趙 瑜

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.山西省人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，山西 太原 030002）

1 山西省水庫報汛工作現(xiàn)狀

山西省地處黃土高原，共建有水庫765座，其中大部分水庫建于20世紀50年代，多為“三邊”工程，設計、施工質量沒有保證，很多水庫存在安全隱患。水庫的汛期安全問題，一直是防汛管理部門所關心的重要問題。目前僅有部分大中型水庫建有自動水雨情監(jiān)測系統(tǒng)，且已建成的水雨情自動測報系統(tǒng)并未與防汛部門、水文部門實現(xiàn)信息共享，報訊體系還處于人工觀測上報階段，難以使各級防汛部門實時掌握水庫的水雨情信息，而且在發(fā)生暴雨洪水時，常發(fā)生通信終端擁塞，給水庫調度帶來很大困難，一旦發(fā)生險情難以及時對外報警和組織搶險，嚴重威脅水庫下游人民生命財產安全。只有建立庫區(qū)水位同步實時信息報送、信息共享系統(tǒng)，才能為全省防汛抗旱減災事業(yè)提供必要的保障。

2 國家要求及現(xiàn)有水庫報汛軟件情況

依據(jù)國家防汛抗旱指揮部辦公室國汛〔2012〕10號文件要求，山西省所有?。ㄒ唬┬鸵陨系乃畮欤ê瑤烊荽笥?00萬m3的水電站、淤地壩、尾礦壩）均應及時報送信息，信息報送內容包括水庫水文、蓄水量、入出庫流量、降水量等實時信息以及水庫防洪特征值等基礎信息。報送頻率為“各水庫要做到汛期逐日上報，非汛期逐旬上報，發(fā)生洪水時要加密報送頻次。”

目前山西省具有水庫信息報送任務的大中型水庫312座，其中大型水庫7座，中型水庫56座，小型水庫249座，報送率大中型水庫能夠做到83%，但小型水庫的報送率僅1%，且報送手段仍然停留在人工操作階段，已有的信息報送軟件自動化低、信息處理復雜，已不能滿足現(xiàn)階段的需要。

3 系統(tǒng)設計

3.1 設計目標

系統(tǒng)設計的總體目標為：利用現(xiàn)代化的通信設備，實現(xiàn)全省312座水庫的水位、雨量數(shù)據(jù)自動采集、遠程傳輸、實時處理、數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)檢索等功能。要求實時水情信息能夠在10 min內到達市級防汛部門，20 min內將數(shù)據(jù)審核上報至上級防汛部門，并共享至到省水文局等其他相關部門，滿足防汛指揮調度、水文資料整編預報等目標。

3.2 水庫報汛系統(tǒng)信息上報流程

依據(jù)水庫分級管理機制，該系統(tǒng)信息采集共分為省、市、縣三級，縣級防汛部門接收縣管水庫、村級水庫及其他水庫的水情信息并審核后上報市級防汛部門；市級防汛部門接收縣級防汛部門上報的水情信息及市管水庫水情信息并審核后上報省級防汛部門；省級防汛部門接收市級防汛部門上報的水情信息及省管水庫水情信息，審核無誤后通過水情交換系統(tǒng)同步交換至省水文局，最后由省水文局匯總上報水利部。

3.3 系統(tǒng)架構

3.3.1 系統(tǒng)結構

將水位計、雨量計等計量設備采集到的水庫水位、雨量等數(shù)據(jù)，通過通信設備傳輸處理，自動上傳到系統(tǒng)中，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)檢索等功能，并實現(xiàn)區(qū)縣、市級防汛部門數(shù)據(jù)一致、完整、準確。通過系統(tǒng)接口可將數(shù)據(jù)上報至上級防汛部門，并共享至省水文局等其他相關部門，滿足防汛指揮調度、水文資料整編預報等目標。

3.3.2 信息采集點設計

信息采集點設立于全省312座有報送信息任務的水庫，有自動水雨情測站的水庫利用原有設備，在未建設的水庫新建自動水雨情測報系統(tǒng)；并在上報軟件中增添人工上報功能，滿足自動測報系統(tǒng)出故障時的緊急上報。

3.3.3 水庫自動水雨情測報系統(tǒng)

水庫自動水雨情測報系統(tǒng)主要是應用現(xiàn)代通訊、遙測和計算機技術，完成水庫雨量、水文、閘門狀態(tài)等水文參數(shù)的實時收集和處理傳輸，主要由現(xiàn)場檢測設備（遙測站）、數(shù)據(jù)處理中心站、通信模塊、水庫信息查詢預警軟件組成。

現(xiàn)場檢測設備（遙測站）設計由多個水位計（類型有超聲波水位計、雷達水位計、投入式水位計等）、翻斗式雨量計組成，負責計量水庫的水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理中心站設計設置于各水庫管理中心站的計算機，對收集到的水雨情信息進行處理，計算出水庫流域平均水位、降雨量及各水庫實時出入庫流量，生成實時報文，通過通信信道傳輸至各級防汛部門。要求系統(tǒng)采用定時自報、暴雨加報的工作機制，并可管理各現(xiàn)場檢測設備，實現(xiàn)人工置數(shù)。

通信渠道是構成通信網(wǎng)的主體部分。信道設計原則是保證信號有效、可靠傳輸。防汛通信網(wǎng)應采用雙信道自動切換互為備份的技術，確保水庫水情信息傳輸系統(tǒng)暢通，在系統(tǒng)建設中應當充分利用現(xiàn)有的通信資源，從實際出發(fā)考慮各地的通訊情況。目前山西省主流通信傳輸信道有以下幾種：

有線網(wǎng)絡傳輸：得益于國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程項目和山洪災害預警系統(tǒng)項目的實施，山西省已建立了上聯(lián)水利部、海委；下聯(lián)全省11個市和115個縣的防汛抗旱骨干網(wǎng)絡，長治地區(qū)將骨干網(wǎng)延伸到了轄區(qū)的重點水庫。防汛抗旱骨干網(wǎng)的建設為全省防汛信息傳輸提供了良好的保障，且隨著我國公眾電信網(wǎng)絡基礎設施的迅猛發(fā)展，各水庫連接Internet網(wǎng)絡較為便利，必要時可通過Internet網(wǎng)絡登陸VPN進行信息傳輸。優(yōu)點是電路傳輸速度快、技術成熟、信息傳輸穩(wěn)定、不易受干擾。缺點是防御自然災害的能力低。

無線網(wǎng)絡傳輸：便于施工建設，機動靈活，但對無線移動通訊基站依賴性較大，防御自然災害的能力較低。目前大部分的雨量、水文計均支持GPRS，CDMA，GMS等通信方式。

短波通信是山西省水文無線通訊系統(tǒng)常用的信息傳輸方式之一。優(yōu)點是傳輸距離長，不受地形影響，適用于山區(qū)等無線信號無法覆蓋的地區(qū)。缺點是同頻干擾較為嚴重，信號傳輸效率較低。

近年來，衛(wèi)星通信技術日趨成熟，我國自主開發(fā)的北斗衛(wèi)星以及海事衛(wèi)星系統(tǒng)在水情自動監(jiān)測系統(tǒng)中的應用日趨增多，是未來水情測報的重要發(fā)展方向。優(yōu)點是傳輸質量最好，傳輸距離不受限制，覆蓋面積大，受地形、氣候的影響較小，組網(wǎng)靈活。缺點是普遍價格較為高昂。

因此，在全省312座水庫建立自動測報系統(tǒng)，需因地制宜，根據(jù)地形地貌特征，以公用電信網(wǎng)絡、移動無線通信網(wǎng)絡、省防汛抗旱骨干網(wǎng)絡為主，以短波通信、衛(wèi)星通信為輔，建立完善的通信保障方案。

實時水庫信息查詢預警軟件設計：在省（市、縣）級防汛部門部署實時水庫信息查詢預警軟件，該軟件的主要功能有：建立全?。ㄊ?、縣）水庫基礎信息庫，包括水庫地理位置、經緯度、測站編碼、庫容、汛限水位、壩頂高程、管理情況等水庫相關基礎信息，實現(xiàn)對全省（市、縣）水庫的數(shù)據(jù)化管理。實時接收、翻譯收到的水庫水情報文信息，錄入實時水雨情數(shù)據(jù)庫；提供遠程人工實時數(shù)據(jù)填報功能，以供尚未部署自動水情測報系統(tǒng)的水庫進行人工填報。采用瀏覽器/服務器的開發(fā)模式，各單位操作人員在網(wǎng)絡環(huán)境允許的情況下就可進行數(shù)據(jù)的操作。

歷史數(shù)據(jù)查詢：可供多種方式查詢歷史數(shù)據(jù)，支持形成多種報表進行在線打印，支持生成圖表進行分析，支持數(shù)據(jù)轉發(fā)導出。

預警功能：與短信平臺進行對接，當水庫超汛限水位運行時可以發(fā)短信進行預警。

4 結語

通過實施庫區(qū)水雨情實時報汛信息系統(tǒng)，不僅可以滿足山西省312座水庫的信息報送需求，為全省水文部門提供大量的水文數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，而且可以結合國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程的建設，為防汛抗旱、防災減災提供數(shù)據(jù)支撐。