)測設備選型5.1.1水位傳感器選用浮子水位計應用于庫前水位站,型號：WFH-2型細井式遙測水位計，生產(chǎn)許可證號：XK34－1320018。符合以下要求：(1)測量范圍：0-40.95m；(2)測量精度：1cm；(3)水位變率：≯100cm/min；(4)測量誤差（準確度）：在全量程范圍內(nèi)95測點的允許誤差為2cm，99測點的允許誤差為3cm；(5)輸出碼制：格雷碼(6)工作環(huán)境：溫度-40～+60℃，濕度≤95%。當前最常用的是WFH-2型細井式遙測水位計，可測量天然水體水位的變化，適用于江河、湖泊、水庫、河口、渠道、船閘、地下水、大壩測壓管及各種水工建筑物處的水位測量。本儀器傳感部分的浮子直徑小、測井結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，安裝方便。5.1.2雨量傳感器型號：JDZ05型翻斗式遙測雨量計；生產(chǎn)許可證號：XK34－1320023目前常用的雨量計為翻斗式遙測雨量計。其工作原理如下：降水由環(huán)口控制面積，集水器回攏，通過進水漏斗進入翻斗，當計量到一定水量時，引起翻斗翻轉(zhuǎn)，磁鐵吸合（或釋放）干簧管，產(chǎn)生一個通斷信號，供遙測或記錄儀器使用。翻斗部件是本儀器的核心部件，經(jīng)過專門工藝處理，使降水在斗內(nèi)成浸潤狀態(tài)。底部小軸用鋼玉軸承支撐，使翻斗能靈活轉(zhuǎn)動。翻斗的傾斜角度可調(diào)節(jié)，并與翻斗的翻轉(zhuǎn)水量有關。JDZ05型翻斗式遙測雨量計的主要規(guī)格和技術參數(shù)：1．承雨口內(nèi)徑：Φ200，外刃口角度45°2．儀器分辨力：0.5mm（JDZ05-1型）3．降雨強度測量范圍：0.01-4mm/min（毫米／分）4、可靠性：MTBF≥40000小時；5、測量精度：±3％（以儀器自身排水量為準）；6、輸出信號方式：磁鋼——干簧管式接點通斷信號7、接點工作次數(shù)：1×107次8、開關接點容量：直流V≤12V，I≤120mA，輸出端絕緣電阻應不小于1MΩ；導通電阻10Ω9、防堵塞：傳感器有防堵、防蟲、防塵措施 10、工作環(huán)境溫度：-10+60℃11、工作環(huán)境濕度：≤98%RH（40℃凝露）12、儀器體積：直徑×高為210mm×610mm（不含底腳）13、儀器凈重：4kg。5.1.3電源部分通過對現(xiàn)場所在地區(qū)供電質(zhì)量、現(xiàn)場條件、建設成本及運行成本等因素確定采用太陽能電池或者改進型的不間斷供電器即UPS。采用目前最先進的單晶硅太陽能電池作為野外供電電源，其具有以下特點：（1）光電轉(zhuǎn)換效率高，可靠性高。（2）先進的擴散技術，保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性。（3）運用先進的PECVD成膜技術，在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜，顏色均勻美觀。（4）應用高品質(zhì)的金屬漿料制作背場和電極，確保良好的導電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性。（5）高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動焊接和激光切割。太陽能電池的封裝形式對太陽電池壽命具有決定性影響作用。本項目將采購硅凝膠滴膠封裝的太陽能電池，工作壽命可達10年。太陽能電池板型號：日地12V／10W生產(chǎn)廠家：寧波太陽能電源廠。(1)技術特點電池片：采用多晶硅片太陽電池(尺寸125x125mm或103x103mm)。電池的減反射膜為增強等離子化學氣相沉積的氮化硅膜，呈深藍色。電池的平均轉(zhuǎn)換效率在13.5%以上。組件邊框：組件邊框是由陽極氧化優(yōu)質(zhì)鋁合金邊框制成，其表面氧化鋁膜的厚度為25微米。組件邊框設有四組方便安裝的螺孔和一組接地孔，完全滿足國際權(quán)威機構(gòu)認證要求。鋼化玻璃：組件的表面玻璃采用了澳大利亞Pilkington公司的低鐵(含鐵量低于0.02%)鋼化玻璃，其厚度為3mm，其大部分光波段的透光率大于92%。封裝材料：組件由國外進口的抗老化EVA(乙烯-醋酸乙烯聚物)和耐候性好的優(yōu)質(zhì)TPT(復合氟塑料膜)材料層壓而成。接線盒：組件的接線盒是根據(jù)目前國際市場并網(wǎng)發(fā)電的要求進行設計和制造的，采用了優(yōu)質(zhì)PP材料作為接線盒外殼和內(nèi)絕緣材料，鍍銀銅質(zhì)電極材料作為接線柱，并配置兩個旁路二極管以減少熱斑效應。接線盒具有很好的密封和防水性能。(2)主要規(guī)格和技術參數(shù)規(guī)格：10W；材質(zhì)：單晶硅；封裝形式：高透鋼化玻璃層壓；開路電壓：21V；最佳工作電壓：16.8V；短路電流：0.8A；最佳工作電流：0.6A。(3)配件充電控制器、支架及防護網(wǎng)柵。蓄電池型號：65AH(12V)（水位站）、38AH（12V）（雨量站），生產(chǎn)廠家：沈陽松下電池有限公司。其主要技術指標如下：安全性能：正常使用下無電解液漏出，無電池膨脹及破裂；放電性能：放電電壓平穩(wěn)，放電平臺平緩；耐震動性：安全充電狀態(tài)的電池完全固定，以3mm的振幅，16.7Hz的頻率震動一小時，無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常；耐沖擊性：完全充電狀態(tài)的電池從20cm高處自然落至1cm厚的硬木板上3次無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常；耐過放電性：25攝氏度，完全充電狀態(tài)的電池進行定電阻放電3星期，恢復容量在75%以上；耐充電性：25攝氏度，完全充電狀態(tài)的電池0.1CA充電48小時，無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常，容量維持率在95%以上；耐大電流性：完全充電狀態(tài)的電池2CA充電5分鐘或10AC放電5秒鐘。無導電部分熔斷，無外觀變形；不同溫度下的放電容量：40℃時102%，25℃時100%，0℃時85%，-15℃時65%。5.1.4遙測終端RTU采用內(nèi)置式RTU終端,內(nèi)含固態(tài)存儲儀、數(shù)傳儀、人工置數(shù)儀及GSM/GPRS通訊模塊：能檢測信道和測站設備的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障時，能切換到備用信道上；能利用計算機局域網(wǎng)主動地將從測站接收到的實時水情轉(zhuǎn)發(fā)給分中心實時監(jiān)控計算機；能長期存儲原始水情數(shù)據(jù)；向?qū)崟r監(jiān)控的計算機傳輸數(shù)據(jù)；以應答方式向指定測站提取原始數(shù)據(jù)的功能；具有向遙測終端機發(fā)布控制指令功能；能記錄接收到的測站終端發(fā)來數(shù)據(jù)的實際日期和時間；配有可編程時鐘，隨時調(diào)校時間；具有實現(xiàn)全網(wǎng)時間同步功能；有自動復位功能，軟件無法運行時，硬件可復位；配有調(diào)制解調(diào)器，完成接收和轉(zhuǎn)發(fā)功能；能對數(shù)據(jù)錯誤進行檢查，并能進行預處理和加時標。模塊內(nèi)置于RTU，以GPRS為主要數(shù)據(jù)傳輸方式，并能與短信息文本傳輸方式進行切換。GPRS是通過路由管理來進行尋址和建立數(shù)據(jù)連接的，而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下3個方面：移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立；移動終端接收數(shù)據(jù)的路由建立；以及移動終端處于漫游時數(shù)據(jù)路由的建立。應用GSM網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸從理論分析和實際應用都是切實可行的。就目前移動通信部門提供的服務而言，可分為兩種方式：①短消息（SMS），通過撥打終端號碼而獲取數(shù)據(jù)資料短消息；②GPRS技術，核心是通過IP轉(zhuǎn)換技術進行數(shù)據(jù)傳輸。相比較下，采用GPRS技術更具優(yōu)點和前瞻性，符合未來的通信發(fā)展方向。GPRS技術具有資源利用率高、傳輸速率高、接入時間短、支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議、永遠在線、按流量計費等特點。5.1.5避雷器本系統(tǒng)將安裝19個避雷器，其中1個安裝在中心工作站，另外18個安裝在各雨量站。武漢艾信科技有限公司將根據(jù)實際情況選型安裝適用方便、性能優(yōu)越的避雷器。

5.2監(jiān)測設備安裝方案5.2.1電臺的安裝及調(diào)試5.2.2雨量傳感器的安裝1．雨量傳感器安裝高度應為0.7m（從承雨口平面至觀測場地面距離）。為本地區(qū)觀測資料的連續(xù)性和可比性，北方地區(qū)也可沿用1.2m高度。2．雨量傳感器安裝時，應用水平尺將承雨口校平。3．雨量傳感器底座上三個地腳的安裝孔借3個M8地腳螺栓、螺母（或膨脹螺釘）將其固定在混凝土基座上。基座埋入土中濃度應能保證儀器安裝牢固，在暴風雨中不發(fā)生抖動或傾斜。注：在澆注地腳混凝土時，確保三個地腳螺栓等分120°，且圓周直徑為Φ236mm，能與儀器底座很好的配合，建議另購JDZ系列儀器地腳螺栓安裝固定架。安裝時地腳螺栓預先固定在架上，一起埋入混凝土中，地腳螺栓螺紋冒出混凝土約15mm。4．調(diào)整調(diào)平螺帽，使圓水泡居中，儀器調(diào)平后，用M4×6賀柱頭螺釘將調(diào)平裝置鎖緊。5．基座應有排水管道出口和電纜的通道，如需要收集排水量以監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度，應建造一個安放集水容器的小室（坑）。6．信號輸出電纜為兩芯屏蔽線（A43VVT2×16/0.15話筒線）。7．電纜從儀器底座的橡膠電纜護套穿進，在入口上方打結(jié)，以增加抗拉強度，避免接線拉脫。電纜兩芯電線分別剝長20mm，折半、絞成股，塞進接線中座中常用發(fā)信部件的兩接線孔，用螺釘緊固。8．用手輕輕撥轉(zhuǎn)翻斗部件，檢查接受部分的信號是否正常。9．按第八節(jié)所述進行人口給水檢定。10．將承雨器部件筒身套在儀器基座上，供內(nèi)六角扳手（S=5）將三個M6滾花圓柱頭內(nèi)六角螺釘鎖緊。至此，儀器安裝完畢。5.2.3水位計的安裝及調(diào)試本系列儀器采用小直徑浮子，可選用小直徑管材建造測井。典型安裝尺寸如圖所示。要求：通風、隔熱、防雨，建于測井（懸井）上方。安裝水位儀的平臺高度約80厘米，平臺水平安置，傾斜度應小于5度。測井可以建于岸邊或沿水工建筑物倚墻建造，也可以建于水面（必須建造堅固支架和人行橋）。要求測井管材為鋼管或混凝土預應力管，內(nèi)徑可為Φ250mm。測井垂直度偏差：用鉛墜測量，在低水位處最大偏差應小于1厘米水位量程大，施工條件較差的場合可適當加大測井直徑，並切實保障在全量程內(nèi)浮子、平衡錘與管壁保持一定距離。進水管直徑：內(nèi)徑應不小于測井直徑的1/10，否則易產(chǎn)生測井內(nèi)水位滯后；亦不應大于測井直徑的1/5，以減少風浪及行船波涌使測井水位產(chǎn)生強烈的波動，造成儀器頻繁抖動。正常情況下，進水管內(nèi)徑可選擇為20至40毫米為宜。 設立在岸上的測井，進水管應低于最低水位以下15厘米，並保持一定的傾斜，以便于沖淤。 在進水口處應設置保護樁、浮標、攔污網(wǎng)等。5.3.4水情遙測終端的安裝5.3.4.1儀器結(jié)構(gòu)和接插件的定義1、終端機的機殼為密封箱式結(jié)構(gòu)，長、寬、高的尺寸分別為400mm，280mm，120mm。上蓋裝有密封橡膠條，蓋緊后密封性能很好。2、終端機的線路板尺寸為210mm×150mm。所有元器件，按鍵和LCD顯示器都排在線路板上。線路板單獨調(diào)試好后，安裝固定在機殼內(nèi)的面板下。面板上開有LCD顯示器及按鍵的窗口，以便操作和讀數(shù)。3、線路板的結(jié)構(gòu)示意圖：

水位、雨量接插件DB9電臺接插件水位、雨量接插件DB9電臺接插件LCDLCD顯示器窗口LCDLCD顯示器窗口213功能按鍵213功能按鍵4、機殼后側(cè)面板示意圖水位雨量電源天線5、接插件引腳定義：（1）線路板上的J2—DB9引腳定義DB9引腳號123456789定義PTTMic解調(diào)入控0V地控12V控雙工臺12V入此連線是直接從電臺內(nèi)部的對應位置上引出的，產(chǎn)品出廠時已連接好。（2）電臺或發(fā)射機是直接安裝固定在終端機機殼內(nèi)的底座上。電臺的二根電源線是焊在終端機側(cè)面板的電源插座上的，電臺的高頻插頭座是通過機殼上的L16—KF5高頻插頭座轉(zhuǎn)接，再與室外的天饋線連接的。（3）終端機的電源接口插件為CX16Z5FM1五芯插頭座，引腳定義如下：電源插頭座引腳號12345電臺電源線紅線黑線定義+12V地（4）終端機的雨量接口接插件為CX16Z5FG1五芯插頭座，引腳定義如下：雨量插頭座引腳號12345XS1引腳號1516定義信號地（5）終端機的水位接口接插件為X24K19P十九芯插頭座，引腳定義如下：表1接12位格雷碼編碼器引腳定義：水位插頭座引腳號12345678910111219XS1引腳號12345678910111219.20定義20212223242526272829210211地表2接BCD碼水位計的引腳定義：水位插頭座引腳號1234567891011121319XS1引腳號1234567891011121319.20定義“1“2“4“8“1“2“4“8“1“2“4“8“1地個位十位百位千位5.3.4.2操作使用方法：面板功能鍵的使用：顯示站號、雨量、水位值：按左邊按鍵（即1號鍵），可以依次顯示本站的站號，雨量，水位。每按一次，顯示內(nèi)容更換一次。例如：站號04站號04雨量雨量516.5mm水位水位3026cm發(fā)送開中繼命令，關中繼命令。第一次按中間鍵（即2號鍵），終端機即發(fā)送出開中繼命令，并在顯示器上顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)格式內(nèi)容。第二次按中間鍵，終端機即發(fā)送出關中繼命令，并在顯示器上顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)格式內(nèi)容。注：若第一次按開中繼后，五分鐘內(nèi)不按第二次鍵關中繼。則中間鍵的定義內(nèi)容又回到初值狀態(tài)。發(fā)送本站數(shù)據(jù)：任何時侯按右邊鍵（即3號鍵），終端機即采集本站的水文信息并發(fā)送出去，同時在顯示器上顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)格式內(nèi)容。參數(shù)設置：同時按1號鍵和3號鍵，終端機即進入?yún)?shù)設置狀態(tài)，顯示器提示：請輸密碼：××若輸入的密碼正確后，設置的內(nèi)容依次為：

站號站號××上電延時上電延時×××ms采樣間隔采樣間隔×××分定時間隔××小時定時間隔××小時雨量分辨率1.0mm雨量分辨率1.0mm測站類型01雨雨量分辨率××mm測站類型01雨雨量分辨率××mm雨量分辨率0.5mm雨量分辨率0.5mm測站類型02雨水測站類型××測站類型02雨水測站類型××中繼上限地址××測站類型03中繼設置完成中繼上限地址××測站類型03中繼設置完成測站類型04中雨測站類型04中雨中繼下限地址××中繼下限地址××修改幀頭否測站類型05應答修改幀頭否測站類型05應答修改幀頭是設置完成修改幀頭是設置完成請輸入幀頭密碼請輸入幀頭密碼××雨量幀頭F雨量幀頭F2F2雨水幀頭EBEB雨水幀頭EBEB人工幀頭DADA人工幀頭DADA前導延時前導延時××××ms設置完成設置完成進入設置菜單后：2號鍵為增加鍵，每按一次2號鍵，數(shù)字增加1個；3號鍵是移位鍵，每按一次3號鍵，光標向右移一位；1號鍵為換檔鍵，按1號鍵，設置內(nèi)容轉(zhuǎn)換到下一個項目內(nèi)容。終端機參數(shù)設置的范圍作了以下規(guī)定：站號0～99（必要時用十六進制碼0～FF）設置雨量0～9999上電延時0～4900ms（以100ms為最小單位增減）采樣間隔0～59分定時間隔0～24小時（超過24小時，以24小時間隔計算）雨量分辨率1.0mm0.5mm（二種分辨率選一種）測站類型：01～05（01雨，即雨量自報站；02雨水，即雨量水位自報站；03中繼，即再生中繼站；04中雨，即再生中繼兼雨量水位站；05應答，即應答站）。中繼上限地址0～99（必要為0～FF）中繼下限地址0～98（必要為0～FE）人工置數(shù)：同時按1號鍵和2號鍵，終端機進入人工置數(shù)狀態(tài)，這時顯示器顯示出上一次置入的人工置數(shù)，并且光標在第四個字節(jié)的高位上閃動。第一、二個字節(jié)為DA，DA是人工置數(shù)的數(shù)據(jù)格式的幀頭，第三個字節(jié)為站號，因此這前三個字節(jié)是不需要重新置入的。進入人工置數(shù)菜單后，2號鍵為增加鍵，3號鍵為移位鍵，按一次移位鍵，光標向右邊移一位，1號鍵為人工置數(shù)的發(fā)送鍵，按一次1號鍵，即把顯示器上已置入的人工置數(shù)發(fā)送出去了。因此當人工置數(shù)鍵入后，要檢查一遍，若發(fā)現(xiàn)錯誤，可用移位鍵3號鍵和增加鍵2號鍵來修改數(shù)據(jù)，只有確認人工置數(shù)沒有錯誤后，才按1號鍵發(fā)送出去。發(fā)送完畢，終端機回到初始狀態(tài)。通話：工作在自報方式上的測站，平時電臺是處于斷電狀態(tài)，如果需要通話，可同時按一下2號鍵和3號鍵，則終端機會自動給電臺上電工作5分鐘，這時可以用話筒與中心站通話，若超過五分鐘限時，終端機又自動切斷電臺的電源，使測站設備回到初始狀態(tài)。5.3避雷系統(tǒng)防雷系統(tǒng)包括避雷針、引下線及接地地網(wǎng)。天線、站房等位于避雷針45°角以下的安全區(qū)內(nèi)，地網(wǎng)接地電阻達到<4Ω指標。如采用VHF通信信道的應安裝同軸避雷器。室外信號傳輸電纜均采用屏蔽電纜，電纜用Φ50的鍍鋅管套護，采用溝埋方式，防止數(shù)據(jù)信號線引雷。信號線纜與RTU設備連接端應安裝信號避雷器。

第6章水情自動預報軟件設計6.1項目總體方案及實現(xiàn)目標柘溪流域水文預報模型軟件研制項目是一個集計算機技術、網(wǎng)絡技術、衛(wèi)星通信技術、圖形圖像技術、電視監(jiān)控技術、數(shù)據(jù)庫技術、地理信息技術、決策分析和信息處理技術等為一體的先進、高效、應急結(jié)合的綜合指揮中心，必須采用先進的信息處理技術和現(xiàn)代管理手段，充分發(fā)揮信息共享、綜合利用和聯(lián)網(wǎng)運行的作用，實現(xiàn)對水情的分析判斷、處理和反應，能夠為指揮領導和參與指揮的業(yè)務人員和專家，提供各種通訊和信息服務，提供決策依據(jù)和分析手段，能及時、有效地調(diào)集各種資源，實施水文預報、水情控制，用最有效的控制手段和小的資源投入，最大化水庫綜合效益。漢陽水庫水情預報模型軟件系統(tǒng)通信平臺、信息采集處理平臺、地理信息平臺、信息發(fā)布和綜合查詢、指揮輔助決策支持、指揮臺、大屏幕投影系統(tǒng)等組成。初步形成了從前端信息采集、處理、信息反饋，從被動語音接收到利用指揮中心信息為一線水電站和其他相關機構(gòu)提供信息查詢服務的信息指揮系統(tǒng)。(1)形成一個覆蓋漢陽水庫水情預報遙測預報系統(tǒng)工程的信息化網(wǎng)絡，實現(xiàn)水調(diào)信息的采集、傳輸、存儲、處理、分析、預案確定及啟動全過程的信息化、自動化和網(wǎng)絡化。(2)形成一套包括實時準確監(jiān)測、科學合理預測、及時有效發(fā)布和動態(tài)反饋評估功能的層次結(jié)構(gòu)群決策體系，在高效、科學、合理三方面，實現(xiàn)對預報過程處理的決策支持，確保流域的防洪安全。系統(tǒng)實現(xiàn)具體目標包括：基于水庫水文預報相關業(yè)務、邏輯實現(xiàn)、數(shù)據(jù)、標識、文檔等，建立標準化設計規(guī)范，各子系統(tǒng)遵循已完成的相應標準來設計、實施；建立有效的水庫水文預報綜合平臺，集成、改造現(xiàn)有業(yè)務功能，根據(jù)實際情況，增加部分業(yè)務功能。漢陽水庫水情預報模型軟件應該滿足相關規(guī)程規(guī)范要求，達到實用化驗收標準；應有效提高水情信息傳輸?shù)目煽慷群蜁惩剩岣咚畮焖念A報的自動化水平，提高水庫運行的經(jīng)濟效益和社會效益；應提高洪水預報的準確性，為水庫安全運行會商決策提供依據(jù)；應充分滿足單位管理及信息化建設對水庫水文預報的要求，滿足電力市場建設對水庫水文預報的要求。系統(tǒng)在現(xiàn)有水文站網(wǎng)的基礎上經(jīng)過分析論證，根據(jù)水文預報的要求，選擇增加適當?shù)乃倪b測站(水文站、水位站、雨量站)，實現(xiàn)雨量、水位信息的自動采集和傳輸。系統(tǒng)應在總體上達到水庫水文預報領域內(nèi)的國內(nèi)先進水平，在保證可靠性的前提下，盡可能采用當今最先進的技術和設備。系統(tǒng)應具有開放性、兼容性和可擴充性。系統(tǒng)應成為集水情信息采集、傳輸、處理，水文預報，氣象預報等于一體的自動化的水庫水文預報系統(tǒng)，為水庫水文預報實現(xiàn)自動化提供范例。建立完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，貯備完整的數(shù)據(jù)、信息。數(shù)據(jù)庫能提供多功能的查詢和統(tǒng)計功能，并具有可維護性、可擴充性和開放性。采用先進、高速、高可靠性的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)建設水庫水文預報自動化系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡。形成與上級防汛部門，上級水調(diào)部門自動化系統(tǒng)及相關業(yè)務部門的信息交換機制，并建立對外通信子系統(tǒng)的軟件接口。

6.2總體構(gòu)成及子系統(tǒng)6.2.1系統(tǒng)總體構(gòu)成圖6-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示，系統(tǒng)在基礎設施基礎上開展應用服務和專業(yè)服務，最終實現(xiàn)水調(diào)等業(yè)務功能，為決策會商提供技術支撐。預報系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下：a)自動進行逐時段滾動預報；b)人工數(shù)據(jù)編輯預報；c)支持對歷史某時段進行模擬預報計算；d)對流域分區(qū)，并支持用戶輸入各分區(qū)預估雨量進行預報計算；e)提供簡單便捷的人機交互界面，允許用戶對預報模型、河道傳播時間、單位線、雨強判斷等相關預報的關鍵因子進行人為干預；f)實時預報、預估雨量預報及次洪預報成果查詢，并支持成果圖表的打印輸出及文件導出；g)進行洪水預報模型參數(shù)查詢、優(yōu)選；采用DEDNM模型生成流域產(chǎn)匯流單元和水系；h)按預報模型要求進行數(shù)據(jù)處理；i)洪水要素統(tǒng)計及預報精度分析（該次洪水最大、最小流量，洪水歷時時間，洪水總量、洪水頻率）等，并提供按時進行水文要素分析統(tǒng)計與查詢功能。j)可實現(xiàn)通過上游水文站實時流量對上游斷面的洪水和入庫洪水的預報進行校正功能；k)能進行結(jié)合氣象預報成果進行流域假想降雨預報功能；l)實現(xiàn)人工輸入下游區(qū)間流量后進行補償調(diào)度功能；系統(tǒng)的功能模塊實時數(shù)據(jù)處理；洪水預報計算；預報結(jié)果輸出；預報模型管理；系統(tǒng)管理；系統(tǒng)集成。預報數(shù)據(jù)的存儲預報結(jié)果應有自動存入柘溪現(xiàn)有的水庫預報系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的功能，以便水庫預報其它功能的調(diào)用與處理；其數(shù)據(jù)的存儲應完全符合柘溪水庫預報系統(tǒng)的格式。人機交互界面人機界面是系統(tǒng)為用戶服務的窗口，它在很大程度上決定系統(tǒng)的實用性、易用性、用戶友好性和用戶使用系統(tǒng)的態(tài)度和積極性。一個好的應用系統(tǒng)必須有好的人機界面。同時，把現(xiàn)行軟件技術所能提供的界面形式與防洪預報業(yè)務技術有機結(jié)合將是本系統(tǒng)提供好的人機界面的關鍵所在。（1）數(shù)據(jù)輸入界面數(shù)據(jù)輸入界面是系統(tǒng)的一個重要組成部分。數(shù)據(jù)輸入界面的目標是盡量簡化用戶的工作，并盡可能地減少輸入的出錯率。因此，在設計時將考慮盡量減少用戶的記憶負擔，使界面具有預見性和一致性，防止用戶輸入出錯，并盡可能增加數(shù)據(jù)自動輸入。數(shù)據(jù)輸入對話設計將考慮這樣一些原則，即：① 確認輸入。只有當用戶按下輸入的確認鍵時，才確認輸入。② 交互動作。在表項之間移動時采用TAB鍵或回車鍵來進行控制。③ 明確取消。如果用戶中斷了一個輸入序列，已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)不要立即丟棄。④ 確認刪除。為避免錯誤的刪除動作可能造成的損失，在鍵入刪除命令后，必須進行特別的確認，然后才執(zhí)行刪除操作。⑤ 提供反饋。若一個屏幕上可容納若干輸入內(nèi)容，可將用戶先前輸入的內(nèi)容仍保留在屏幕上，以便用戶能夠隨時察看，明確下一步應做的操作。⑥ 允許編輯。在一個文件輸入過程中或輸入完畢后，允許用戶對其進行編輯，以修改他們正在輸入或是先前輸入的數(shù)據(jù)。⑦ 提示輸入的范圍。提示用戶有效輸入的范圍。（2）預報因子交互界面① 模型參數(shù)修正。系統(tǒng)默認對預報模型的參數(shù)作出率定，但隨著洪水資料的豐富，預報模型參數(shù)將可能調(diào)整，用戶在進行操作計算時，可以根據(jù)實際經(jīng)驗和實時的水雨情狀況做出判斷，修改模型參數(shù)。② 單位線修正。由于受到實時水雨情和前期雨量的影響，流域在不同情況下的單位線也有所不同，用戶可根據(jù)總結(jié)出的實際經(jīng)驗來人工選擇或局部修正。③ 河道傳播時間修正。洪水在河道的傳播時間與分區(qū)域的降雨強度、水庫的實時水位、洪峰的大小等有著很大關系，系統(tǒng)在計算初始會進行判別，但用戶也可以通過界面根據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗進行判斷并修正。④ 前期影響雨量修正。流域的前期影響雨量對流域的產(chǎn)匯流條件有很大的影響，因此是影響預報精度的一個重要因子，用戶可以在界面上對該因子進行修改，以期得到更符合客觀現(xiàn)狀的流域土壤墑情。⑤ 其它因子修正。（3）數(shù)據(jù)輸出顯示界面數(shù)據(jù)輸出顯示界面是系統(tǒng)的重要組成部分，在進行數(shù)據(jù)輸出顯示設計時，將和用戶充分交流，根據(jù)用戶的工作習慣和要求，合理安排屏幕顯示信息的畫面。選擇顯示內(nèi)容將考慮：① 只顯示必需的數(shù)據(jù)，與用戶需求無直接關系的省略，用戶可通過按鈕調(diào)出。② 顯示數(shù)據(jù)與用戶處理任務有關。③ 在一個顯示屏幕上的數(shù)據(jù)量不超過整個屏幕面積的三分之一。安排顯示結(jié)構(gòu)將考慮：① 按照目標或?qū)傩缘纫髞磉M行數(shù)據(jù)分組。② 按照有益于用戶使用的原則來安排數(shù)據(jù)。③ 根據(jù)一個或多個關鍵因素將數(shù)據(jù)分類，然后列表組織數(shù)據(jù)。屏幕布局將考慮：① 應盡量少使用代碼和縮寫。② 如果安排了若干個顯示畫面，將建立統(tǒng)一的顯示格式。③ 提供明了的標題、欄題以及其它提示信息。④ 遵循用戶的工作習慣。（4）控制界面設計控制界面的主要功能在于為用戶提供能夠很容易地控制系統(tǒng)運行的能力?？刂平缑娴挠猛居袃蓚€方面的內(nèi)容：一是通過控制對話使用戶能夠訪問系統(tǒng)；二是通過用戶與系統(tǒng)間的對話來控制系統(tǒng)功能的選擇，實現(xiàn)一個具體的功能。只有設置了這樣的控制界面，用戶才有能力按照其決策思路與習慣的工作模式來控制系統(tǒng)的運行?？刂平缑娴闹饕绞接校孩?用控制對話選擇操作命令。② 用菜單界面進行控制。③ 用功能鍵定義操作命令。④ 用圖標表示對象或命令。(5）GIS應用及圖形化方案輔助顯示功能，流域3D模擬圖、流域降雨等值線圖；計算結(jié)果的顯示將以高度提純的、直觀的、圖形化的形式進行。并在地理信息系統(tǒng)支持下，實現(xiàn)流域空間實時雨量分布、河道控制站流量、水庫水位、入庫流量、出庫流量的滾動模擬顯示。界面的演示，將實現(xiàn)動態(tài)化，并具有放大、縮小等GIS功能。6.2.2專業(yè)功能圖6-2柘溪流域水文預報模型軟件專業(yè)功能組織結(jié)構(gòu)圖柘溪流域水文預報模型軟件專業(yè)功能組織結(jié)構(gòu)如圖6-2所示，在雨水情自動遙測系統(tǒng)的支持下，軟件以數(shù)據(jù)庫為核心，通過人機交互實現(xiàn)信息服務、短期水文預報、方案評價、業(yè)務管理、幫助等功能。數(shù)據(jù)庫又分為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫與專用數(shù)據(jù)庫：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫包括實時雨水情庫、歷史雨水情庫和工情庫；專用數(shù)據(jù)庫包括預報庫等。6.3信息輸入模塊基本水雨情信息采集是水庫預報的基礎，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)運行、數(shù)據(jù)流動、資源共享、安全管理機制等方面。6.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案采用數(shù)據(jù)鏡像技術，從水情數(shù)據(jù)庫復制數(shù)據(jù)至專用數(shù)據(jù)庫中，并增加查詢和修改界面。將數(shù)據(jù)服務器的原始數(shù)據(jù)鏡像到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需格式。只有運行了數(shù)據(jù)鏡像操作，系統(tǒng)才能得到最新的數(shù)據(jù)。具體操作是選擇起始和結(jié)束時間，然后單擊重新鏡像按鈕，開始數(shù)據(jù)鏡像，鏡像后的數(shù)據(jù)自動保存，各時段的數(shù)據(jù)只需鏡像一次。6.3.2水雨情遙測數(shù)據(jù)鏡像水雨情遙測數(shù)據(jù)鏡像主要包括：將遙測數(shù)據(jù)庫中的雨量資料直接復制到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；將遙測數(shù)據(jù)庫中的水位流量等數(shù)據(jù)直接復制到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；將電力電量數(shù)據(jù)復制到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；圖6-3遙測數(shù)據(jù)鏡像界面6.3.3水雨情數(shù)據(jù)查詢修改主要包括：雨量站數(shù)據(jù)查詢修改；河道站數(shù)據(jù)查詢修改；水庫站數(shù)據(jù)查詢修改；電力數(shù)據(jù)查詢修改；水庫站入庫流量推求；圖6-4水庫站數(shù)據(jù)查詢修改界面圖6-5水庫入庫流量推求平滑界面6.3.4氣象預報信息錄入提供通用的接口和界面，可方便快捷的輸入各雨量站的虛擬降雨量、上游水庫的出庫流量等信息。主要工作內(nèi)容：可導入Excel表格的雨量站虛擬降雨量輸入界面；可導入Excel表格的水庫水情輸入界面；6.3.5水庫基本信息查詢修改對水庫系統(tǒng)進行簡介，并提供水庫的工情庫、特征參數(shù)庫、圖片庫以及多媒體庫等。展現(xiàn)流域相關的工程概況、水系圖、工程圖片以及錄相等。主要工作內(nèi)容：系統(tǒng)介紹；水庫概況；流域風光瀏覽；錄像資料；流域特征值設置；水庫特征值設置；水文測站特征值設置。圖6-6水庫特征值查詢修改界面6.3.6預報參數(shù)查詢修改界面給出預報等模型的具體參數(shù)，并提供可修改參數(shù)的界面。在修改參數(shù)后，點擊保存按鈕可將參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，應用到預報計算中；如果需要還原理默認參數(shù)，可點擊缺省按鈕。主要工作內(nèi)容為預報參數(shù)查詢與修改。圖6-7水庫預報模型參數(shù)查詢修改界面6.3.7工作內(nèi)容及實施策略主要工作內(nèi)容：系統(tǒng)需求分析；多種數(shù)據(jù)源的選擇和融合；關鍵參數(shù)的人工輸入修改；系統(tǒng)設計；6.4水雨情查詢模塊基于GIS的柘溪流域水雨情查詢子系統(tǒng)主要包括：實時雨量查詢；實時水位查詢；定時流量查詢；定時水位查詢；雨量查詢；不同時間段的等雨量線繪制。圖6-8基于GIS實時水雨情查詢子系統(tǒng)界面6.4.1實時監(jiān)視基于GIS的查詢可以直觀地在流域圖上實時顯示各測站的流量、水位或者雨量等信息，也可以顯示給定時間段或者給定時刻的流量、水位、雨量或者等雨量線等信息。進入該子系統(tǒng)，如圖6-8所示。進入子系統(tǒng)時，默認顯示的是實時數(shù)據(jù)，此時時段查詢的開始和結(jié)束時間框、“時段查詢”按鈕均為不可用狀態(tài)；如果需要顯示歷史某一時刻或者某一時間段的數(shù)據(jù)，就需要先點擊“終止實時查詢”按鈕，終止掉實時查詢進程，此時時段查詢的時間框和按鈕為可用狀態(tài)，選定時段查詢的類別、站點以及時間等，點擊“時段查詢”按鈕即開始進行進行查詢計算，對于水位和流量查詢結(jié)果顯示在右邊的地圖上的選定的站點下方，而對于雨量數(shù)據(jù)則以柱狀圖的形式直觀給出。6.4.2圖形基本操作圖形基本操作菜單圖標及作用為：（圖形放大）、（圖形縮小）、（以圖形中心作為中心進行放大）、（以圖形中心作為中心進行縮?。?、（將鼠標變?yōu)槭中螛酥?，方便進行拖動圖形）、（顯示全圖，當圖形放大以后點擊該圖標可恢復全圖顯示）、（顯示站點的站碼、名稱、經(jīng)緯度坐標及所屬子流域等相關屬性）、（圖形保存）、（恢復鼠標為箭頭形狀，便于進行鼠標定位以及站點數(shù)據(jù)的查詢）。部分圖標詳細操作方法如下：圖形的縮放和漫游：方法一：使用、、圖標，分別表示放大、縮小、漫游，方法是點擊其中某個按鈕后，再在圖中分別單擊進行放大或者縮小、或者拖動鼠標進行移動；方法二：使用鼠標滾輪進行操作，首先將單擊等雨量線圖中的任一區(qū)域?qū)⑹髽司劢沟降扔炅烤€圖上，然后滾動鼠標滾輪進行等雨量線圖的放大或者縮小操作，并通過等雨量線圖框的垂直滾動條和水平滾動條移動來使等雨量線圖向上下左右進行移動。查看站點屬性：點擊圖標，鼠標變?yōu)樾螤顣r，移動鼠標至站點名稱中間接近下劃線（下劃線是假設的，只是為了說明其位置）的地方，單擊鼠標左鍵，如點擊“白石窯”站點，則彈出如圖8-11所示白石窯站點屬性框，分別顯示其站碼、名稱、經(jīng)緯度坐標以及所屬子流域等屬性。圖6-9白石窯站點屬性框圖片保存：點擊，將結(jié)果以GIS圖層方式保存為擴展名為mxd的文件；點擊圖6-8中左下方“菜單”（圖左下方橢圓框中所示），點擊下拉菜單中的“保存為圖片”，分別可以將當前顯示的圖形以圖片格式保存起來。6.4.3數(shù)據(jù)查詢操作1.實時查詢與歷史數(shù)據(jù)查詢進入該子系統(tǒng)時如圖6-8所示，默認顯示的是實時數(shù)據(jù)，此時時段查詢的開始和結(jié)束時間框、“時段查詢”按鈕均為不可用狀態(tài)，系統(tǒng)每5分鐘刷新一次實時數(shù)據(jù)；點擊“終止實時查詢”按鈕，“時段查詢”按鈕為可用狀態(tài)，給定時間段，即可以進行歷史數(shù)據(jù)的查詢。時段查詢結(jié)束后，點擊“啟動實時查詢”即可切換到實時查詢狀態(tài)，此時選擇要實時查詢的類別、和站點（重新選擇站點后需要點擊“刷新站點”進行刷新），5分鐘之后系統(tǒng)自動刷新顯示實時數(shù)據(jù)（系統(tǒng)默認每隔5分鐘自動刷新一次實時數(shù)據(jù)）。注意，在“時段查詢”中，雨量站數(shù)據(jù)的歷史時段查詢是真正意義上的給定起止時間的時段數(shù)據(jù)查詢，圖形上顯示的時給定時間段內(nèi)的雨量之和；而水位和流量的時段查詢實際上查詢的只是歷史某一時刻的水位和流量，圖形上顯示的也是給定時刻的水位或者流量值。歷史時段數(shù)據(jù)查詢：要查詢歷史某一時間段內(nèi)的雨量或者水位流量數(shù)據(jù)，實際上在“實時查詢”和“時段查詢”兩種模式下都能夠進行。只需要將鼠標移至要查詢的站點，當鼠標變?yōu)槭中螘r，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇“實時數(shù)據(jù)查詢”（“實時查詢”模式）或者“定時數(shù)據(jù)查詢”（“時段查詢”模式），在彈出界面中即可以進行歷史數(shù)據(jù)系列的圖形顯示和列表顯示。以實時水位查詢白石窯站為例，右鍵點擊“實時數(shù)據(jù)查詢”，得到界面如圖8-12所示。修改起始時間和終止時間，點擊“查詢”按鈕即可以得到查詢時間段的歷史數(shù)據(jù)系列，并分別以圖形和列表的形式顯示出來。圖6-10白石窯站水位歷史過程線查詢2.雨量數(shù)據(jù)查詢和水位、流量數(shù)據(jù)查詢雨量數(shù)據(jù)的實時查詢和歷史數(shù)據(jù)查詢方法見上。這里主要介紹雨量數(shù)據(jù)查詢與水位、流量數(shù)據(jù)查詢的異同。在圖6-8類別下拉菜單中選擇“雨量實況圖”，即可以進行雨量數(shù)據(jù)的查詢。由于雨量站點較多，系統(tǒng)提供了“所有雨量站”和“常用雨量站”兩種顯示方式，默認為“常用雨量站”。雨量實況圖除提供各站點的實時雨量數(shù)據(jù)和歷史雨量數(shù)據(jù)查詢外，還提供了各子流域面均雨量查詢窗口。將鼠標移至任一子流域上，單擊鼠標右鍵或者將鼠標移至該子流域的任一站點上，當鼠標變?yōu)槭中螘r單擊鼠標右鍵，在右鍵菜單中點擊“面均雨量查詢”即可進入面均雨量查詢界面，以圖形和列表的形式顯示出來。如在陽山至高道區(qū)間子流域單擊鼠標右鍵，在彈出右鍵菜單中單擊“面均雨量查詢”，得到圖6-11所示界面。修改查詢起止時間，可以查詢?nèi)我鈺r間段的雨量數(shù)據(jù)。圖6-11子流域降雨歷史過程線查詢此外，在雨量圖右下角有如圖6-12所示內(nèi)容，該部分顯示的實時各子流域面均雨量（“實時查詢”模式）、或者給定時間段的各子流域面均雨量（“時段查詢”模式）。而水位查詢和流量查詢則沒有這些查詢項目。圖6-12各子流域降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計3.站點選擇方法在站點選擇框中，也可以任意選擇需要顯示的站點。對于不需要顯示的站點，只需要將站點之前的勾去掉即可。注意：每次重新選擇新的站點后，都應該點擊一下“刷新站點”按鈕，在右邊的圖上進行刷新顯示；如果沒有選擇的站點沒有改變，則沒有必要點擊“刷新站點”進行刷新，因為每次刷新站點比較耗時。6.4.5雨量圖形查詢采用圖形方式查詢雨情，包括：流域點雨情圖形查詢；流域等雨情線查詢；圖6-13流域水雨情查詢界面圖6-14降雨量等值線分析圖等雨量線有四種查詢方式：時段查詢、日查詢、旬查詢和月查詢四種方式，繪制相應的等雨量線圖，并可以以圖片格式保存起來。點擊圖6-15左下角狀態(tài)欄菜單中“繪制等雨量線”（橢圓框中所示位置如圖6-15所示），彈出界面如圖6-17，先選擇相應的查詢方