(長江水利委員會水文局荊江水文水資源勘測局，湖北 荊州 434000)

為滿足水電開發(fā)施工期流域水雨情、工程防汛調(diào)度、運(yùn)營期流域水雨情及水庫調(diào)度等信息收集需求[1]，有必要建設(shè)一定規(guī)模的水情遙測站網(wǎng)以收集水文氣象資料。我國的水文遙測設(shè)備發(fā)展十分迅速，但國外電站規(guī)劃所在地一般都處于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，多為山地或丘陵地帶[2]，如何在國外運(yùn)用遙測站收集水文氣象資料面臨挑戰(zhàn)。本文以巴基斯坦卡洛特(Karot)水電站水情遙測站網(wǎng)為例，著重分析水情遙測站網(wǎng)維護(hù)，以提高數(shù)據(jù)通暢率。

水情遙測站應(yīng)用自動傳感、衛(wèi)星移動通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，完成流域內(nèi)雨量、水位、流量等信息的實時收集、處理和預(yù)報，為防洪度汛和發(fā)電調(diào)度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，以滿足對水電站施工期的水情預(yù)報需要[3]。

1 站網(wǎng)概況

卡洛特水電站是巴基斯坦境內(nèi)吉拉姆河(Jhelum)規(guī)劃的5 個梯級電站中的第四級，壩址處控制流域面積26 700 km2，多年平均流量819 m3/s，多年平均年徑流量258.3億m3。該流域為山區(qū)性河流，河水陡漲陡落較多。

卡洛特壩址以上流域有19個雨量站，5個水位站，另吉拉姆河流域內(nèi)有10個水文站(兼測報雨量)，累計共34個雨量站。平均雨量站網(wǎng)密度約為450 km2/站，該站網(wǎng)采用北斗衛(wèi)星傳輸方式。

建成之初，水情遙測站網(wǎng)數(shù)據(jù)衛(wèi)星通暢率為53%，經(jīng)過維護(hù)與故障診斷，采取有力措施，測站通暢率提高到 95.9%以上。

2 影響站網(wǎng)通暢率的因素

在卡洛特水電站壩址以上流域建立水情遙測站網(wǎng)，站網(wǎng)中衛(wèi)星通暢率是重要指標(biāo)之一，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，影響通暢率的因素有以下幾點。

(1)數(shù)據(jù)接收的中心站。中心站是水情遙測站網(wǎng)的神經(jīng)中樞，通過該站能夠掌握整個流域站點的時間、水位、雨量、電壓等參數(shù)，基于此可判斷遙測站是否正常。中心站包含網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)庫與北斗系統(tǒng)，在保證網(wǎng)絡(luò)暢通的情況下，北斗衛(wèi)星指揮機(jī)的正常運(yùn)行起決定作用。

(2)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星投入民用開始廣泛使用，是保證通暢率的關(guān)鍵設(shè)備。但由于海拔、天氣、國外經(jīng)緯度等影響，要達(dá)到國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求十分困難。

(3)YAC9900是集數(shù)據(jù)存儲與轉(zhuǎn)發(fā)為一體的設(shè)備。通過存儲采集數(shù)據(jù)并給北斗衛(wèi)星發(fā)送指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其遙測終端控制系統(tǒng)(RTU)屬于整個遙測站的中樞系統(tǒng)，在維護(hù)過程中產(chǎn)生故障的概率較大。

(4)遙測站的電源系統(tǒng)包含蓄電池與太陽能板，在維護(hù)過程中太陽能板出現(xiàn)問題較少，蓄電池壽命受充放電倍率與充放電循環(huán)次數(shù)的影響。電源系統(tǒng)是遙測站的動力系統(tǒng)，對遙測系統(tǒng)正確率與通暢率影響重大，一旦損壞必須及時修復(fù)。

圖1為雨量站示意圖，遙測系統(tǒng)由YAC9900、蓄電池、北斗衛(wèi)星、雨量計等設(shè)備構(gòu)成，能夠在24 h按時發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。圖2為水情系統(tǒng)傳輸流程，雨量計數(shù)據(jù)由YAC9900采集并存儲，經(jīng)由北斗衛(wèi)星傳送到中心站接收，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理存入機(jī)房數(shù)據(jù)庫，并能夠與前后方交換數(shù)據(jù)。

地震解釋者應(yīng)該決定哪個模型最具地質(zhì)合理性。Grad等（2003）也提供了一個模擬主觀性的很好例子，其中使用不同的模擬軟件（SEIS83與RAYINVR）得出了截然不同的地殼模型。

圖1 遙測雨量站示意

圖2 水情系統(tǒng)傳輸流程

3 提高通暢率的維護(hù)措施

3.1 站網(wǎng)維護(hù)難點

與國內(nèi)遙測站網(wǎng)相比，卡洛特水情遙測站網(wǎng)中有6個在印巴邊界線，道路對岸是印控部分。其中4個站處于巴印經(jīng)常發(fā)生沖突的邊界線上，維護(hù)面臨以下困難。

(1) 在突發(fā)測站數(shù)據(jù)接收不到的情況下，需要進(jìn)行及時維護(hù)。因出發(fā)需要提前審批比較費(fèi)時，遙測站無法在12 h或24 h內(nèi)恢復(fù)正常。

(2)遙測站維護(hù)常見故障具體如下：①電源,太陽能板損壞，充電控制器、電源板故障，接線接觸不良;②RTU,不記錄數(shù)據(jù)，SD卡損壞，控制部分不工作;③傳感,雨量傳感器故障，水位傳感器故障;④水位氣路,漏氣，外鋼管被水沖斷，水下探頭故障;⑤數(shù)據(jù)傳輸,北斗衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)故障，天線頭故障，傳輸線斷裂，衛(wèi)星卡損壞;⑥中心站,北斗衛(wèi)星接收機(jī)死機(jī)，天線故障干擾接收軟件死機(jī)，工作站故障;⑦高溫考驗，巴基斯坦溫度較高，最高溫度可達(dá)53℃，高溫可造成恰得卡拉斯(ChattarKallas)站設(shè)備變形、北斗衛(wèi)星卡接觸不良、設(shè)備壽命降低。RTU故障相對較多，數(shù)據(jù)傳輸部分次之。

(3)圖3為印巴交界處遙測站點位置圖，其中，紅色線條即為行駛路線，也是印巴國界線。新雨量站4，5，6和多邁爾(Dhudnial)水位站在印巴交界地點，出于安全考慮，巴軍方不允許中方工作人員進(jìn)入。

圖3 印巴交界遙測站

3.2 提高通暢率方法

2016年4月，6號站、穆里(Murree)站、2號站及1號站等幾個高海拔站在幾天內(nèi)相繼發(fā)生數(shù)據(jù)接收不到的情況。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，2號站為積雪影響充電，1號站、穆里站為衛(wèi)星卡接觸不良，更換電池后故障排除。

因RTU電源板燒壞，電源線燒斷，6號站更換一整套全新設(shè)備后處于半恢復(fù)工作狀態(tài)。更換過程中，因當(dāng)?shù)貨]有民用手機(jī)信號無法通訊，前方巴籍人員不能及時與營地工程師聯(lián)系溝通，加之對巴方工作人員培訓(xùn)不足，不能判斷設(shè)備故障情況。而且，中方工程師不能到現(xiàn)場測試，無法判斷故障情況，也無法與設(shè)備生產(chǎn)廠軟件工程師及專家級工程師聯(lián)系。2017年8月，營地中方工程師加強(qiáng)了對巴方員工的培訓(xùn)，講解并演示維護(hù)流程，大大提高了巴方員工現(xiàn)場判斷設(shè)備故障部位的水平。

表1 2017年8月各遙測站故障處理次數(shù)統(tǒng)計

2017年8月各遙測站設(shè)備故障處理情況見表2，可以看出，部分測站氣管探頭未達(dá)到最低水位，需要經(jīng)常往水下移動。其他主要是YAC9900的RTU發(fā)生故障，所有問題都得以順利解決。其中6號站是遺留問題，該站建設(shè)完成后一直運(yùn)行正常，在一次線路短路后由巴方工程師更換設(shè)備，出現(xiàn)白天北斗發(fā)射數(shù)據(jù)正常，晚上發(fā)送數(shù)據(jù)不成功的情況。經(jīng)過中方工作人員分析故障原因，先后更換了電池、YAC9900、北斗衛(wèi)星等，但是故障一直未能解決。后又對巴方員工進(jìn)行培訓(xùn)，排除故障方法，最后順利解決故障。

表2 2017年8月各遙測站設(shè)備故障處理情況

恰得卡拉斯(ChattarKallas)站為卡洛特重點水情站，該站有北斗衛(wèi)星與海事衛(wèi)星兩種傳輸方式，對應(yīng)兩套壓力式水位計，確保汛期得到完整數(shù)據(jù)，通暢率達(dá)到95%以上。

4 后期遙測站網(wǎng)通暢率保證措施

運(yùn)行初期，系統(tǒng)數(shù)據(jù)通暢率很不穩(wěn)定，最終通過軟件已解決修改升級；對于北斗衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)和天線的問題，數(shù)據(jù)中心站北斗接收機(jī)已更換為指揮機(jī)。通過移動接收天線位置并固定，解決了其對衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)的影響。

在主汛期，水情維護(hù)人員每天定時查看中心站數(shù)據(jù)到報率，監(jiān)視前一時段所有測站數(shù)據(jù)情況，查看各測站電壓，各站水位是否正常合理。在枯水期，查看各站水位與探頭高程比較，及時遷移探頭。對灰塵較多的雨量站定期清洗雨量傳感器，并進(jìn)行注水試驗。每年對遙測站巡查兩次以上，并校測水位。在工作中隨時培訓(xùn)巴籍員工，以提高其技術(shù)水平。

水情自動測報系統(tǒng)是卡洛特水電站施工期水情預(yù)報和工程度汛的基礎(chǔ)信息來源，系統(tǒng)的可靠正常運(yùn)行關(guān)系到洪水預(yù)報的準(zhǔn)確性和及時性，是發(fā)揮系統(tǒng)最大效益的重要基礎(chǔ)。因此，保證較高的通暢率尤顯重要。采取以下措施保證通暢率。

(1)通過中心站設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等維護(hù)管理工作，提高接收通道通暢性。

(2)監(jiān)視全系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，根據(jù)中心站接收到的遙測站實時信息進(jìn)行監(jiān)控與分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時應(yīng)及時采取措施排除，并做好記錄，必要時到達(dá)現(xiàn)場處理。

(3)通過對遙測站進(jìn)行日常維護(hù)、檢修，保證各遙測站的設(shè)備安全與正常運(yùn)行；對運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)的技術(shù)問題提出解決方案；建立維修技術(shù)檔案，對遙測站的檢修或設(shè)備的維修處理過程中的各種信息資料做好詳細(xì)記錄。

(4)規(guī)范備品備件、檢修工具等的使用、更換與管理。

(5)每年汛前、汛后各進(jìn)行一次巡檢，巡檢結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)。

(6)規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)人員進(jìn)行有針對性的技術(shù)培訓(xùn)和考核。

5 結(jié) 語

由于卡洛特水情遙測站網(wǎng)受地理位置、交通、宗教等特殊因素影響，其運(yùn)行與維護(hù)與國內(nèi)站網(wǎng)相差較大。提高遙測站網(wǎng)通暢率對水電建設(shè)的施工安全十分重要。經(jīng)過前期建設(shè)，通過故障分析后采取有效維護(hù)措施，使北斗衛(wèi)星報汛通暢率到達(dá)95.9%?？逄厮檫b測站網(wǎng)的成功建設(shè)和正常維護(hù)運(yùn)行，為境外水情遙測站網(wǎng)建設(shè)提供了借鑒范例， 更為卡洛特水電站安全度汛提供了水情保障。