淺談水情遙測系統在東溪水庫的應用

摘 要：文章對東溪水庫水情遙測系統的建設，站點規模的擴大，產品的更新換代，以及系統在水庫防汛抗洪中所發揮的作用作了簡要介紹。對在運行中出現的一些故障作了初淺的分析，對系統的建設及運行維護提出了一些看法與體會。

關鍵詞：水情遙測系統；建設；作用

東溪水庫位于福建省武夷山市北郊，距武夷山市區7公里。水庫控制流域面積554平方公里，多年平均降雨量1910毫米，多年平均徑流量6.9億立方米。水庫總庫容1.127億立方米，調洪庫容0.1790億立方米，興利庫容0.7980億立方米，死庫容0.1500億立方米，是一座大二型水庫。

為了做好防汛抗洪工作，東溪水庫于1990年從水利部南京水利水文自動化研究所引進水情遙測系統項目，當時的系統規模為1：1：9，即由1個中心站、1個中繼站，9個遙測站組成。系統建成后流域內的水雨情信息變化情況能夠通過無線電臺實時準確地發送到壩頭中心站，水庫管理人員根據已經產生的降雨量，通過洪水預報模型及時預報出未來時段的洪水變化趨勢及洪峰流量，水庫調度可根據預報結果及時作出調度方案。該系統在1992“7.4”洪水中發揮了重要作用，當時入庫洪峰流量2540立方米/每秒，經過水庫攔洪削峰，科學調度，將百年一遇的洪水削減為三十年一遇的洪水下泄，降低武夷山市城關洪水位1米，大大減輕下游的洪水壓力，使武夷山市城區、機場、旅游度假區等地的洪災損失減少到最低限度。1999年東溪水庫被列入國家《水庫洪水預報調度系統》第二批試點項目建設。將系統設備進行更新改造，在武夷山市防汛辦增設一個分中心站，并在西溪流域增設5個測站，使系統規模增至2：1：14，至此武夷山市區東、西溪上游1081平方公里范圍內的雨水情得到全面控制，為武夷山市的防洪調度工作提供了科學依據。

一個完整的測站設備主要由電臺、數傳儀、天線、饋線、雨量計、水位計、避雷器、太陽能電池板、蓄電池及電源線等組成，土建部分由站房、天線塔架、避雷針、避雷接地網等組成。1990年系統建設之初，系統采用的全是國產設備，電臺采用功率10W，型號JZD-316國產電臺，數傳儀采用TM3、TM4型數傳儀，測站工作制式采用自報與應答兼容模式，電臺全天候值守方式，供電方式采用5W-19V太陽能電池板對9AH-12V鎳鉻蓄電池組進行浮充。這種方式的最大優點是方便檢修人員到測站檢修時與中心站通話，以便了解檢修情況；它的缺點是測站電臺全天候值守，由于電臺靜態電流為56.2mA，發射電流為2.36A，電能消耗較大，由于太陽能電池板功率較小，如果遇到連續陰雨天氣，就會造成蓄電池電壓不足（低于10.7V不工作）而不能正常工作，經過幾年運行發現上述不足之處。因此在1999年系統更新改造時，對供電電路進行了改造，采用自報工作模式，選用YSH-106數傳儀，這種數傳儀性能穩定，功耗小。電臺采用日本進口的建伍TK-768電臺，這種電臺的優點是功率大（25W），收發靈敏度高，工作性能穩定，缺點是靜態電流（190mA）和發射電流（6A）較大。由于數傳儀電路作了改進，電臺和數傳儀的CPU等主要電路平時處于斷電或休眠狀態，只有部分值守電路在工作，當雨量傳感器或定時器發出開機信號時，喚醒CPU控制電臺電源的繼電器動作，給電臺送電，然后發送雨量或水位信號，發送完畢關閉電臺，CPU重新進入休眠狀態，等待下一個脈沖信號出現時重復上述過程；這種工作制式大大節省了電能，既使連繼陰雨30天測站仍能正常工作。不僅節省了電能，而且也延長了電臺和設備的使用壽命。下面就水情遙測設備在運行過程中可能出現的故障原因及處理方法總結如下：

1 故障原因

1.1 亂報數原因：雨量筒堵塞，水往傳感感器線頭上溢造成短接，水位計某個開關故障，數傳儀內部的電容器漏電或是光耦短路。

1.2 少報數或不報數原因：太陽能電池和蓄電池老化、鋼簧管老化不靈、雨量計翻斗被卡住、數傳儀電路板故障、電臺故障、傳感器的連線被老鼠咬斷或人為破壞、直流電源正負極短路保險絲熔斷供電中斷、天線饋線進水或方向偏移。

1.3 只有平安自報原因：雨量筒堵死、雨量計翻斗或水位計被卡住，雨量計進不了水，有水位的地方水位計不動，都處在一個靜止的狀態，但其余設備均正常。

2 故障處理

定期清理雨量筒，更換老化的鋼簧管，更換水位計損壞的開關。加大太陽能電池和蓄電池的容量，并加裝太陽能電池限充控制器；更換故障數傳儀電路板、電臺；同時對各種連接線加裝保護套管防止老老鼠破壞。

3 看法與體會

3.1 站點建設：在選擇站點時除了要考慮站點要有代表性，盡量做到布點均勻，各站點控制的流域面積不要太懸殊，并且在較大的支流上都要布設站點控制；站點的位置要地勢開闊，四周無遮擋物；中繼站應建在流域內較中心的最高山頂上，與中心站、測站之間信道應暢通，并留有余量，如果不能直通時，繞射角應小于7度，防雷接地電阻小于5歐姆；同時要考慮交通、施工及今后管理的方便。

3.2 日常管理與維護：在日常管理中，經常遇到的問題首先是雨量筒被堵塞，原因是雨量筒的進出水口較小，而且蜘蛛特別喜歡在進水口和漏斗內織網，一旦有樹葉、飛蟲或灰塵落入其中就會造成堵塞。因此必須保持雨量筒口清潔，定期、不定期進行檢查清洗并噴灑殺蟲劑，與此同時要測試雨量筒翻斗及傳感器（鋼簧管）的靈敏度，發現故障及時排除；其次是防老鼠破壞，電源線、饋線、信號線等容易被老鼠咬破或咬斷，甚至造成電源短路，導致測站故障，不能正常工作。因此、雨量線、電源線、饋線等進線要加設套管加以保護，窗戶設置不銹鋼絲網防護。再者就是電源問題，一般蓄電池的使用壽命只有3至5年，太陽能電池壽命只有8至10年，因此測站故障中，電源故障占了很大的比重，尤其是蓄電池使用3至4年后出現老化現象故障率增加，因此選購蓄電池一定要慎重，要買知名廠家的免維護自放電小的產品，除此之外就是數傳儀和電臺故障。天線、饋線偶爾也會出故障，如果天線固定不緊，被大風刮后會偏移方向，或是饋線接頭進水也會造成信號接收不到，因此施工時也應特別注意。

3.3 傳輸設備的選擇：隨著移動動基站的大量建設，手機信號已覆蓋城鄉的各個角落，因此今后遙測系統的通訊設備可由手機替代超短波電臺工作，這樣既可免去中繼站建設，節省投資，又能減少能耗，應該是今后的發展方向。

綜上所述，一個系統的可靠運行除了設備質量外，系統的維護也很重要。每年汛前應對系統設備作一次全面巡查，清理雨量筒，檢查雨量計翻斗、傳感器及水位計的靈敏度，檢查蓄電池電壓，清理太陽能電池板上的灰塵提高充電效率，檢測太陽能電池板的充電電流，檢測電臺的發射功率和頻率，檢查天線方向是否偏移，各種信號線接觸是否良好，定期更新太陽能電池板和蓄電池等，都是提高系統可靠運行的一種有效方法。此外還要備足一定數量的備品備件，以便系統在遭到破壞時，能迅速恢復運行，因此應引起管理人員的特別重視。