白振華

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)介紹

水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)是為適應(yīng)江河、水庫(kù)、水電站、城鎮(zhèn)等防洪調(diào)度的需要，逐步實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)代化管理目標(biāo)，采用現(xiàn)代化科技對(duì)水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理及預(yù)報(bào)的自動(dòng)化技術(shù)，是有效解決江河流域及水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度及水資源綜合利用的先進(jìn)手段。

水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)明確要求，將水文數(shù)據(jù)在站存儲(chǔ)和自動(dòng)傳輸列為系統(tǒng)建設(shè)的必備內(nèi)容?！端淖詣?dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定固態(tài)存儲(chǔ)器主要用于按時(shí)序記錄所連接傳感器采集的參數(shù)值，再通過(guò)不同途徑讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，供資料整編使用。遙測(cè)終端機(jī)用于完成被測(cè)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示和傳輸控制，并通過(guò)通信設(shè)備與信道完成數(shù)據(jù)傳輸。按照規(guī)定，固態(tài)存儲(chǔ)器和遙測(cè)終端機(jī)用于自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)有以下三種應(yīng)用方式：第一種是雨量傳感器分別連接固態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遙測(cè)終端機(jī)發(fā)報(bào)；第二種是雨量傳感器連接固態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后再連接到遙測(cè)終端機(jī)發(fā)報(bào)；第三種是雨量傳感器連接帶有存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和發(fā)報(bào)。

近年來(lái)，隨著水文信息化的不斷發(fā)展，逐步引入了遙測(cè)終端機(jī)與固態(tài)存儲(chǔ)相結(jié)合的技術(shù)，通過(guò)技術(shù)整合向第三種連接方式轉(zhuǎn)變。國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程、山洪災(zāi)害預(yù)警工程等水情自動(dòng)測(cè)報(bào)項(xiàng)目都采用了第三種應(yīng)用方式，即遙測(cè)和存儲(chǔ)一體化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、長(zhǎng)期自記、固態(tài)存儲(chǔ)和數(shù)字化自動(dòng)傳輸，提高觀測(cè)精度和時(shí)效性，對(duì)沒(méi)有自動(dòng)采集的信息通過(guò)人工置數(shù)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，系統(tǒng)應(yīng)滿足20 min內(nèi)完成一次全系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的要求。

2 雨量站現(xiàn)狀

目前，我國(guó)仍有眾多早期建設(shè)的雨量站處在人工或半自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)，雨量采集普遍使用只有采集、存儲(chǔ)、顯示功能的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，在信息傳輸上缺少采集點(diǎn)向各中心傳輸?shù)氖侄?，讀取數(shù)據(jù)需要耗費(fèi)大量的人力、物力，而且資料的時(shí)效性也較差，不能發(fā)送人工置數(shù)，不能很好地滿足水文資料收集、洪水預(yù)報(bào)、防洪指揮決策等工作的需要，嚴(yán)重阻礙了水文事業(yè)的發(fā)展和水文服務(wù)水平的提升。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)水文信息采集精度和信息傳輸?shù)臅r(shí)效性要求越來(lái)越高，為適應(yīng)新時(shí)期水文發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施和設(shè)備開(kāi)始向自動(dòng)化方向發(fā)展。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)主體由信息采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和綜合軟件系統(tǒng)組成，由兩級(jí)或兩級(jí)以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。系統(tǒng)建成后，可改善全省轄區(qū)內(nèi)水文數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，縮短水文數(shù)據(jù)的匯集和預(yù)報(bào)調(diào)度作業(yè)所需時(shí)間，增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集和處理的可靠性，增加系統(tǒng)洪水預(yù)警預(yù)報(bào)的時(shí)效性。

隨著水文信息化的日益發(fā)展，逐步把早期建設(shè)的雨量站改造成滿足水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的雨量站。改造和新建雨量站后實(shí)現(xiàn)雨量、水位（可擴(kuò)展）信息的自動(dòng)采集、固態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)字化自動(dòng)傳輸至站房，對(duì)其他沒(méi)有自動(dòng)采集的水文信息，利用標(biāo)準(zhǔn)水情編碼通過(guò)人工采集并置數(shù)進(jìn)行數(shù)字化自動(dòng)傳輸，各中心系統(tǒng)通過(guò)建設(shè)報(bào)汛通信接收系統(tǒng)，利用GSM/GPRS通訊信道完成本中心內(nèi)的水情數(shù)據(jù)采集、規(guī)范化處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)所有報(bào)汛站信息在20 min內(nèi)準(zhǔn)確傳到各水情中心，30 min內(nèi)傳至國(guó)家防辦；建設(shè)實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行水情信息查詢服務(wù)，建立遙測(cè)信息庫(kù)，保存遙測(cè)站的落地信息；開(kāi)發(fā)各種專用軟件管理、傳輸各類信息，滿足水文資料整編、決策要求及遠(yuǎn)程管理測(cè)站。

4 改造方案比選

早期建設(shè)的雨量站采用固態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和顯示，存在缺少通訊機(jī)制、時(shí)效性差、設(shè)備老化、存儲(chǔ)量小、讀取數(shù)據(jù)不方便等問(wèn)題，不能滿足現(xiàn)行需要，設(shè)備更新?lián)Q代勢(shì)在必行。針對(duì)這部分雨量站的改造，根據(jù)《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)》規(guī)定以及改造投資費(fèi)用決定共有兩種方案進(jìn)行比選。

方案一：改造為本地固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備與遙測(cè)終端設(shè)備。對(duì)已建雨量站的固態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)備改造主要是在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)發(fā)送、管理等工作機(jī)制以及配置通訊模塊實(shí)現(xiàn)雨量信息的自動(dòng)采集、固態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)字化自動(dòng)傳輸?？紤]到投資限制，仍采用測(cè)站原有的固態(tài)存儲(chǔ)器、翻斗式雨量計(jì)和供電設(shè)備，擴(kuò)充電池容量，新購(gòu)置遙測(cè)終端模塊、通訊模塊。按照固態(tài)存儲(chǔ)器和遙測(cè)終端機(jī)用于自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的第一、二種進(jìn)行應(yīng)用。

優(yōu)點(diǎn)：該方案暫時(shí)實(shí)現(xiàn)了水雨情數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程傳輸，無(wú)需重新配置固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，節(jié)省了改造費(fèi)用。缺點(diǎn)：固態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)備老化、存儲(chǔ)容量較小，需考慮改造費(fèi)用，且固態(tài)存儲(chǔ)器功能單一，硬件設(shè)計(jì)上與增加的設(shè)備之間兼容性差會(huì)導(dǎo)致功耗增加、運(yùn)行不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

方案二：改造為帶固態(tài)存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端設(shè)備。按照固態(tài)存儲(chǔ)器和遙測(cè)終端機(jī)用于自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的第三種進(jìn)行應(yīng)用，改造為帶固態(tài)存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)雨量信息的自動(dòng)采集、人工置數(shù)、固態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)字化自動(dòng)傳輸?？紤]到投資限制，只采用測(cè)站原有的翻斗式雨量計(jì)和供電設(shè)備，擴(kuò)充電池容量，新購(gòu)置帶固態(tài)存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端機(jī)、通訊模塊。

優(yōu)點(diǎn)：該方案采用遙測(cè)、存儲(chǔ)于一體的設(shè)計(jì)，工業(yè)級(jí)高、可靠性高、芯片功耗低，SMT生產(chǎn)工藝和模塊化設(shè)計(jì)有利于運(yùn)行穩(wěn)定；大容量存儲(chǔ)；支持現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程設(shè)置功能；支持遠(yuǎn)程診斷及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)下載；具有測(cè)試選擇開(kāi)關(guān)；可擴(kuò)展水位、流量數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)和自動(dòng)傳輸功能。缺點(diǎn)：只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的時(shí)段雨量或者累計(jì)雨量查詢；需一次性投入帶固態(tài)存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端機(jī)改造費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

在改造投資方面，短期來(lái)看，方案一改造投資少于方案二，從長(zhǎng)期看，方案一仍需要再次改造，投資多于方案二；在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性方面，方案二穩(wěn)定性優(yōu)于方案一，且設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理，符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，推薦使用方案二，即改造為帶固態(tài)存儲(chǔ)功能的遙測(cè)終端設(shè)備。