新疆恰甫其海水情自動測報系統改造

張 鵬

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆烏魯木齊 830000）

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新疆恰甫其海水情自動測報系統改造

張 鵬

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆烏魯木齊 830000）

【摘 要】本文根據原恰甫其海水情自動測報系統11年運行管理經驗，對原測報系統軟、硬件功能缺陷及超短波傳輸方式的運行弊端進行分析。并對改造后新測報系統的建設及運行現狀進行概述，提出改造建議。

【關鍵詞】恰甫其海；水情測報系統；系統改造

1　原系統概況

1.1測報系統建設情況

原恰甫其海水情自動測報系統的建設規模為1∶6∶39，即1個中心站，6個中繼站，39個水情遙測站（28個雨量站，其中7個兼測氣溫；10個水文站，其中改建水文部門已建5個水文站；1個壩前水位站），系統建設規模較大。2004年6月建設完成投入使用，運行至今已有11年。

1.2測報系統運行體制及軟件建設

原恰甫其海水情自動測報系統通信采用超短波組網方式，遙測站至中繼站、中繼站至中心站均采用超短波通信方式［1］，遙測站采用單工單向的自報式工作體制。

測報系統軟件采用java2000為開發平臺，數據庫采用SQL Server2000、Visua1Basic 6.0語言編程，系統為B/S結構的WEB應用項目，系統軟件配置有系統控制及通信軟件、實時數據處理軟件、歷史數據資料處理軟件、各種表格和圖形顯示。

1.3測報系統遙測設備及傳感器

原恰甫其海水情自動測報系統遙測站包括翻斗式雨量傳感器、電阻式氣溫傳感器、浮子式水位傳感器、SMARTDATA-2000F遙測終端機、VHF電臺、天線、太陽能電源系統和機箱等組成。測量控制板選用SMARTDATA-2000F型數據采集器，電路板之間采用總線方式連接，電板、通信機和蓄電池全部置于防水、防腐蝕的密閉不銹鋼圓柱形機箱內［2］。

2　運行中存在的問題

2.1落后的通信傳輸方式

原系統采用單一的超短波組網方式，最遠測站需要3級中繼轉發才能將數據傳輸至中心站，并且沒有備用傳輸方式，一旦數據在傳輸中出現問題，就將出現數據丟失現象。中繼站一般建設在海拔高、通信覆蓋面廣的高山上，且要方便維護管理。滿足以上條件的高山也是手機信號臺、電視轉播臺的首選地［3］。而原系統運行至今已有11年，傳輸信道受到各種各樣的電磁干擾不可避免，再加上儀器設備的不斷老化，數據傳輸故障發生率不斷提高。

2.2部分硬件已停產且維護成本過高

原系統使用的是SMARTDATE 2000遙測儀，目前已停產，新購備品需要廠家根據需求定制，生產周期達半年以上。在配置使用中還發現，部分定制產品存在軟件配置不兼容的現象，個別高山區測站因工程或自然因素影響路況崎嶇難行，造成維護難度不斷增加。

2.3系統軟件無法升級，很難滿足新形勢下科學調度

隨著軟件開發程度的深化，硬件產品的更新換代，以及該局在梯級開發過程中調度的逐步精細化需求，目前恰甫其海水情自動測報系統落后于該局事業的發展需求，已經無法滿足運行要求，且恰甫其海水情自動測報系統只具備實時監測功能，缺乏融雪產流模型［4］，無法進行水情的流域性預報，不能對水庫的梯級調度、發電精細化調度提供有力的保障。

2.4部分傳感器選取及設施安放不合理

由于新疆氣候的特殊性，冬季氣溫極低，河道除中間流速較快區域外可能全面封凍，而原系統中全部采用浮子式水位計，冬季運行站觀測水位數據需要在浮子周圍安放加熱器，從而對人力和物力造成了大量的浪費。如果使用雷達水位計，并將雷達探頭架設在冬季河面不結冰處即可較好地解決此問題。

其次原系統中測站將數據采集器安放在數米高的水位井上端，或者2～3m深的法拉第筒內，極大地增加了檢修、維護的難度。水文站和部分條件較好的測站完全可選取箱式機箱懸掛在屋內墻壁上。

3　系統改造現狀

3.1系統改造概況

根據該局已建、在建項目的需求，為進一步提高水利、電力調度的現代化及自動化，進行伊河水調自動化系統（替代原水情自動測報系統）建設工作。該系統于2015年5月起開始建設，預計2016年底完成全部基礎建設并開始試運行。

3.2數據采集器的選取

新系統數據采集器采用ACS500微功耗數據采集器。該終端機具有強大的數據處理能力，完全滿足水情自動測報系統現場數據處理的要求，主要性能包括:寬工作溫度范圍、極低的靜態功耗、強大的遠程通信功能、方便的傳感器介入、豐富的本地/遠程設置參數與運行模式等。

3.3測站改造現狀

目前已改造的測站包括原系統中的水文站和水位站，雨量站改造計劃于2016年完成。在改造中根據測站具體情況調整了終端機、傳感器的安放位置和傳感器的選取等［5］。

以改建的莫乎爾水文站為例:原系統數據采集器安放在高8m的水位井上，維修時工作人員須沿爬梯爬到8m處的水位井上部完成工作；并且選用了浮子式水位計，冬季運行時需要將水位計安裝到冬季水位井內，并在浮子周圍安裝加熱器防止結冰。而新系統中將數據采集器安放至水文站觀測站房內，方便維護、檢修等工作；增加雷達水位計，雷達探頭搭建在冬季河面不結冰處，更好地方便了冬季的運行及觀測。

3.4通信方式調整

新系統采用的ACS500數據采集器，目前支持的信道包括:VHF、SMS、透明信道、GPRS MODEM、CDMA MODEM以及北斗。該系統采用雙信道傳輸方式，以GPRS MODEM為主信道，北斗為備用信道。極大地避免了新疆惡劣氣候對數據傳輸的影響，為精確、科學的調度提供了更加準確的數據保障。

GPRS無線傳輸裝置選用工業級低功耗DT4100 GPRS DTU。該產品具有極低的在線空閑功耗（小于2mA），只有目前市場主流產品的1/10～1/5，工作溫度范圍寬（-40～＋85℃），因此可以在極其惡劣的環境條件下應用。北斗采用了國星終端，由于衛星傳輸功率較大，所以為備用信道，當GPRS傳輸不暢的情況下啟動。

3.5系統軟件的使用

3.5.1伊河水調自動化系統

目前該系統軟件為試用階段，主界面包括:系統信息、流域水情、實時監測、報表系統、數據查詢等功能。后期將逐步增加洪水預報、防洪調度、長短期發電計劃和數據整編與分析管理等功能。

3.5.2ACS500數據采集器調試軟件

ACS500數據采集器調試軟件主要包括:數據顯示、狀態信息、系統設置、系統測試和增強功能。配置的參數分為總體參數、傳感器參數、遠程通信參數3個部分。其中總體參數主要涉及定時工作間隔等和時間相關的一些參數；而傳感器參數則是包含傳感器接口定義、傳感器基值、測量間隔等和傳感器測量與處理相關的一些參數；遠程通信參數則是包含通信設備類型、串口速率、通信協議等相關參數。

4　系統改造前景建議

a.建立與上游水庫的聯系機制，提高短期預報精度。

b.調整、優化站網布設，增加地理信息系統（GIS）和遙感（RS）技術應用，提高中長期水文預報精度。

伊河水調自動化系統測站主要為改建原恰甫其海水情自動測報系統測站，目前該站網只能較為精確地完成16h左右的短期水文預報，究其原因主要為缺少較高海拔的水文氣象資料，無法掌握融雪徑流變化規律，而融雪徑流的大小，主要取決于高海拔地區積雪量的多寡和融雪季節氣溫的高低。

以SRM冰雪融水徑流模型為例，日氣溫、日降水和流域積雪覆蓋率是模型的3個基本的輸入變量［6］。因此建議增加高海拔地區積雪、氣溫站，同時應用地理信息系統（GIS）和遙感（RS）技術收集高寒山區積雪水文特性、融雪消融規律，積累形成長系列的基礎數據，為建立融雪、融冰和土壤凍融過程的分布式徑流模型以及確定融雪徑流模型參數提供準確的參考依據，從而提供較為精確的中長期水文預報。■

參考文獻

［1］ 黃建國，孫福殿，劉義，等.無線水情測報系統的研制應用［J］.水利建設與管理，2010（8）:64-66.

［2］ 韓艷紅.烏魯瓦提水利樞紐水情信息監測系統的建設與完善［J］.水利建設與管理，2011（5）:56-57.

［3］ 袁雪蓮.超短波在觀音閣水情測報中的適用性研究［J］.中國水能及電氣化，2014（6）:48-50，30.

［4］ 李旨強.新疆恰甫其海水利樞紐工程臨時小斷面度汛實踐［J］.水利建設與管理，2013（9）:71-73.

［5］ 楊德麗.恰甫其海水利樞紐工程水土保持設施建設及防治效果［J］.水利建設與管理，2012（2）:82-84.

［6］ 陳香香，張斌，潘華煒，等.淮河入海水道二期工程堤防穩定計算分析［J］.水利建設與管理，2013（1）: 29-30.

DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.O16

Reconstruction of Xinjiang Qiafuqihaiwater situation automatic telemetry system

ZHANG Peng
（Xinjiang Ili River Basin DeveloPment and Construction Administration，Urumqi830000，China）

Abstract：In the paper，defects of software and hardware function in the origina1 te1emetry system as we11 as operation defects of u1trashort wave transmission mode are ana1yzed according to operation and management experience of origina1 Qiapuqihaiwater situation automatic te1emetry system for 11 years.Construction and operation status of new te1emetry system after reconstruction are overviewed，and reconstruction suggestions are proposed.

Key words：Qiafuqihai；water condition te1emetry system；system reconstruction

中圖分類號：TV123

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774（2016）02-0058-03