張建國(guó)

（沈陽(yáng)市水利局，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

渾河閘水情自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

張建國(guó)

（沈陽(yáng)市水利局，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

通過(guò)對(duì)水情自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)在渾河閘的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)的采集設(shè)備、水情軟件，以及其他配套設(shè)施建設(shè)等方面進(jìn)行歸納總結(jié)，重點(diǎn)介紹水情自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)的應(yīng)用。研究表明:本成果的最大特點(diǎn)是可為城市內(nèi)河控制樞紐的聯(lián)合調(diào)度提供快速、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，應(yīng)用該系統(tǒng)妥善解決了渾河閘上游水情遙測(cè)問(wèn)題，為樞紐的運(yùn)行管理帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

渾河閘；水情遙測(cè)；聯(lián)合調(diào)度

我國(guó)的防洪重點(diǎn)在水庫(kù)，難點(diǎn)在河道，其中城市防洪是防洪減災(zāi)領(lǐng)域中的重中之重，一個(gè)城市的內(nèi)河防洪安全決定著這座城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前景。目前城市內(nèi)河為了景觀用水和生態(tài)用水，在河道上修建了諸多橡膠壩和調(diào)節(jié)閘，從而達(dá)到攔蓄洪水的目的。那么，調(diào)節(jié)閘如何調(diào)度，即能保證防洪的安全，又能保證生態(tài)用水效益的最大化，就成了流域管理部門所關(guān)心的。調(diào)度的前提就是如何快速、準(zhǔn)確地獲取閘門上游各斷面的水位變化情況，然后為閘門調(diào)度提供一個(gè)預(yù)先調(diào)度的依據(jù)。因此全流域水情遙測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)就成了城市內(nèi)河聯(lián)合調(diào)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(kù)下游渾河沈陽(yáng)城市段下游段。渾河閘工程主體由攔河閘、渾沙、渾蒲進(jìn)水閘三大部分組成。渾河閘樞紐工程等別為Ⅰ等，規(guī)模為大（1）型，其相應(yīng)的主要水工建筑物為1級(jí)。主要水工建筑物有渾沙進(jìn)水閘、渾蒲進(jìn)水閘和攔河閘等。本系統(tǒng)覆蓋了大伙房～渾河閘區(qū)間，布設(shè)遙測(cè)水位站 6個(gè)，布設(shè)地點(diǎn)主要包括橡膠壩及較大支流河口，遙測(cè)水位站的具體布設(shè)情況見表1。

2 系統(tǒng)建設(shè)原則與功能

堅(jiān)持“安全、可靠、實(shí)用、先進(jìn)、開放”和遵循“統(tǒng)籌兼顧”的原則，系統(tǒng)建設(shè)既要滿足近期要求，又要適應(yīng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，確保安全生產(chǎn)需要。實(shí)行總體規(guī)劃、分級(jí)控制、互留接口、信息共享，使系統(tǒng)便于管理和維護(hù)。系統(tǒng)的安全可靠、抗干擾性能應(yīng)滿足《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范》。

系統(tǒng)主要功能如下：

（1）能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)地采集水位數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS移動(dòng)通信信道將水情信息傳送到大伙房水庫(kù)管理局及渾河閘管理處，并具有現(xiàn)場(chǎng)顯示和人工置數(shù)功能。

（2）中心站主機(jī)對(duì)原始資料有采集功能，并能對(duì)這些資料進(jìn)行處理、檢索和糾錯(cuò)。根據(jù)系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，做洪水預(yù)報(bào)，并顯示打印和繪制各類水文圖表。同時(shí)還具有水文要素超限和事故報(bào)警、鍵盤輸入資料以及向外傳送水情信息的功能，并根據(jù)各站狀態(tài)信號(hào)判斷各站工作情況。

（3）系統(tǒng)能持續(xù)工作，特別是在暴雨、洪水等惡劣天氣條件下能穩(wěn)定可靠工作。

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

（5）測(cè)報(bào)站具備測(cè)試功能。

3 采集設(shè)備與水情系統(tǒng)軟件

3.1 采集設(shè)備

本系統(tǒng)遙測(cè)水位站主要由傳感器（壓力式水位計(jì)）、遙測(cè)終端機(jī)、GPRS模塊（帶 SIM卡）、太陽(yáng)能電源、蓄電池和配套的各種插件等設(shè)備組成。

表1 渾河閘水情遙測(cè)水位站情況表

3.2 水情系統(tǒng)軟件

該軟件主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各種來(lái)源數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)采集，從遙測(cè)站取得遙測(cè)的原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠完成超短波、短信、衛(wèi)星等多種通信采集方式。根據(jù)不同的應(yīng)用需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。主要功能如下：

（1）實(shí)時(shí)接收遙測(cè)站的水情數(shù)據(jù)。

（2）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到定時(shí)數(shù)據(jù)處理，分別對(duì)不同的遙測(cè)數(shù)據(jù)量采用相應(yīng)的正確性校驗(yàn)方法，對(duì)采集數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行校驗(yàn)、合理性檢查、糾錯(cuò)等處理，并自動(dòng)分類存入本地實(shí)時(shí)工程數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到時(shí)段歷史數(shù)據(jù)的處理，如從實(shí)時(shí)水位、流量、雨量數(shù)據(jù)中，分別提取出時(shí)段、日的開始點(diǎn)、平均值、最大值、最小值及其發(fā)生時(shí)間等特征量，作為歷史數(shù)據(jù)存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

（4）根據(jù)水位流量關(guān)系曲線，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從水位到流量的實(shí)時(shí)計(jì)算。

（5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)文（立即數(shù)）自動(dòng)分類存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

（6）報(bào)表功能：計(jì)算、顯示、打印時(shí)段雨情、水情綜合統(tǒng)計(jì)報(bào)表、水情日?qǐng)?bào)表、水情月報(bào)表、調(diào)度日?qǐng)?bào)表、調(diào)度月報(bào)表，雨量水位特征統(tǒng)計(jì)表、各種匯編、整編報(bào)表，以及水庫(kù)管理及防汛部門規(guī)定的多種報(bào)表。使用系統(tǒng)提供的報(bào)表編輯工具，根據(jù)自己需要，可做出各種新的報(bào)表，無(wú)須編程。

（7）通過(guò)人機(jī)對(duì)話方式按多種條件、多種方式查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種靜態(tài)資料、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、檢索告警記錄、立即數(shù)等信息，并可以進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、比較、分析、綜合查詢。查詢的數(shù)據(jù)信息可打印輸出。

（8）具有系統(tǒng)設(shè)置功能，包括遙測(cè)站號(hào)、站名、站類別、水位基值等設(shè)置；水文信息報(bào)警門限的設(shè)置等。該功能設(shè)置只能通過(guò)中心站的數(shù)據(jù)接收軟件實(shí)現(xiàn)，分中心站數(shù)據(jù)接收軟件不能實(shí)現(xiàn)該功能。

（9）接口：由于數(shù)據(jù)采集處理軟件僅負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與處理，因此要求為預(yù)報(bào)調(diào)度軟件提供開放、可靠的數(shù)據(jù)接口。

（10）大伙房水庫(kù)中心站接收渾河閘水文數(shù)據(jù)后，應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)整編，形成統(tǒng)一報(bào)表；渾河閘管理處通過(guò)遼寧水利信息網(wǎng)獲取大伙房水庫(kù)水文數(shù)據(jù)并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)整編，形成統(tǒng)一報(bào)表，為洪水預(yù)報(bào)方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。分析界面如圖 1、2所示。

圖1 實(shí)時(shí)查詢界面

圖2 歷史查詢界面

4 其他配套設(shè)施

（1）電源要求。遙測(cè)站使用太陽(yáng)能電池與蓄電池組合構(gòu)成浮充供電系統(tǒng)。在日照期該系統(tǒng)給蓄電池充電，在夜間就使用蓄電池所存 儲(chǔ)的電能。鉛酸全密封蓄電池具有良好的低溫特性和過(guò)量充電特性，而且免維護(hù)。為保證最長(zhǎng)連續(xù) 7日無(wú)日照期間也能供電，所有遙測(cè)水位站均按低功耗要求設(shè)計(jì)，蓄電池配太陽(yáng)能極板浮充充電。太陽(yáng)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(shè)備電源由UPS提供。

（2）防雷接地設(shè)計(jì)。按規(guī)范要求，對(duì)各測(cè)站、中心站作好防雷接地設(shè)計(jì)，使通訊設(shè)備在雷雨天可靠運(yùn)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(wǎng)感應(yīng)來(lái)的雷擊信號(hào)和干擾信號(hào)旁路掉。要求中心站接地電阻不大于1Ω。建設(shè)防雷系統(tǒng)，凡可能漏電傷人或易受雷擊的儀器設(shè)備、電器及建筑物均設(shè)置接地與避雷裝置。在負(fù)責(zé)做好避雷裝置的采購(gòu)、安裝、管理和維修的同時(shí)，建立定期檢查制度，同時(shí)結(jié)合工程避雷，形成功能強(qiáng)大的避雷體系。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，水位計(jì)多處于野外環(huán)境，監(jiān)測(cè)設(shè)備受雷擊危害性比較大，本系統(tǒng)采用設(shè)置多級(jí)的防雷設(shè)備和建設(shè)良好的接地體等手段，同時(shí)從切斷雷電傳輸通道和疏導(dǎo)泄放雷電流兩方面入手，最大限度地減小雷電對(duì)系統(tǒng)的危害。防雷設(shè)備選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備，保證防雷設(shè)備質(zhì)量。

（3）土建的基本要求。壓力式水位計(jì)的安裝位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查勘后確定，水位計(jì)的安裝應(yīng)盡量借助已有的建筑或地物，壓力式水位計(jì)應(yīng)安裝在保護(hù)管內(nèi)，法拉第筒安裝應(yīng)滿足規(guī)范要求。

［1］酈能惠.土石壩安全監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

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

［3］顧慰慈.滲流計(jì)算原理及應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)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(guó)（1981年—），男，工程師。

遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)公關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目：遼寧省防汛調(diào)度管理系統(tǒng)研究（2011216001）