黃文勇，孫 強(qiáng)，尚春旭，鄒建飛

（遼寧省石佛寺水庫工程建設(shè)管理局，遼寧 沈陽 110129）

1 系統(tǒng)概況

石佛寺水庫水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)對石佛寺水庫上下游區(qū)域內(nèi)26處降雨量、5個(gè)水庫壩上水位、5個(gè)水庫壩下水位、6個(gè)河道斷面水位、4個(gè)水文站蒸發(fā)量、1個(gè)水庫蒸發(fā)量、3座水庫溢洪道閘位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)采用超短波和北斗天鴻衛(wèi)星混合組網(wǎng)方式完成對各個(gè)測站雨量、水位等數(shù)據(jù)的傳輸。該系統(tǒng)建設(shè)1個(gè)中心站，1個(gè)超短波中繼站，15個(gè)雨量站，6個(gè)河道水文站，5個(gè)水庫站。

2 洪水預(yù)報(bào)軟件

2.1 預(yù)報(bào)軟件

本系統(tǒng)的洪水預(yù)報(bào)方案，是由河海大學(xué)針對遼河石佛寺水庫壩址以上流域情況，專門開發(fā)的洪水預(yù)報(bào)調(diào)度軟件。以水庫壩址為界，依據(jù)遙測站的布設(shè)情況、資料條件和降雨徑流模型計(jì)算的要求，將本區(qū)域分為3個(gè)分區(qū)，即南城子、清河水庫至開原分區(qū)；通江口、開原柴河水庫至鐵嶺分區(qū)；鐵嶺、榛子嶺水庫至石佛寺分區(qū)。由于各分區(qū)之間的地形、下墊面條件、雨洪特性等差異而選用不同的模型參數(shù)。

預(yù)報(bào)軟件選取新安江模型、大伙房模型、混合產(chǎn)流模型進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，自動(dòng)率定模型參數(shù)，并有人機(jī)交互功能，可根據(jù)實(shí)際情況修改參數(shù)參量。

2.2 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件是水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、處理、顯示、洪水預(yù)報(bào)、調(diào)洪演算等。系統(tǒng)接收軟件負(fù)責(zé)接收各遙測站數(shù)據(jù)、自動(dòng)生成原始數(shù)據(jù)文件、動(dòng)態(tài)雨水情顯示、日旬月水情報(bào)表，原始數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)及報(bào)警等功能。數(shù)據(jù)處理、洪水預(yù)報(bào)和調(diào)洪軟件，具有界面清晰、操作簡便等特點(diǎn)；可迅速完成數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行降雨徑流預(yù)報(bào)、洪水假想預(yù)報(bào)，同時(shí)根據(jù)預(yù)報(bào)洪水過程按照調(diào)洪原則進(jìn)行調(diào)洪演算，計(jì)算壩前最高水位和出庫流量。各種水雨情信息可通過圖形演示和打印輸出。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 數(shù)據(jù)采集、通信和存儲(chǔ)

雨量、水位由數(shù)據(jù)采集器按照設(shè)定的間隔自動(dòng)采集，測量結(jié)果通過相應(yīng)的通信信道向中心站自動(dòng)發(fā)送。人工觀測數(shù)據(jù)可通過人工置數(shù)裝置傳送給數(shù)據(jù)采集器并發(fā)回中心站。傳感器數(shù)據(jù)支持定時(shí)自報(bào)、過閾值報(bào)。雨量、水位等要素采用固態(tài)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)器的容量滿足存儲(chǔ)一年各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄的總和，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以現(xiàn)場下載。

3.2 工作參數(shù)設(shè)置

現(xiàn)場可對遙測站工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，修改工作參數(shù)無需重啟系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。超短波遙測站工作參數(shù)可在中心站進(jìn)行設(shè)置，無需到現(xiàn)場，不僅節(jié)省了時(shí)間，也節(jié)省了很多費(fèi)用。

3.3 工作體制

工作體制采用自報(bào)式確認(rèn)式，屬于自報(bào)式工作體制。它有利于提高系統(tǒng)的可靠性，遙測站在沒有收到中心站的確認(rèn)信心前會(huì)一直發(fā)送數(shù)據(jù)，最多發(fā)送3次。具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、編碼精煉、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)頻率為國家無線電委員會(huì)規(guī)定的水文專用頻率。中繼站采用數(shù)據(jù)再生技術(shù)，中繼站和所有超短波遙測站只用一個(gè)頻率，中繼站上下行頻率復(fù)用，而且有人管理，信道條件良好。衛(wèi)星通訊采用北斗天鴻衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，采用衛(wèi)星通訊的遙測站使用60s卡發(fā)送數(shù)據(jù)。經(jīng)過對試運(yùn)行資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，各測站對中心站的信道冗余量大于或等于12db，系統(tǒng)的信號(hào)溝通率大于或等于99%，誤碼率不大于10-8,符合水文測報(bào)規(guī)范的要求。

3.4 設(shè)備配置及功能

（1）配置。系統(tǒng)遙測站由雨量傳感器、水位傳感器、閘位傳感器、遙測終端機(jī)、超短波電臺(tái)、天線、太陽能電源供電系統(tǒng)組成。根據(jù)現(xiàn)場水位站的條件，水文遙測站選用了黃委HW-1000C型非接觸超聲波水位計(jì)，水庫水文站壩上和壩下水位采用美國WL400壓力式水位計(jì)。測量控制板選用了北京微瑪特科技有限公司開發(fā)的SMARTDATE-2000F型數(shù)據(jù)采集器。電路板之間采用總線方式連接，電路板、通信機(jī)和蓄電池全部置于防水、防腐蝕的密閉不銹鋼桶式機(jī)箱內(nèi)。內(nèi)部電路通過機(jī)箱頂部面板防水航空接插件或射頻接插件與外部設(shè)備（傳感器、天線等）連接。

（2）功能。SMARTDATE-2000F水文自動(dòng)監(jiān)測終端機(jī)是基于先進(jìn)的嵌入式微處理器的多功能數(shù)據(jù)采集器，負(fù)責(zé)完成遙測站的各項(xiàng)功能。測量控制板平時(shí)處于低耗電狀態(tài)，正常工作時(shí)，負(fù)責(zé)對浮子式水位計(jì)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，定時(shí)啟動(dòng)測量，完成數(shù)據(jù)發(fā)送前的編碼及一次調(diào)制。遙測站的工作方式可選用定時(shí)報(bào)、實(shí)時(shí)報(bào)等。遙測站的設(shè)置較為方便，通過便攜計(jì)算機(jī)或者掌上電腦（PDA）的設(shè)置軟件，可完成各項(xiàng)功能的設(shè)置。雨量遙測站在降雨過程中自動(dòng)采集降雨信息，水位遙測站按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔或水位的變化量，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)測量并向中心站發(fā)送數(shù)據(jù)。

（3）中心站配置及功能。系統(tǒng)中心站包括無線接收機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、在線不間斷供電電源、隔離變壓器等；服務(wù)器上除安裝了微瑪特科技有限公司開發(fā)的應(yīng)用軟件外，還安裝了SQlserver 2000，office2003等應(yīng)用軟件；客戶端軟件可安裝在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，對服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、顯示。

中心站接收各遙測站發(fā)來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行譯碼后將其存儲(chǔ)到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；可對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、存貯、顯示等功能，處理后的數(shù)據(jù)寫入本地服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫中，并支持向上位計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送與資源共享；應(yīng)用軟件可同時(shí)在服務(wù)器/客戶端動(dòng)態(tài)反映水庫的實(shí)時(shí)水情狀況，且操作方便、直觀。

4 系統(tǒng)優(yōu)化

通過對系統(tǒng)初期運(yùn)行數(shù)據(jù)的比對和分析，發(fā)現(xiàn)個(gè)別測站的暢通率比較低，運(yùn)行不穩(wěn)定。經(jīng)過現(xiàn)場查看和數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合信道測試，發(fā)現(xiàn)測站由于受地形條件限制，衛(wèi)星在當(dāng)?shù)赝ㄓ嵅焕硐?，所以對少?shù)站的路由、通訊方式進(jìn)行了調(diào)整。經(jīng)過超短波信道測試，并經(jīng)過一段時(shí)間的試用后，暢通率顯著提高，運(yùn)行穩(wěn)定。

[1]姚永熙.水文儀器與水利水文自動(dòng)化[M].南京：河海大學(xué)出版社，2001.

[2]SL 61—2003，水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]羅天翔，張力，李波，等.遼河石佛寺水庫樞紐一期工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].沈陽：遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2001.

[4]龐淑娟，楊海濤.西溝水庫水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)[J].黑龍江水利科技，2005，(4)：132.