渾河閘水情自動遙測系統技術應用

張建國

（沈陽市水利局，遼寧 沈陽 110015）

渾河閘水情自動遙測系統技術應用

張建國

（沈陽市水利局，遼寧 沈陽 110015）

通過對水情自動遙測系統在渾河閘的應用情況進行分析，對系統的采集設備、水情軟件，以及其他配套設施建設等方面進行歸納總結，重點介紹水情自動遙測系統軟件平臺的應用。研究表明:本成果的最大特點是可為城市內河控制樞紐的聯合調度提供快速、準確的實時數據，應用該系統妥善解決了渾河閘上游水情遙測問題，為樞紐的運行管理帶來質的飛躍。

渾河閘；水情遙測；聯合調度

我國的防洪重點在水庫，難點在河道，其中城市防洪是防洪減災領域中的重中之重，一個城市的內河防洪安全決定著這座城市經濟發展的前景。目前城市內河為了景觀用水和生態用水，在河道上修建了諸多橡膠壩和調節閘，從而達到攔蓄洪水的目的。那么，調節閘如何調度，即能保證防洪的安全，又能保證生態用水效益的最大化，就成了流域管理部門所關心的。調度的前提就是如何快速、準確地獲取閘門上游各斷面的水位變化情況，然后為閘門調度提供一個預先調度的依據。因此全流域水情遙測系統的建設就成了城市內河聯合調度的必要組成部分。

1 工程概況

渾河閘位于渾河干流大伙房水庫下游渾河沈陽城市段下游段。渾河閘工程主體由攔河閘、渾沙、渾蒲進水閘三大部分組成。渾河閘樞紐工程等別為Ⅰ等，規模為大（1）型，其相應的主要水工建筑物為1級。主要水工建筑物有渾沙進水閘、渾蒲進水閘和攔河閘等。本系統覆蓋了大伙房～渾河閘區間，布設遙測水位站 6個，布設地點主要包括橡膠壩及較大支流河口，遙測水位站的具體布設情況見表1。

2 系統建設原則與功能

堅持“安全、可靠、實用、先進、開放”和遵循“統籌兼顧”的原則，系統建設既要滿足近期要求，又要適應長遠發展，確保安全生產需要。實行總體規劃、分級控制、互留接口、信息共享，使系統便于管理和維護。系統的安全可靠、抗干擾性能應滿足《水文自動測報系統規范》。

系統主要功能如下：

（1）能夠自動、實時地采集水位數據，并通過GPRS移動通信信道將水情信息傳送到大伙房水庫管理局及渾河閘管理處，并具有現場顯示和人工置數功能。

（2）中心站主機對原始資料有采集功能，并能對這些資料進行處理、檢索和糾錯。根據系統采集的實時數據，做洪水預報，并顯示打印和繪制各類水文圖表。同時還具有水文要素超限和事故報警、鍵盤輸入資料以及向外傳送水情信息的功能，并根據各站狀態信號判斷各站工作情況。

（3）系統能持續工作，特別是在暴雨、洪水等惡劣天氣條件下能穩定可靠工作。

（4）遙測站能在環境溫度 -30～45℃及相對濕度小于 95%的條件下工作。

（5）測報站具備測試功能。

3 采集設備與水情系統軟件

3.1 采集設備

本系統遙測水位站主要由傳感器（壓力式水位計）、遙測終端機、GPRS模塊（帶 SIM卡）、太陽能電源、蓄電池和配套的各種插件等設備組成。

表1 渾河閘水情遙測水位站情況表

3.2 水情系統軟件

該軟件主要實現對系統各種來源數據進行在線實時采集，從遙測站取得遙測的原始數據，系統能夠完成超短波、短信、衛星等多種通信采集方式。根據不同的應用需求對數據進行相應的處理，并寫入數據庫。主要功能如下：

（1）實時接收遙測站的水情數據。

（2）自動實現從實時數據到定時數據處理，分別對不同的遙測數據量采用相應的正確性校驗方法，對采集數據的正確性進行校驗、合理性檢查、糾錯等處理，并自動分類存入本地實時工程數據庫。

（3）自動實現從各種實時數據到時段歷史數據的處理，如從實時水位、流量、雨量數據中，分別提取出時段、日的開始點、平均值、最大值、最小值及其發生時間等特征量，作為歷史數據存入本地數據庫。

（4）根據水位流量關系曲線，自動實現從水位到流量的實時計算。

（5）實時數據報文（立即數）自動分類存入本地數據庫。

（6）報表功能：計算、顯示、打印時段雨情、水情綜合統計報表、水情日報表、水情月報表、調度日報表、調度月報表，雨量水位特征統計表、各種匯編、整編報表，以及水庫管理及防汛部門規定的多種報表。使用系統提供的報表編輯工具，根據自己需要，可做出各種新的報表，無須編程。

（7）通過人機對話方式按多種條件、多種方式查詢數據庫中的各種靜態資料、實時數據、歷史數據、檢索告警記錄、立即數等信息，并可以進行各種統計、比較、分析、綜合查詢。查詢的數據信息可打印輸出。

（8）具有系統設置功能，包括遙測站號、站名、站類別、水位基值等設置；水文信息報警門限的設置等。該功能設置只能通過中心站的數據接收軟件實現，分中心站數據接收軟件不能實現該功能。

（9）接口：由于數據采集處理軟件僅負責實時數據的采集與處理，因此要求為預報調度軟件提供開放、可靠的數據接口。

（10）大伙房水庫中心站接收渾河閘水文數據后，應自動進行數據整編，形成統一報表；渾河閘管理處通過遼寧水利信息網獲取大伙房水庫水文數據并自動進行數據整編，形成統一報表，為洪水預報方案提供數據基礎。分析界面如圖 1、2所示。

圖1 實時查詢界面

圖2 歷史查詢界面

4 其他配套設施

（1）電源要求。遙測站使用太陽能電池與蓄電池組合構成浮充供電系統。在日照期該系統給蓄電池充電，在夜間就使用蓄電池所存 儲的電能。鉛酸全密封蓄電池具有良好的低溫特性和過量充電特性，而且免維護。為保證最長連續 7日無日照期間也能供電，所有遙測水位站均按低功耗要求設計，蓄電池配太陽能極板浮充充電。太陽能電池容量為40W，蓄電池容量為38Ah。中心站采用 220V專線供電給 UPS，設備電源由UPS提供。

（2）防雷接地設計。按規范要求，對各測站、中心站作好防雷接地設計，使通訊設備在雷雨天可靠運行。在中心站的 UPS前，安裝電源避雷器和電源隔離變壓器，把從交流電網感應來的雷擊信號和干擾信號旁路掉。要求中心站接地電阻不大于1Ω。建設防雷系統，凡可能漏電傷人或易受雷擊的儀器設備、電器及建筑物均設置接地與避雷裝置。在負責做好避雷裝置的采購、安裝、管理和維修的同時，建立定期檢查制度，同時結合工程避雷，形成功能強大的避雷體系。經現場勘察，水位計多處于野外環境，監測設備受雷擊危害性比較大，本系統采用設置多級的防雷設備和建設良好的接地體等手段，同時從切斷雷電傳輸通道和疏導泄放雷電流兩方面入手，最大限度地減小雷電對系統的危害。防雷設備選用優質設備，保證防雷設備質量。

（3）土建的基本要求。壓力式水位計的安裝位置進行現場查勘后確定，水位計的安裝應盡量借助已有的建筑或地物，壓力式水位計應安裝在保護管內，法拉第筒安裝應滿足規范要求。

［1］酈能惠.土石壩安全監測分析評價預報系統［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

［2］吳中如.水工建筑物安全監控理論及其應用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［3］顧慰慈.滲流計算原理及應用［M］.北京：中國建材工業出版社，2000.

P332

B

1672-2469（2015）08-0045-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.015

張建國（1981年—），男，工程師。

遼寧省科技廳農業公關計劃項目：遼寧省防汛調度管理系統研究（2011216001）