澤城水電站水庫水情自動測報系統開發研究

許王峰

(山西澤城西安水電有限公司， 山西 太原 030002)

澤城水電站水庫水情自動測報系統開發研究

許王峰

(山西澤城西安水電有限公司， 山西 太原 030002)

本文以澤城西安水電站水庫水情自動測報系統為研究背景，采用現代化的通信技術及遙測技術,完成雨量、水位等水情信息的實時采集與處理，可以為澤城水庫科學調度及安全度汛提供較實用的方法和手段,從而提高決策精度，提升水庫的防洪效果及管理水平。

水庫； 自動測報； 站網設置； 系統研發

1 引 言

澤城水庫位處清漳河流域，地形起伏，支流眾多，河道縱坡大，洪水來勢急而猛，洪量大而集中，每發洪水都有較大損失，僅20年來已連發兩次大洪水。為了提高水庫管理水平，保證水利設施安全運行，最大限度利用水資源，提高水資源的利用率，發揮工程除害興利的目的，開發澤城水庫水情自動化系統非常必要。

2 研究內容

本文以澤城水庫水情自動測報系統為研究背景，具體涉及該系統硬件設備科學選型、通信信道綜合選擇、水情信息傳輸及組網方式、實用性為基礎的水情自動預報軟件研發等。

3 澤城水庫水情自動測報系統設計要求及系統框架

3.1 水情自動測報系統的設計原則

系統設計考慮澤城水庫特殊的自然地理條件及水文氣象條件，具有典型、先進、性能可靠的特點，同時具有高度的開放性、兼容性和可擴展性；采集設備及通信設備性價比高，具有較強的冗余性；系統組網合理，充分利用流域內現有站網資源及公共基礎設施，盡量靠近鄉鎮和公路沿線，交通方便，便于工作、生活及管理維護。遙測站采用自報/應答兼容工作體制，以很好適應中心站的控制要求。為保證遙測站設備工作的安全及連續性，在有人看管、無人值守的條件下，滿足全天候野外工作的要求。

3.2 水庫水情自動測報系統設計總體方案

a.各項測報設備布置，應結合工程及流域特點，統籌規劃，重點突出，布設的測報設備應滿足水情預報、防洪搶險指揮決策的需要，反映各建筑物的運行狀態。

b.各測報項目統籌兼顧，設置合理，重點體現降雨量及水位測報兩個指標。

c.儀器選型，選用的儀器要保證長期穩定可靠，精度高，觀測方法簡單，主要測報儀器盡量選用技術條件優越的設備。

3.3 系統設計總體框架

澤城水庫水情測報系統由自動雨量監測站及遙測水位、流量站組成。并在澤城水庫和晉中水文局分別設立中心站。遙測雨量站站網范圍涵蓋全流域，并能將水情數據信息自動傳送到澤城水庫二級分中心站及晉中水文局一級中心站，再由水電站數據接收處理中心和晉中水文局會商確定。

系統總體框架祥見圖1。

圖1 系統總體框架

3.4 系統建設目標

澤城水庫水情自動測報系統是通過現代化的信息采集手段與采集技術，通過水文預報，為工程的防洪調度及水資源合理利用提供科學的決策依據，同時最大限度減少暴雨洪水災害損失，確保水庫及下游人民生命財產安全。

3.5 系統站網布設

根據上述原則在壩址上游選取測站布設。流域內水文站主要測站有漳漕、紫羅、楊家峪、蛤蟆灘、松煙等17座雨量站，雨量站位置適中，基本代表水庫以上流域平均降水情況。

具體布設情況見下表。

這下麻煩大了，本小區的車輛都登記過，哪個車子是誰家的，一核對就出來了，上門一堵，想跑也跑不了。但如果是外來的車子，根本就不知道車主是誰，也不知道是來干什么的，更不知道該到哪幢樓哪間房去尋找車主。

水文站及雨量站布設情況表

4 系統工作體制及通信組網設計

4.1 數據流程及工作體制

系統水情信息由雨量、控制點(斷面)水位數據組成，信息源的分布覆蓋主要控制斷面和自動采集點，雨量、水位信息通過PSTN系統或GSM系統短傳到報汛站，報汛站再通過RTU進行存儲、分析，由GPRS通信網絡發送到水庫分中心站及晉中水文局中心站。

4.2 通信組網設計

4.2.1 選擇原則

a.電源系統采用太陽能電源板供電方式，能滿足在連續20天陰雨天氣條件下的正常供電。

b.信息源布局合理，結構簡單，安全可靠性高，便于系統檢修及維護。

c.為保障系統設備安全及工作的連續性，各測站按無人值守有人看管的方式設計，各設備能全天候野外運行。

4.2.2 通信方案

選擇全球移動通信系統GPRS為報汛的主通信信道，遙測終端機(RTU)實現信道設置，RTU自動接收采集設備的信息，利用移動GPRS信道(部分可采用聯通系統)將遙測信息及狀態信息發至水庫中心站， RTU設備應具有人工置數功能，應能響應水庫中心站發來的校時、召測、改變參數等命令，水庫中心站預留與晉中市水文局中心站共享數據的接口；遙測站配備可連續工作的電源系統及安全可靠的避雷接地系統。

5 系統功能及技術指標要求

5.1 系統總體功能

系統建成后可改善澤城水庫流域內水文數據采集、傳輸和處理的效率，縮短水情數據的匯集時間，提高洪水預見期，實現水情信息和工程實施狀態的動態監測和實時報警，最大限度保障水庫下游群眾生命及財產安全。

5.2 系統主要技術指標

系統暢通率：≥99%；系統誤碼率：≤4～10；系統傳輸速率：300bit/s；數據調制方式：FSK；系統設備平均無故障工作時間MTBF≥6300h；系統數據采集時間：≤10min；遙測站在無日照情況下能正常工作20天。

5.3 系統各部分基本組成及配置要求

所有測站和中心站均需設置安全可靠的防雷接地系統，以確保系統設備運行安全。

6 水庫水情自動測報軟件系統結構

6.1 軟件系統

軟件系統采用當今最流行的開發工具Delphi2007和SQL Server2005相結合，使用實時雨水情數據庫和遙測數據庫進行設計，采用面向對象的設計方法進行軟件開發。系統運行可靠，具有標準的數據接口和數據結構，具有豐富的軟件功能以及友好的人機交互界面。

6.2 系統組成

系統設計采取開放性、兼容性、實用性相結合的方式，包括遠程監控子系統、數據分析子系統及數據庫管理子系統三個獨立的子系統。

6.3 遙測站管理與接收子系統

采用GPRS信道，接收和處理所有遙測站的水情上報數據,符合《水情信息編碼標準》(SL 330—2005)。

6.4 數據分析子系統

主要是對遙測數據庫和實時雨水情數據庫中的數據進行查詢、統計、分析，以及報表輸出和數據導出等操作，如圖2所示。

圖2 水位流量過程線

6.5 數據庫管理子系統

數據庫管理子系統是位于用戶與數據庫之間的一個數據管理系統, 數據庫運行和維護由數據庫管理子系統統一管理和控制，用戶可以通過簡單的界面操作實現對數據的查詢、錄入、修改、刪除、導入、導出以及對數據庫的還原和備份等操作，如圖3所示。

圖3 數據查詢界面

中心站要能正確的接收和采集數據，在系統投入使用前，需先進行系統的參數設置。參數設置包括系統參數、中心信息、測站信息、數據字典、水位流量關系和庫容面積曲線。

7 系統防雷接地設計

防雷是一項系統工程，采用等電位連接，涌流光電隔離等技術，將設備所有引出線路同某一個基點做等電位連接，安裝了電源避雷器的系統必須要配套信號系統的累計保護措施，才能真正起到系統的雷擊保護效果。接地導線應該與連至中心接地點的分支相連接，以保證沒有任何其他分支線帶有電流。

8 經驗與建議

a.水庫大壩管理人員對系統軟件的操作及適應有一個漸進過程，因此在系統及軟件交付使用前開展切實有效的培訓，是系統效益得以充分發揮的關鍵，自動化系統經濟效益的體現，還需要良好的售后服務及系統現場操作人員的培訓才可能實現，這一點，需要水庫工程管理單位務必有清醒的認識。

b.如何開發功能更加完善、界面性強、操作簡便、統一編程的實用離線分析軟件,需制定統一的規范,這一問題值得商榷。

c.水庫水情自動測報的最終目的是實現水庫的科學調度及庫區水資源的合理分配。因此,開發適合澤城水庫的水資源優化調度軟件，是實現水資源合理分配的重要環節,應在已開發水庫水情自動測報系統基礎數據的前提下，做進一步完善及應用。

d.澤城水庫水情自動測報系統及洪水預報系統的開發研究，是一項涉及硬件、信息采集及數據分析等方面的系統工程。對于如何確保自動傳感器穩定可靠、提高信道暢通率、提高洪水預報精度及預見期等問題有待在資金保障的前提下做深入的研究及二次研發。

[1] 《中國水力發電工程》編審委員會.中國水力發電工程(工程水文卷)[M].北京：中國電力出版社,2000.

[2] 孫增義.水情自動測報技術基礎及應用[M].北京：中國水利水電出版社,1999.

[3] 張恭肅.洪水預報系統[M].北京：水利電力出版社,1989.

Research on the development of reservoir water regime telemetry system in Zecheng Hydropower Station

XU Wangfeng

(ShaanxiZechengXi’anHydropowerCo.,Ltd.,Taiyuan030002,China)

In the paper, the reservoir water regime telemetry system in Zecheng Hydropower Station is regarded as the research background.Modern communications technology and remote sensing technology are adopted for real time collection and processing of hydrologic data such as rainfall, water level, etc.Practical methods and means can be provided for scientific scheduling and safe flood control in Zecheng Reservoir, thereby improving decision-making precision, and improving flood control effect and management level of the reservoir.

reservoir; telemetry; stations network settings; system research and development

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.018

TV697.2

B

1005-4774(2017)05-0068-04