【摘要】呼圖壁河流域灌區(qū)水情自動采集系統(tǒng)的應用包括傳感器技術(shù)，電源選用，軟件等多項技術(shù)。這些技術(shù)的應用實現(xiàn)全面準確的收集雨水情信息，改變了以往僅靠人工測量水情數(shù)據(jù)的落后狀況，水情數(shù)據(jù)采集的時效性和準確性達到有效保障，為準確地作出洪水預報，發(fā)揮了可靠作用，滿足了呼圖壁河灌區(qū)防洪度汛和優(yōu)化調(diào)度的需要。

【關(guān)鍵詞】水情；自動采集；水利信息化

1、灌區(qū)基本情況

呼圖壁河發(fā)源于天山主脊喀拉烏成山，是一條以冰雪消融、降水、山泉為水源的混合補給型山溪性內(nèi)陸河，位于天山中段北麓，準噶爾盆地南緣，多年平均徑流量4.38億立方米?？傞L258公里，流域總面積為10254.68平方公里，是新疆昌吉州呼圖壁縣、農(nóng)六師芳草湖總場、一零六團、一零五團和畜牧廳種牛場農(nóng)業(yè)灌溉用水的主要河流，灌區(qū)實有灌溉面積130萬畝。呼圖壁河流域主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有重要的防洪任務。掌握流域內(nèi)水位、庫容、閘位及引水渠、溢水渠水位、流量等信息對合理引、輸、配水來說非常重要。

2、水情自動采集系統(tǒng)組成

2.1 水情自動化采集系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.1 系統(tǒng)組成。系統(tǒng)設一個中心站即呼圖壁河流域管理處，下設分中心分別為一閘、二閘、三閘、芨芨壩，13個遙測站分別為渠首雨量站、青年總干渠、一閘下泄、東方紅渠、二閘下泄、東二支渠、西一支、三閘下泄、奶牛場支渠、芨芨壩西河、芨芨壩東河、大海子水庫壩上、大海子水庫壩下組成。

2.1.2 水情自動化采集系統(tǒng)的組成包括多種設備。一般來說主要的設備有水位傳感器、降雨量測試器、遙測站、通信設備和中心計算機系統(tǒng)等。在系統(tǒng)中遙測站通過傳感器自動實時對水位進行采集，通過無線通信裝置向中心計算機系統(tǒng)發(fā)送水情報告，最終通過中心計算機系統(tǒng)對所接收的水情數(shù)據(jù)進行具體的分析和預警。

2.2 遙測采集子系統(tǒng)。遙測數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由遙測數(shù)據(jù)采集遙測儀、傳感器、通信設備、太陽能電池板、蓄電池等組成，完成數(shù)據(jù)實時采集與傳輸。工作流程見圖1。

在水情自動采集系統(tǒng)中，通過無線通信方式把遙測站點的數(shù)據(jù)傳送到中心站的系統(tǒng)主機，主機通過對接收到的各個遙測站點的數(shù)據(jù)進行分析后，給出決策，工作人員在監(jiān)測控制中心室內(nèi)的計算機上就可實時監(jiān)控運行狀況，為管理部門科學調(diào)度洪水、最大限度地發(fā)揮水庫的防洪減災和興利效益提供科學依據(jù)和技術(shù)支持。

3、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 硬件部分的采集終端，傳感器的選用。采集終端直接決定水位采集數(shù)據(jù)是否準確。傳感器是測站遙測設備重要組成部分，每一個遙測網(wǎng)的建立，最關(guān)心的就是雨量和水位等水文數(shù)據(jù)。傳感器的精度，很大程度上決定了所收集數(shù)據(jù)的精度，因此傳感器的選擇至關(guān)重要?，F(xiàn)用的水位傳感器較多的是浮子式水位計，分辨率為1cm，浮子和重錘平衡，在水位上漲時由浮子帶動鋼絲，帶動編碼盤轉(zhuǎn)動。這種水位傳感器安裝時需要修建水位井，編碼盤多用機械式編碼。還可以用超聲波或壓力式水位傳感器，適用無水位測井的站點，這兩種模擬量水位傳感器，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換很容易接到終端機上。

3.2 合理配備電源。可靠電源系統(tǒng)是遙測站正常工作的保證。早期遙測設備運行中，往往由于電源故障或供電不足造成終端機工作不正常，數(shù)據(jù)丟失，在遙測站應避免用交流電，因為很多地區(qū)，尤其是偏遠地區(qū)的交流電不能保證可靠供應，這會造成遙測站不能正常工作。交流電網(wǎng)又是引入雷擊的主要途徑?，F(xiàn)在遙測站使用太陽能電池板和蓄電池直流供電。自報式遙測站耗電很小，值守電流小于50μA，所以遙測站電源依靠6W太陽能電池板充電，免維護密封鉛酸蓄電池供電。為保證充電安全，在太陽能電池板和蓄電池之間加有充電保護電路。

3.3 軟件部分，應用軟件的可操作性。系統(tǒng)應用軟件經(jīng)過幾次增改，操作功能逐步趨于完善，能夠自動接收遙測站的水文數(shù)據(jù)，如雨量、水位等，自動生成原始數(shù)據(jù)文件，對接收的數(shù)據(jù)處理后可生成報表。同時，具有強大的圖形顯示功能，使用戶能更直觀地了解遙測站的狀態(tài)，如水位的實時動態(tài)顯示等。當遙測站采集到數(shù)據(jù)判定是有變化的數(shù)據(jù)則實時發(fā)送，如判定數(shù)據(jù)沒變化則10分鐘一次。應用軟件的可操作性需滿足水管工作的實際要求。

4、系統(tǒng)改造

于2005年對遙測系統(tǒng)的軟件和硬件進行全面改造，通過對水位井的改進，由原單管井改為目前的雙管井，大大改善和緩解了井內(nèi)的浪涌現(xiàn)象，使水位數(shù)據(jù)的傳導輸更加準確。2005年抽調(diào)專人負責成立測流小組，經(jīng)過歷時一個多月的時間，規(guī)范了各測站測流斷面水尺，重新率定了各遙測站測流斷面水位—流量關(guān)系曲線，為呼圖壁河流域灌區(qū)水情自動采集系統(tǒng)的全面運行奠定了堅實的基礎，系統(tǒng)運行不斷完善，先后對系統(tǒng)軟件進行大改進，通過改進，增強了軟件的可操作性，使軟件與實際工作結(jié)合性更強，引輸水調(diào)度信息實現(xiàn)了實時遠程傳輸、控制。

5、結(jié)語

水情自動化采集系統(tǒng)經(jīng)過改造升級后運行至今，達到了設計要求，取得了大量的實驗、分析資料，減少了人工錄入、校對等人工操作環(huán)節(jié)，大大提高了水文資料的質(zhì)量，防洪、供水調(diào)度工作更加科學，管理水平得到大大提高，真正起到指導實際灌區(qū)作用，顯著提高了水資源科學調(diào)度及水利管理現(xiàn)代化管理水平。

參考文獻：

[1]鐘慧娟.水電站中水情水調(diào)自動化遙測系統(tǒng)的應用[J].江西建材，2014，（17）.