石佛寺水庫水情自動測報系統建設與運行

黃文勇，孫 強，尚春旭，鄒建飛

（遼寧省石佛寺水庫工程建設管理局，遼寧 沈陽 110129）

1 系統概況

石佛寺水庫水情自動測報系統對石佛寺水庫上下游區域內26處降雨量、5個水庫壩上水位、5個水庫壩下水位、6個河道斷面水位、4個水文站蒸發量、1個水庫蒸發量、3座水庫溢洪道閘位進行實時監測。系統采用超短波和北斗天鴻衛星混合組網方式完成對各個測站雨量、水位等數據的傳輸。該系統建設1個中心站，1個超短波中繼站，15個雨量站，6個河道水文站，5個水庫站。

2 洪水預報軟件

2.1 預報軟件

本系統的洪水預報方案，是由河海大學針對遼河石佛寺水庫壩址以上流域情況，專門開發的洪水預報調度軟件。以水庫壩址為界，依據遙測站的布設情況、資料條件和降雨徑流模型計算的要求，將本區域分為3個分區，即南城子、清河水庫至開原分區；通江口、開原柴河水庫至鐵嶺分區；鐵嶺、榛子嶺水庫至石佛寺分區。由于各分區之間的地形、下墊面條件、雨洪特性等差異而選用不同的模型參數。

預報軟件選取新安江模型、大伙房模型、混合產流模型進行實時預報，自動率定模型參數，并有人機交互功能，可根據實際情況修改參數參量。

2.2 系統軟件

系統軟件和應用軟件是水情自動測報系統的核心，負責數據接收、處理、顯示、洪水預報、調洪演算等。系統接收軟件負責接收各遙測站數據、自動生成原始數據文件、動態雨水情顯示、日旬月水情報表，原始數據查詢、數據庫管理維護及報警等功能。數據處理、洪水預報和調洪軟件，具有界面清晰、操作簡便等特點；可迅速完成數據處理，進行降雨徑流預報、洪水假想預報，同時根據預報洪水過程按照調洪原則進行調洪演算，計算壩前最高水位和出庫流量。各種水雨情信息可通過圖形演示和打印輸出。

3 系統主要功能

3.1 數據采集、通信和存儲

雨量、水位由數據采集器按照設定的間隔自動采集，測量結果通過相應的通信信道向中心站自動發送。人工觀測數據可通過人工置數裝置傳送給數據采集器并發回中心站。傳感器數據支持定時自報、過閾值報。雨量、水位等要素采用固態存儲，存儲器的容量滿足存儲一年各項數據記錄的總和，存儲的數據可以現場下載。

3.2 工作參數設置

現場可對遙測站工作參數進行設置，修改工作參數無需重啟系統，保證數據的連續性。超短波遙測站工作參數可在中心站進行設置，無需到現場，不僅節省了時間，也節省了很多費用。

3.3 工作體制

工作體制采用自報式確認式，屬于自報式工作體制。它有利于提高系統的可靠性，遙測站在沒有收到中心站的確認信心前會一直發送數據，最多發送3次。具有實時性強、編碼精煉、抗干擾能力強等特點。系統頻率為國家無線電委員會規定的水文專用頻率。中繼站采用數據再生技術，中繼站和所有超短波遙測站只用一個頻率，中繼站上下行頻率復用，而且有人管理，信道條件良好。衛星通訊采用北斗天鴻衛星通訊系統，采用衛星通訊的遙測站使用60s卡發送數據。經過對試運行資料的統計分析表明，各測站對中心站的信道冗余量大于或等于12db，系統的信號溝通率大于或等于99%，誤碼率不大于10-8,符合水文測報規范的要求。

3.4 設備配置及功能

（1）配置。系統遙測站由雨量傳感器、水位傳感器、閘位傳感器、遙測終端機、超短波電臺、天線、太陽能電源供電系統組成。根據現場水位站的條件，水文遙測站選用了黃委HW-1000C型非接觸超聲波水位計，水庫水文站壩上和壩下水位采用美國WL400壓力式水位計。測量控制板選用了北京微瑪特科技有限公司開發的SMARTDATE-2000F型數據采集器。電路板之間采用總線方式連接，電路板、通信機和蓄電池全部置于防水、防腐蝕的密閉不銹鋼桶式機箱內。內部電路通過機箱頂部面板防水航空接插件或射頻接插件與外部設備（傳感器、天線等）連接。

（2）功能。SMARTDATE-2000F水文自動監測終端機是基于先進的嵌入式微處理器的多功能數據采集器，負責完成遙測站的各項功能。測量控制板平時處于低耗電狀態，正常工作時，負責對浮子式水位計的數字信號進行統計，定時啟動測量，完成數據發送前的編碼及一次調制。遙測站的工作方式可選用定時報、實時報等。遙測站的設置較為方便，通過便攜計算機或者掌上電腦（PDA）的設置軟件，可完成各項功能的設置。雨量遙測站在降雨過程中自動采集降雨信息，水位遙測站按照預先設定的時間間隔或水位的變化量，自動完成數據測量并向中心站發送數據。

（3）中心站配置及功能。系統中心站包括無線接收機、工控機、數據服務器、在線不間斷供電電源、隔離變壓器等；服務器上除安裝了微瑪特科技有限公司開發的應用軟件外，還安裝了SQlserver 2000，office2003等應用軟件；客戶端軟件可安裝在計算機網絡的任何一臺計算機上，對服務器的數據進行查詢、顯示。

中心站接收各遙測站發來的數據，進行譯碼后將其存儲到服務器的數據庫中；可對數據進行查詢、存貯、顯示等功能，處理后的數據寫入本地服務器中的數據庫中，并支持向上位計算機和網絡計算機的數據傳送與資源共享；應用軟件可同時在服務器/客戶端動態反映水庫的實時水情狀況，且操作方便、直觀。

4 系統優化

通過對系統初期運行數據的比對和分析，發現個別測站的暢通率比較低，運行不穩定。經過現場查看和數據分析，并結合信道測試，發現測站由于受地形條件限制，衛星在當地通訊不理想，所以對少數站的路由、通訊方式進行了調整。經過超短波信道測試，并經過一段時間的試用后，暢通率顯著提高，運行穩定。

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