水情自动测报系统在水库优化调度中的应用创新

卢 岩

摘要本文首先介绍乌江流域水情自动测报系统目前的组网建设情况,然后对目前水情自动测报系统中采用的几种通信方式特性进行了对比,分析了以各种通信方式组网的各方面的优缺点,提出了系统优化改造方案,使系统在改造费用可接受的范围内最大限度地提高系统的可靠性并同时降低系统的运行维护费用,更好地为乌江流域梯级水库的防洪度汛及优化调度服务。

关键词水利管理水情自动测报系统优化改造通信组网方案

中图分类号:TP2文献标识码:A

水情自动测报系统是对流域各种水情信息进行实时采集并传输的自动化系统,它是水库调度人员制定洪水预报、调洪演算、洪水调度及防洪调度方案的依据,因此系统的实时性及可靠性是非常重要的。超短波通信方式是乌江流域水情测报系统最早采用的通信组网方式,但在2000 年系统改造后,除水库近坝区仍采用超短波通信外,其余测站均改成了Inmarsat-C卫星通信方式。目前,乌江流域水情测报系统采用Inmarsat-C、超短波、GSM三种通信的混合组网方式。为了在保证系统稳定、可靠运行的同时,最大限度地降低系统运行成本、减少系统维护工作量,该系统还有优化改造的必要。

1水情自动测报系统

1.1超短波通信

超短波通信的传播机理是对流层内的视距传播与绕射传播,由于传播距离较短,常常需要建设中继站进行接力。与PM组网一样,在超短波信道组建的通信网中,无论是发送端还是接收端,都必须配备无线调制解调器,分别完成音频信号与数字信号之间的相互转换,方能实现水情信息的传输功能。超短波组网优点:(1)独立性好,完全是自建通信网;(2)技术成熟,设备简单且易于配套,建设周期短;(3)实时性能好。

1.2卫星通信

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站,转发无线电波实现地球站之间相互通信的一种方式,使用频率一般为300MHz—300GHz。目前,从国内应用卫星信道的水情测报系统运行情况来看,VSAT卫星和全线通卫星由于通信频率采用KU波段,雨量明显,安装要求较高,不适宜在水情报汛通信网中使用。而北斗卫星和rnnaisat卫星由于工作在L波段,雨量很小,安装也比较方便,适宜在水情报讯通信网中使用。而且从今后的运行维护费用和数据传输可靠性来看,北斗卫星 (神州天鸿)具备更大的优势。

1.3 RS485通信

RS485通信协议支持半双工通信,这就意味着两根线即可满足数据传送和接收的需要,因而广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测报等领域。但 RS485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷,一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障,因此提高RS485总线的运行可靠性至关重要。RS485通信方式优点:(1)RS485布线方式安装简单,减少了电缆、接口、通信中继器和滤波器的使用,硬件设计简单、控制方便、成本低廉;(2)RS485具有传输距离远、传输速率高的特点;(3)RS485通信协议是在工业领域被广泛采用的均衡、双向传浦俞线标准。

1.4 全球移动通信系统 (GSM)

采用 GSM通信方式组建遥测网,其工作原理与传统的组网方式大体一致,不同的是收发信机换为GSM数据传输模块每一次通信由遥测站发起,经过基站接力传输最后到达中心站,整个信息传输过程用户只需要解决好发送端和接收端两个环节,中间的通信是由移动运营商来解决的。GSM通信方式优点:(1)信道稳定、传输质量好;(2)系统容量较大,可传输的数据量大;(3)GSM信道无需中继,利用公网,不需自建和维护通信网,组网十分灵活;(4)GSM系统设备体积小、重量轻、功耗低。

2优化改造方案

(1)建立了适合水电站水文情况的水情自动测报系统。提出了以GSM通信方式为主、RS485通信方式 (应用于近距离测站的数据传送)为副的通信方式。方案具有较高的经济性,同时满足测报系统的实时性和可靠性,并且实现了通信的双向性。(2)对遥测站和中心站进行了组网设计和设备选型。实现了对上游水文信息的收集、传输、处理及时快捷的目的,达到了数据采集站点无人值守的要求。(3)针对水电站水库的生产运行进行状况,建立了时历法及动态规划法两种数学模型,利用这两种数学模型分别对水库的运行情况进行了优化计算。(4)对两种方法的调度结果进行了分析比较,结果证明利用动态规划调度法进行优化调度,可以使水电站保持平稳运行;利用动态规划调度法可以提高水库的年发电量约9.90/0,提高了水电站运行的经济效益。