自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)2、自動(dòng)記錄儀器早期的自動(dòng)記錄都是現(xiàn)場(chǎng)采集，現(xiàn)場(chǎng)記錄。如日記雨量計(jì)、日記水位計(jì)；長(zhǎng)期自記雨量計(jì)、長(zhǎng)期自記水位計(jì)。虹吸式自記雨量計(jì)翻斗式自記雨量計(jì)1、有線遠(yuǎn)傳水文數(shù)據(jù)的直接有線遠(yuǎn)傳二、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳水文數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程有線遠(yuǎn)傳包括專(zhuān)線遠(yuǎn)傳、電話(huà)遠(yuǎn)傳、Internet網(wǎng)絡(luò)等水文數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程有線遠(yuǎn)傳2、無(wú)線遠(yuǎn)傳水文數(shù)據(jù)的超短波無(wú)線遠(yuǎn)傳水文數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無(wú)線遠(yuǎn)傳包括衛(wèi)星、GPRS/GSM等水文數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無(wú)線遠(yuǎn)傳3、無(wú)線遠(yuǎn)傳的工作模式應(yīng)答模式：根據(jù)中心站發(fā)出的招測(cè)命令，實(shí)時(shí)上傳水文數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可控性好缺點(diǎn)：測(cè)站復(fù)雜，功耗大自報(bào)模式：測(cè)站根據(jù)自報(bào)定時(shí)、數(shù)據(jù)變化等自動(dòng)上傳水文數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)站簡(jiǎn)單，功耗低缺點(diǎn)：可控性差兼容模式：測(cè)站既可以執(zhí)行中心站的招測(cè)命令，又可以根據(jù)自報(bào)定時(shí)、數(shù)據(jù)變化等自動(dòng)上傳水文數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可控性好缺點(diǎn)：測(cè)站復(fù)雜，功耗大綜合評(píng)價(jià)：隨著技術(shù)進(jìn)步，電子設(shè)備特別是傳輸設(shè)備傳輸效率的提高，自報(bào)測(cè)站的自報(bào)時(shí)間間隔可以不斷縮短。當(dāng)自報(bào)時(shí)間間隔小于5分鐘之后，自報(bào)測(cè)站的數(shù)傳實(shí)時(shí)性已與應(yīng)答站不相上下，但自報(bào)測(cè)站的系統(tǒng)復(fù)雜性、系統(tǒng)功耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于應(yīng)答站。因此，目前的遙測(cè)站基本以自報(bào)工作模式為主。三、大型系統(tǒng)與集成設(shè)備1、中心站概況除第一代中心站外，現(xiàn)代中心站的結(jié)構(gòu)基本變化不大，系統(tǒng)組成比較簡(jiǎn)單。超短波中心站或衛(wèi)星中心站公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中心站2、測(cè)站設(shè)備與組成超短波測(cè)站的一般構(gòu)成GPRS/GSM測(cè)站的一般構(gòu)成3、測(cè)站關(guān)鍵功能與性能主要功能：數(shù)據(jù)采集：雨量、水位、流速等數(shù)據(jù)記錄：紙質(zhì)記錄、固態(tài)存儲(chǔ)、U盤(pán)、SD卡等數(shù)據(jù)傳輸：有線傳輸、超短波、衛(wèi)星、GPRS/GSM等輔助功能：電源管理：充電控制與電池保護(hù)工作模式管理：工作狀態(tài)、休眠狀態(tài)系統(tǒng)檢測(cè)與報(bào)警：電源檢測(cè)、溫度檢測(cè)、信號(hào)檢測(cè)等主要性能：工作可靠性：無(wú)人職守、便于維護(hù)、便于維修等系統(tǒng)功耗：低功耗的各種優(yōu)勢(shì)明顯環(huán)境適應(yīng)：溫度、濕度、粉塵、電磁等環(huán)境的適應(yīng)性集成式設(shè)備的特點(diǎn)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)：集成設(shè)備相當(dāng)于傳統(tǒng)傳感器+數(shù)傳儀+通信模塊。由集成設(shè)備組成的測(cè)量系統(tǒng)只需連接電源和天線即可使用，無(wú)需二次集成。低功耗特性：集成設(shè)備的功耗極低，省去了大容量蓄電池，太陽(yáng)能電池的功率可大大降低。大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)特性：集成設(shè)備使用U盤(pán)或SD卡存儲(chǔ)歷時(shí)數(shù)據(jù)，無(wú)需使用專(zhuān)用的存儲(chǔ)模塊。增大了存儲(chǔ)容量，降低的成本，提高了數(shù)據(jù)兼容性。5）降低成本：集成設(shè)備的體積很小重量輕：可以降低材料成本，加工成本，運(yùn)輸和安裝成本；集成設(shè)備功耗低：可以降低蓄電池成本，太陽(yáng)能電池成本和功率輔助設(shè)備成本；集成設(shè)備很少外部連接：可以減少接口部件，減少電纜材料成本、接插件成本、布線成本。好貨不便宜，便宜沒(méi)好貨在這里不一定正確，對(duì)于集成設(shè)備，好貨往往也很便宜。這是新材料、新技術(shù)帶來(lái)的紅利。四、無(wú)序生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備1、水文遙測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的要求早期水位單機(jī)設(shè)備都是獨(dú)立工作的，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求并不嚴(yán)格。而水文遙測(cè)系統(tǒng)種的各個(gè)傳感器、RTU、中心站等設(shè)備，其接口、數(shù)據(jù)等有互聯(lián)互通的要求。因此同一系統(tǒng)的設(shè)備必須滿(mǎn)足接口兼容、數(shù)據(jù)格式兼容、通信協(xié)議兼容、電源標(biāo)準(zhǔn)兼容等要求。這就對(duì)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。2、用戶(hù)困境由于水文遙測(cè)系統(tǒng)種的各個(gè)設(shè)備有兼容性的要求，如果各廠家的設(shè)備不能兼容，用戶(hù)選擇遙測(cè)系統(tǒng)就會(huì)受到限制。如果用戶(hù)喜歡A廠家的水位計(jì)、B廠家的雨量計(jì)、C廠家的RTU，那么該用戶(hù)只能選擇其中一種喜歡的設(shè)備，將就其它設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)建好后，如果用想擴(kuò)容、升級(jí)、改造，只能找原廠家。用戶(hù)無(wú)形中被廠家綁架，系統(tǒng)建設(shè)前用戶(hù)是上帝，系統(tǒng)建設(shè)后廠家變成了上帝。自從水文遙測(cè)系統(tǒng)普及后，經(jīng)常能夠看見(jiàn)一個(gè)中心站或數(shù)據(jù)中心，同時(shí)運(yùn)行著幾套不同廠家的遙測(cè)系統(tǒng)，一個(gè)水位井上同時(shí)安裝著好幾個(gè)水位計(jì)，一個(gè)平臺(tái)上同時(shí)安裝著幾套雨量計(jì)…...3、企業(yè)困境有能力綁架用戶(hù)、形成市場(chǎng)壟斷的企業(yè)畢竟只是少數(shù)，他們通常是大而全的企業(yè)、有歷史的企業(yè)、有人脈的企業(yè)。而大多數(shù)中小企業(yè)可能只是某一、二個(gè)設(shè)備具有優(yōu)勢(shì)。如果從事系統(tǒng)集成的大企業(yè)與小企業(yè)的設(shè)備不能兼容，小企業(yè)的優(yōu)勢(shì)就得不到發(fā)揮。即使是大企業(yè)也不一定希望所有的設(shè)備都由自記生產(chǎn)，如果能夠自由選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，對(duì)大企業(yè)來(lái)說(shuō)也是一種解脫，他們可以將大量的人力、生產(chǎn)裝備投入到更有意義的、技術(shù)含量更高的產(chǎn)品或設(shè)備的開(kāi)發(fā)中去。1、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的必要性由于水文遙測(cè)系統(tǒng)由不同的部分或設(shè)備組成，不同部件和設(shè)備就必需在設(shè)備接口、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議，使用條件等方面能夠兼容、互聯(lián)、互通、互換、通用。有了兼容、通用的設(shè)備，用戶(hù)就可以自由選擇自記喜歡的不同產(chǎn)品或廠家。系統(tǒng)擴(kuò)容、升級(jí)、改造也不必只依靠原建設(shè)廠家。設(shè)備有了標(biāo)準(zhǔn)，廠家就可以只生產(chǎn)自己的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，充分發(fā)揮各廠家的特長(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，減少壟斷的形成。五、行業(yè)規(guī)范與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施狀況用戶(hù)能夠自由選擇不同廠家生產(chǎn)的部件，如A廠家的中心站服務(wù)器、B廠家的測(cè)站RTU、C廠家的通信機(jī)（或模塊）、電源模塊、D廠家的雨量傳感器、E廠家的水位傳感器……等部件，已成為共識(shí)。為滿(mǎn)足上述要求，所有產(chǎn)品都必須符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為此水利部分別頒布了各項(xiàng)行業(yè)規(guī)范或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備通用技術(shù)條件SL_T102-1995.》、《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范SL61-2003》、《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》……等。然而正如大家說(shuō)看見(jiàn)的那樣，這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有被很好地執(zhí)行。不僅不同廠家的設(shè)備不兼容，即使同一廠家不同部門(mén)之間的產(chǎn)品有時(shí)也不兼容。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不好的原因1)監(jiān)管不力或無(wú)力監(jiān)管規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行由誰(shuí)來(lái)監(jiān)管？水利部雖然有水文儀器質(zhì)監(jiān)中心，但該中心只能對(duì)送檢的儀器負(fù)責(zé)，并不能監(jiān)管市場(chǎng)上流通的產(chǎn)品。另一方面，即使送檢的儀器合格，也不能保證廠家投入市場(chǎng)的儀器與送檢的一樣。最后監(jiān)督規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行只能是用戶(hù)，而用戶(hù)所能做的只能是在采購(gòu)或招標(biāo)時(shí)，要求產(chǎn)品符合XX規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。如果用戶(hù)沒(méi)有有效的檢測(cè)手段，這種要求只能停留在紙面上。沒(méi)有利益的驅(qū)使執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)往往需要一定的技術(shù)投入，需要一定材料投入。所以沒(méi)有利益的驅(qū)使，企業(yè)是不會(huì)自覺(jué)的進(jìn)行這種投入的。沒(méi)有市場(chǎng)的支持由于市場(chǎng)大量非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品充實(shí)市場(chǎng)，即使某企業(yè)生產(chǎn)了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，也很難與其他企業(yè)的產(chǎn)品互聯(lián)互通。所以沒(méi)有市場(chǎng)的支持，企業(yè)也很難在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)上有所作為。4)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)本身難以推廣執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)通常由幾個(gè)單位的幾個(gè)專(zhuān)家完成，專(zhuān)家的個(gè)人水平就決定了標(biāo)準(zhǔn)的水平。許多標(biāo)準(zhǔn)往往只是一個(gè)文本，更象是名詞解釋或論文，標(biāo)準(zhǔn)文本完成后一般再也沒(méi)有權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)具體的條文進(jìn)行解釋。各生產(chǎn)廠家技術(shù)人員根據(jù)自己閱讀，很難完全理解標(biāo)準(zhǔn)條文。有些標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行需要一定的技術(shù)支撐，有些標(biāo)準(zhǔn)條文是由特定企業(yè)的特定個(gè)人提出的，執(zhí)行這些條文有時(shí)需要特定的條件和特定的技術(shù)，當(dāng)其他企業(yè)執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)遇到困難時(shí)，通常得不到應(yīng)有的技術(shù)支持。5)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)脫離新技術(shù)的發(fā)展規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)采用的成熟技術(shù)，其中不少技術(shù)是早先出于無(wú)奈而采用的方法，隨著新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)，那些落后的技術(shù)都陸續(xù)被淘汰，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制時(shí)仍然保留了不少淘汰的技術(shù)，而對(duì)于新技術(shù)卻沒(méi)有留出多少發(fā)揮的空間。所以許多新產(chǎn)品往往只能是非標(biāo)產(chǎn)品。在標(biāo)準(zhǔn)的制定中，有時(shí)為給未考慮到的情況留有空間，往往留有用戶(hù)自行擴(kuò)展的余地。而這些自行擴(kuò)展空間往往又成為非標(biāo)產(chǎn)品的后門(mén)。3、推行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的方法與途徑1)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該具有廣泛的代表性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是技術(shù)性很強(qiáng)的文件，參加編制標(biāo)準(zhǔn)的人應(yīng)該是長(zhǎng)期從事該領(lǐng)域工作的、技術(shù)全面的、具一定代表性的技術(shù)人員。標(biāo)準(zhǔn)的原始素材來(lái)源應(yīng)該具有一定的代表性，應(yīng)該來(lái)自于本行業(yè)的一般企業(yè)，并且得到廣泛認(rèn)可，而不是來(lái)自某幾個(gè)壟斷企業(yè)或某幾個(gè)權(quán)威。標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該是開(kāi)放性的，應(yīng)該讓那些希望參與編制標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)或個(gè)人都有獲得參與的機(jī)會(huì)。標(biāo)準(zhǔn)制定前應(yīng)該廣泛地征求意見(jiàn)，而不是閉門(mén)造車(chē)或是有選擇性地征求意見(jiàn)。2)制定科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是操作性很強(qiáng)的文件，標(biāo)準(zhǔn)不是論文，其目的應(yīng)該是推廣執(zhí)行。同時(shí)水文行業(yè)的許多材料、技術(shù)都是來(lái)自于其它行業(yè)（如計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等），因此水文行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也應(yīng)該充分借鑒這些行業(yè)的成功先例。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該易于操作，盡量避免歧異或誤解，盡量使問(wèn)題科學(xué)化、合理化、簡(jiǎn)單化。新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該有利于新材料、新技術(shù)的推廣和運(yùn)用，應(yīng)該有利于落后技術(shù)的更新?lián)Q代。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該是行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的源泉，而不是落后技術(shù)的保護(hù)傘。3)應(yīng)該提供推廣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)支撐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范難以推廣的一個(gè)重要原因是得不到應(yīng)有的技術(shù)支持。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范條目繁多，有些條目是在特定的條件下，采用特定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的部門(mén)、專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行條目的解釋?zhuān)o予一定的技術(shù)指導(dǎo)，企業(yè)要想完全理解并執(zhí)行某些標(biāo)準(zhǔn)，幾乎是不可能的。做為標(biāo)準(zhǔn)推行的主管部門(mén)，應(yīng)該指定專(zhuān)門(mén)的非盈利部門(mén)，專(zhuān)門(mén)的非利益攸關(guān)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的解釋、技術(shù)的指導(dǎo)。1、政府搭臺(tái)，企業(yè)展示，用戶(hù)選擇水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)，由主管部門(mén)牽頭，用戶(hù)單位的相互協(xié)作。起初是幾個(gè)單位建立了數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)服務(wù)器，為了保證數(shù)據(jù)備份，數(shù)據(jù)中心維護(hù)時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，單位之間就建立了數(shù)據(jù)相互備份的機(jī)制。這就要求這些單位的RTU與數(shù)據(jù)中心直接的數(shù)據(jù)格式完全兼容。有了水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)，不同企業(yè)的設(shè)備就可以在同一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行，企業(yè)在開(kāi)發(fā)新儀器、新設(shè)備時(shí)就有了調(diào)試運(yùn)行的平臺(tái)，大大方便了企業(yè)。六、水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)簡(jiǎn)介同時(shí)，不同企業(yè)的設(shè)備在同一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行，不同企業(yè)設(shè)備的功能、性能可以在同一個(gè)平臺(tái)上展示。企業(yè)之間可以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，用戶(hù)在選型設(shè)備時(shí)也有了比較和參考。水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)部分專(zhuān)家鑒定結(jié)論三、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：1、提出和建立了基于云概念的水文數(shù)據(jù)匯聚及業(yè)務(wù)管理模式。2、提出了水文數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)慕y(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并建立了數(shù)據(jù)平臺(tái)。3、實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、密集水文數(shù)據(jù)和圖像統(tǒng)一傳輸與管理。四、該成果為國(guó)家水文數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，并已在天津、河北省進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。穩(wěn)定可靠，時(shí)效性強(qiáng)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。綜上所述，該項(xiàng)研究成果達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。2、減少小系統(tǒng)投資一些單個(gè)水文監(jiān)測(cè)站，他們可能只有少量的遙測(cè)站，為幾個(gè)遙測(cè)站建立數(shù)據(jù)中心很不合算。因此他們?cè)谡鞯脭?shù)據(jù)中心單位同意后，他們的遙測(cè)站借用其他單位的數(shù)據(jù)中心（目前這種借用仍然還是免費(fèi)的）。這就要求遙測(cè)站的數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議與數(shù)據(jù)中心完全一致。有了共享的水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)，這就對(duì)數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議、工作模式、硬件接口等一系列統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的要求。為此在不同用戶(hù)、企業(yè)、管理部門(mén)的參與下，大家共同修訂了《水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)通信協(xié)議》，目前共包含4個(gè)子協(xié)議，它們分別為《實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳協(xié)議》、《密集數(shù)據(jù)上傳協(xié)議》、《圖像數(shù)據(jù)上傳協(xié)議》和《數(shù)據(jù)下傳協(xié)議》?！端幕A(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)通信協(xié)議》充分考慮科學(xué)性、實(shí)用性，通用性。協(xié)議文本非常簡(jiǎn)單，例如《實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳協(xié)議》協(xié)議文本僅4頁(yè)，其中協(xié)議內(nèi)容3頁(yè)，應(yīng)用實(shí)例1頁(yè)。3、變規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)迫執(zhí)行為企業(yè)的自覺(jué)行為盡管《水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通用平臺(tái)通信協(xié)議》非常簡(jiǎn)單，但它對(duì)可能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幾乎沒(méi)有限制，它不僅包含了現(xiàn)有在平臺(tái)上運(yùn)行的所有水文參數(shù)和輔助參數(shù)的內(nèi)容，而且還可以幾乎不受限制地增加其它未知的水文參數(shù)或輔助參數(shù)。在科學(xué)性、通用性方面，《通用平臺(tái)通信協(xié)議》也做了充分考慮。例如《密集數(shù)據(jù)上傳協(xié)議》丟棄了原水文行業(yè)普遍使用的BCD數(shù)據(jù)格式，新協(xié)議采用了整形