羅賢根

摘 ? 要：株樹(shù)橋水庫(kù)水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)，完善原有的水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，并與新建系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)庫(kù)區(qū)的全方位立體監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水位、雨量、流量及圖像信息采集、處理、分析和診斷，及時(shí)獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的水文、水情等相關(guān)信息，提高了災(zāi)害預(yù)防和預(yù)警能力，為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案精細(xì)化管理提供強(qiáng)有力保障，確保了水庫(kù)的安全運(yùn)行和安全度汛。

關(guān)鍵詞：株樹(shù)橋水庫(kù) ?水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng) ?建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（a）-0107-02

1 ?概況

株樹(shù)橋水庫(kù)位于瀏陽(yáng)河支流小溪河的下游，位于高坪鎮(zhèn)株樹(shù)橋村，下距瀏陽(yáng)市城區(qū)30km，是一座以供水為主，兼有防洪、發(fā)電、生態(tài)和灌溉綜合效益的大（Ⅱ）型水利工程，水庫(kù)總庫(kù)容2.78億m3，興利庫(kù)容1.905億m3，正常庫(kù)容2.29億m3，庫(kù)容系數(shù)0.34，屬多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。校核水位169.31m，設(shè)計(jì)洪水位165.11m，水庫(kù)正常蓄水位165.00m，死水位136.00m。壩址控制流域面積564km2。

2 ?建設(shè)重要性

株樹(shù)橋水庫(kù)壩址以上流域降雨量較大，暴雨發(fā)生頻繁，暴雨強(qiáng)度大，時(shí)間長(zhǎng)，庫(kù)水位上升快，洪水對(duì)水庫(kù)下游威脅大。因此建立一個(gè)質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地采集水情信息，對(duì)水庫(kù)防汛調(diào)度是非常重要的。

2000年株樹(shù)橋水庫(kù)委托南京水利科學(xué)院建成水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，涉及水位、雨量等內(nèi)容。2007年安排中南水電勘察設(shè)計(jì)院對(duì)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行了維修，更換了分中心與壩前站的設(shè)備。2017年長(zhǎng)沙市水務(wù)局統(tǒng)一建設(shè)全市水庫(kù)信息化系統(tǒng)，涉及水情監(jiān)測(cè)等內(nèi)容?，F(xiàn)有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和水務(wù)信息化系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)接且水雨情站點(diǎn)布局不大合理等。

3 ?建設(shè)內(nèi)容

3.1 建設(shè)任務(wù)

自動(dòng)采集、傳輸和處理實(shí)時(shí)的水情信息，通過(guò)水文預(yù)報(bào)，為工程的防洪調(diào)度、水資源的合理利用提供決策依據(jù)。遙測(cè)站自動(dòng)采集、存儲(chǔ)并向水庫(kù)中控室機(jī)房傳輸水文數(shù)據(jù);并通過(guò)中控室布設(shè)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)交換，利用現(xiàn)有的水利專(zhuān)網(wǎng)對(duì)接到瀏陽(yáng)市防辦管理機(jī)房，從而實(shí)現(xiàn)市防辦與水庫(kù)中控室數(shù)據(jù)共享;長(zhǎng)沙市防辦與省水情中心也可通過(guò)水利專(zhuān)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與水庫(kù)中控室機(jī)房的數(shù)據(jù)共享。

系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)包括遙測(cè)站的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸，水庫(kù)管理局新建監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)接收與處理，原有測(cè)站的數(shù)據(jù)接入、處理，相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)土建工程和相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)等。

3.2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)分為設(shè)備層、采集層、水庫(kù)中控室機(jī)房、瀏陽(yáng)市防辦、長(zhǎng)沙市防辦、省水情中心。設(shè)備層由雨量計(jì)、水位計(jì)、流速儀等傳感器組成。采集層由遙測(cè)單元RTU及供電系統(tǒng)組成。遙測(cè)終端RTU控制箱安裝在室外，采用室外立桿一體式集成安裝，要求RTU具備一站雙發(fā)功能;水庫(kù)中控室機(jī)房由計(jì)算機(jī)和水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度系統(tǒng)的相關(guān)軟件組成，安裝在水庫(kù)中控室機(jī)房?jī)?nèi)，RTU與水庫(kù)中控室機(jī)房之間采用GPRS/CDMA無(wú)線方式組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊連接，設(shè)置固定IP地址。

本次設(shè)計(jì)充分考慮原有7處監(jiān)測(cè)站點(diǎn)系統(tǒng)集成，將原有的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)與新建的監(jiān)測(cè)站無(wú)縫融合，將原有的數(shù)據(jù)及新建站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一納入到新建的洪水預(yù)報(bào)及調(diào)度系統(tǒng)之中，通過(guò)對(duì)所有測(cè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面綜合分析及運(yùn)算處理，從而為防洪調(diào)度提供數(shù)據(jù)參考?？紤]到原有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的軟、硬件設(shè)備已很難與現(xiàn)有新建系統(tǒng)軟、硬件設(shè)備相匹配兼容，更換原有站點(diǎn)的遙測(cè)終端機(jī)，采用本次設(shè)計(jì)同一類(lèi)型的遙測(cè)終端機(jī)設(shè)備，從而使原有測(cè)站能有效地融入新建系統(tǒng)平臺(tái)之中，充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

3.3 系統(tǒng)功能和特點(diǎn)

（1）一體化結(jié)構(gòu)，體積小，無(wú)需集成，安裝簡(jiǎn)便;

（2）雨量計(jì)分辨率0.5mm，采用增量控制、定時(shí)控制兩種數(shù)據(jù)發(fā)送觸發(fā)機(jī)制;

（3）具有大容量FLASH存儲(chǔ)，雨量數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)5年;

（4）采用太陽(yáng)能供電方式，極低功耗控制，在無(wú)日照情況下，能正常工作3個(gè)月;

（5）支持多中心工作模式，遙測(cè)站可向多達(dá)4個(gè)中心站發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)中心擁有兩種通信信道且互為備份;

（6）支持掉電、休眠、永久在線三種電源管理模式，可實(shí)現(xiàn)低功耗工作模式下的雙向通信;

（7）支持遠(yuǎn)程喚醒，響應(yīng)中心命令。在監(jiān)測(cè)站休眠狀態(tài)下，中心可以隨時(shí)喚醒監(jiān)測(cè)站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、讀取任意時(shí)段自記數(shù)據(jù)或修改監(jiān)測(cè)站配置信息等工作;

（8）可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備電源電壓及工作環(huán)境溫度及系統(tǒng)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.4 遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)

根據(jù)SL34-2013《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》的要求，以及株樹(shù)橋水庫(kù)壩址以上流域河流水系分布情況，結(jié)合水庫(kù)位于山區(qū)，流域內(nèi)水雨情復(fù)雜多變的實(shí)際情況，株樹(shù)橋水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在原有站點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加設(shè)立7個(gè)遙測(cè)站，監(jiān)測(cè)流域內(nèi)降雨量和水庫(kù)上下游水位。監(jiān)測(cè)雨量的目的是為了了解流域內(nèi)雨量的分布，不但數(shù)量合理，其布設(shè)位置要根據(jù)地形地貌、通信方式和信號(hào)強(qiáng)度的要求合理布置，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)精度的要求。

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由中心站和遙測(cè)站組成，本系統(tǒng)依據(jù)株樹(shù)橋水庫(kù)壩址以上流域控制集雨面積確定其站點(diǎn)布設(shè)。水雨情信息傳輸采用GPRS/CDMA無(wú)線傳輸方式。考慮到株樹(shù)橋水庫(kù)實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)將在原有的7個(gè)雨量監(jiān)測(cè)站基礎(chǔ)上新增7處雨量監(jiān)測(cè)站，4處水位流量監(jiān)測(cè)站;新建的水位流量監(jiān)測(cè)站各設(shè)立一套直立式水尺和一套圖像監(jiān)控站，人工觀測(cè)下游水位。各遙測(cè)站的信息，通過(guò)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)后，按自報(bào)方式自動(dòng)報(bào)送到水庫(kù)壩區(qū)中控室機(jī)房，經(jīng)處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，水雨情信息在水庫(kù)中控室通過(guò)水利專(zhuān)網(wǎng)傳輸至瀏陽(yáng)市防辦、長(zhǎng)沙市防辦及省水情中心。

3.5 系統(tǒng)功能要求

系統(tǒng)工作制式：自報(bào)、自報(bào)-確認(rèn)和查詢(xún)—應(yīng)答式三種工作體制混合組網(wǎng)。各采集參數(shù)具有獨(dú)立的工作模式。能實(shí)時(shí)采集水位、雨量以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析檢錯(cuò)和預(yù)處理。

系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能自動(dòng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并按中控室機(jī)房的要求自動(dòng)寫(xiě)入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)表。

系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性和通用性，用戶(hù)可以方便地增加測(cè)站數(shù)量、接入各類(lèi)傳感器和通信設(shè)備，并預(yù)留與上級(jí)管理部門(mén)的接口。系統(tǒng)具有人工置數(shù)功能，數(shù)據(jù)接收具有確認(rèn)機(jī)制。

保護(hù)措施：所有輸入輸出引線都需采取多級(jí)隔離、吸收措施，最大限度地避免雷擊等過(guò)電壓過(guò)電流對(duì)遙測(cè)終端機(jī)的破壞。

各項(xiàng)設(shè)備要符合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、低功耗原則，保證野外站能在無(wú)人值守的條件下正常工作。為適應(yīng)系統(tǒng)野外工作條件，選擇的設(shè)備應(yīng)具有較高的性能指標(biāo)。系統(tǒng)可與上級(jí)管理部門(mén)及防汛指揮系統(tǒng)連接，為上級(jí)防汛指揮提供依據(jù)。

3.6 系統(tǒng)工作體制選擇

采用混合式的工作體制，對(duì)人工置數(shù)信息有反饋確認(rèn)的功能。設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的工作體制如下：遙測(cè)站點(diǎn)采用自報(bào)式工作體制，同時(shí)支持查詢(xún)—應(yīng)答方式，在約定的時(shí)間內(nèi)主動(dòng)開(kāi)機(jī)，中心站可在這段時(shí)間內(nèi)對(duì)遙測(cè)站進(jìn)行設(shè)置、校時(shí)等參數(shù)的修改，使遙測(cè)站臺(tái)能夠自動(dòng)或根據(jù)中心站指令，在暴雨、水位陡漲或達(dá)到警戒水位情況下，主動(dòng)增加傳送數(shù)據(jù)頻度。

水文信息采集及監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔采用5min一次，水文信息通信及報(bào)訊時(shí)段采用24段制，整點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

株樹(shù)橋水庫(kù)通過(guò)建立了一個(gè)質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定、信息無(wú)縫對(duì)接的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確及時(shí)地采集雨量信息，為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案精細(xì)化管理提供了強(qiáng)有力保障，能確保水庫(kù)安全運(yùn)行和安全度汛。提高了災(zāi)害預(yù)防和預(yù)警能力，發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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