自動水位遙測系統在水庫防洪預警中的應用分析

劉春秀

河北省唐山市陡河水庫管理處

自動水位遙測系統在水庫防洪預警中的應用分析

劉春秀

河北省唐山市陡河水庫管理處

水位遙測系統是水庫管理中常用的一種信息系統，該系統具有及時可靠、連續完整監測水位信息資料的特點，可應用于水庫防洪預警管理工作中。為了推廣應用自動遙測系統及確保系統能夠在防洪預警工作中發揮出應有的作用，本文分析了自動水位遙測系統的現狀，包括系統構成，可靠性設計情況；同時還結合水庫工程實例對自動遙測系統的應用情況進行了探討。

防洪預警；水位遙測；自動；系統

水庫是常見的防洪工程，可通過蓄洪與滯洪兩種方式有效調節洪水，具有攔蓄洪水、有效削減洪峰流量及防范洪水災害等作用。為了使水庫能夠更好的發揮防洪預警作用，則應做好水庫日常管理工作。水位變化監測是水庫日常管理工作的重要組成部分，在監測水位變化時通常需要運用水位遙測系統[1]。本文分析了自動化水位遙測系統在水庫防洪預警工作中的應用情況，旨在提高水庫的防洪能力。

1.自動水位遙測系統

1.1 系統構成

自動遙測系統由數據采集子系統、數據傳輸子系統、數據監控中心組成。（1）采集系統。將水位遙測儀安裝于水庫上游，以利用遙測儀自動探測上游水位變化情況，遙測儀完成數據采集后直接向中控儀傳輸探測數據。（2）傳輸系統。利用YDZ-YL300A型傳輸儀對來自中控儀的數據進行初步處理，將水位數據信息轉化為超短波形式，隨后向監測中心傳輸短波信號[2]。（3）監測中心。通常在防汛中心機房設置系統的監測中心，監測中心當中的主服務器可連接無線網絡，采集子系統及傳輸子系統經由無線網絡將數據傳輸給主服務器，由主服務器負責讀取及分析數據，并將數據存入數據庫。根據數據分析結果，監測中心可及時發出防洪預警指令。

1.2 可靠性設計

為了提高自動遙測系統運行的可靠性，在設計系統時采用了以下方法：（1）監測中心與數據采集站之間的連接方式為“VHF+GSM”，將超短波通信作為傳輸數據的主要方式，備用傳輸方式為GSM信道通信，可以保證水位信息數據實現查詢應答互相配合、增量加報限時、自報。VHF與GSM可以實現自動切換，數據可多次重發，編碼方式為差錯編碼。此外，遙測終端具有固態存儲信息的功能，有利于保證水位信息數據的可靠性與準確性；為避免超短波發生碰撞問題，要求系統時鐘同步，定時報送遙測數據及整編各類水文資料。（2）為提高系統硬件運行的可靠性，在設計系統電路時需要充分考慮掉電保護、信號保護、信號及電源濾波影響、浪涌抑制等因素，同時在系統各個接口采用防雷保護裝置。還利用了軟件陷阱、看門狗及自檢技術保護系統終端軟件，并將軟件設計為多任務實時管理機制，以保證系統中的軟件可以維持良性運行狀態。（3）在系統遙測站的供電設計方面，主要考慮了太陽能蓄電池可靠性設計問題。由于水位遙測站點多位于山區，如直接使用農網供電，則無法有效保證連續供電。因此需要采用太陽能蓄電池維持穩定供電，確保蓄電池在連續30d為陰雨天氣的情況下仍可以正常供電[3]。在選擇電池板時需要綜合考慮多種因素，如充電時的安全系數、充電負載系數、充電電流系數、遙測站的功耗率及平均日照等，盡量確保在5d內電池可以達到蓄滿狀態，以免對設備的正常運行造成影響。

2.自動水位遙測系統在水庫防洪預警中的應用分析

2.1 水庫概況

某水庫工程在2010年2月開始動工興建，2011年可用于攔洪，建成時間為2012年，壩頂高程為165m，設計洪水位162.0m，校核洪水位163.0m。該水庫的總庫容為48.63億m3，年徑流量為5534萬m3，建成后進庫流量的平均值為1.74m3/s。該水庫建成及投入使用后在當地城市供水及防洪方面起到了非常重要的作用。由于采用人工觀測水位的方法難以獲得準確、及時的數據信息資料，也難以有效開展防洪預警工作，在綜合考慮各方面情況后應用了自動水位遙測系統。

2.2 應用情況

在系統中設置了3個水位數據采集站，即渠首測站、水庫測站及河道測站，同時設置了1個信息監控站，采集站可將數據信息傳輸到監控站，由監控站將數據傳輸到水庫灌區的調度中心，調度中心可利用計算機讀取信息數據。在水庫工程上游3km處的河道中設置河道測站，利用采集裝置收集河道斷面的水位信息數據，利用處理器對水位數據進行處理后，向接收端傳輸超短波。同時在系統中安裝了流量及水位報警裝置，在河道測站中監測到的水文數據超過標準流量及標準水位值時，報警裝置可自動發出報警信息，因此該系統可有效發揮防洪預警作用。在實際應用中發現，自動遙測系統比人工水位觀測具有更高的精確性，在實施人工觀測時發現時效誤差為0.5h~1.0h，流量系數誤差為0.25左右，采用自動遙測系統時發現時效誤差＜10min，流量系數誤差接近于零。例如，在2012年7月該水庫工程出現1次洪峰，在7月25日16點10分河道中的實際水位開始超過警戒水位線，自動遙測系統立即報警，防洪指揮中心接收到系統傳輸的報警信息后，安排人員做好相應的防洪準備，并全面監測水位變化[4]。在17點10分時，自動遙測系統接收到河道測站的水位信息，顯示洪峰流量已經達到了155m3/s，同時水庫測站中監測到水位開始迅速上漲，防洪指揮中心根據自動系統所獲得的信息制定出了較為周全的排洪計劃。另一方面，為了對自動遙測系統實時測報的準確性進行核實，安排人員到河道測站實地查看固定斷面及標志水尺，經核實后發現自動遙測系統的實時測報數據與現場人員的計算結果相吻合。

3.結束語

綜上所述，自動水位遙測系統能夠在水庫工程的防洪預警管理工作中發揮非常重要的作用。因此在實際工作中要充分重視采用有效的技術措施完善遙測系統，使遙測系統的應用功能變得更全面，并由此強化水庫日常管理工作。

[1]李恒鵬,陳偉民,楊桂山,聶小飛.基于湖庫水質目標的流域氮、磷減排與分區管理——以天目湖沙河水庫為例[J],湖泊科學,2013,25(6):785-798.

[2]陳雷.完善機制 落實責任 強化管理 全力做好水庫安全度汛工作——在全國水庫安全度汛異地視頻會議上的講話[J].中國防汛抗旱,2012,22(3):6-8.

[3]蔣海昆,宋金,賈若,曲均浩,陳亞男.不同時期水庫地震活動主要影響因素討論——以三峽庫區微震活動為例[J].地震,2014,34(1):13-23.

[4]孫思淼,戴長雷,劉春麗,劉春艷.水庫浸沒災害調查與評價方法研究——以大頂子山水庫上游浸沒區為例[J].人民長江,2012,43(9):6973