石佛寺水库水情自动测报系统建设与运行

黄文勇，孙 强，尚春旭，邹建飞

（辽宁省石佛寺水库工程建设管理局，辽宁 沈阳 110129）

1 系统概况

石佛寺水库水情自动测报系统对石佛寺水库上下游区域内26处降雨量、5个水库坝上水位、5个水库坝下水位、6个河道断面水位、4个水文站蒸发量、1个水库蒸发量、3座水库溢洪道闸位进行实时监测。系统采用超短波和北斗天鸿卫星混合组网方式完成对各个测站雨量、水位等数据的传输。该系统建设1个中心站，1个超短波中继站，15个雨量站，6个河道水文站，5个水库站。

2 洪水预报软件

2.1 预报软件

本系统的洪水预报方案，是由河海大学针对辽河石佛寺水库坝址以上流域情况，专门开发的洪水预报调度软件。以水库坝址为界，依据遥测站的布设情况、资料条件和降雨径流模型计算的要求，将本区域分为3个分区，即南城子、清河水库至开原分区；通江口、开原柴河水库至铁岭分区；铁岭、榛子岭水库至石佛寺分区。由于各分区之间的地形、下垫面条件、雨洪特性等差异而选用不同的模型参数。

预报软件选取新安江模型、大伙房模型、混合产流模型进行实时预报，自动率定模型参数，并有人机交互功能，可根据实际情况修改参数参量。

2.2 系统软件

系统软件和应用软件是水情自动测报系统的核心，负责数据接收、处理、显示、洪水预报、调洪演算等。系统接收软件负责接收各遥测站数据、自动生成原始数据文件、动态雨水情显示、日旬月水情报表，原始数据查询、数据库管理维护及报警等功能。数据处理、洪水预报和调洪软件，具有界面清晰、操作简便等特点；可迅速完成数据处理，进行降雨径流预报、洪水假想预报，同时根据预报洪水过程按照调洪原则进行调洪演算，计算坝前最高水位和出库流量。各种水雨情信息可通过图形演示和打印输出。

3 系统主要功能

3.1 数据采集、通信和存储

雨量、水位由数据采集器按照设定的间隔自动采集，测量结果通过相应的通信信道向中心站自动发送。人工观测数据可通过人工置数装置传送给数据采集器并发回中心站。传感器数据支持定时自报、过阈值报。雨量、水位等要素采用固态存储，存储器的容量满足存储一年各项数据记录的总和，存储的数据可以现场下载。

3.2 工作参数设置

现场可对遥测站工作参数进行设置，修改工作参数无需重启系统，保证数据的连续性。超短波遥测站工作参数可在中心站进行设置，无需到现场，不仅节省了时间，也节省了很多费用。

3.3 工作体制

工作体制采用自报式确认式，属于自报式工作体制。它有利于提高系统的可靠性，遥测站在没有收到中心站的确认信心前会一直发送数据，最多发送3次。具有实时性强、编码精炼、抗干扰能力强等特点。系统频率为国家无线电委员会规定的水文专用频率。中继站采用数据再生技术，中继站和所有超短波遥测站只用一个频率，中继站上下行频率复用，而且有人管理，信道条件良好。卫星通讯采用北斗天鸿卫星通讯系统，采用卫星通讯的遥测站使用60s卡发送数据。经过对试运行资料的统计分析表明，各测站对中心站的信道冗余量大于或等于12db，系统的信号沟通率大于或等于99%，误码率不大于10-8,符合水文测报规范的要求。

3.4 设备配置及功能

（1）配置。系统遥测站由雨量传感器、水位传感器、闸位传感器、遥测终端机、超短波电台、天线、太阳能电源供电系统组成。根据现场水位站的条件，水文遥测站选用了黄委HW-1000C型非接触超声波水位计，水库水文站坝上和坝下水位采用美国WL400压力式水位计。测量控制板选用了北京微玛特科技有限公司开发的SMARTDATE-2000F型数据采集器。电路板之间采用总线方式连接，电路板、通信机和蓄电池全部置于防水、防腐蚀的密闭不锈钢桶式机箱内。内部电路通过机箱顶部面板防水航空接插件或射频接插件与外部设备（传感器、天线等）连接。

（2）功能。SMARTDATE-2000F水文自动监测终端机是基于先进的嵌入式微处理器的多功能数据采集器，负责完成遥测站的各项功能。测量控制板平时处于低耗电状态，正常工作时，负责对浮子式水位计的数字信号进行统计，定时启动测量，完成数据发送前的编码及一次调制。遥测站的工作方式可选用定时报、实时报等。遥测站的设置较为方便，通过便携计算机或者掌上电脑（PDA）的设置软件，可完成各项功能的设置。雨量遥测站在降雨过程中自动采集降雨信息，水位遥测站按照预先设定的时间间隔或水位的变化量，自动完成数据测量并向中心站发送数据。

（3）中心站配置及功能。系统中心站包括无线接收机、工控机、数据服务器、在线不间断供电电源、隔离变压器等；服务器上除安装了微玛特科技有限公司开发的应用软件外，还安装了SQlserver 2000，office2003等应用软件；客户端软件可安装在计算机网络的任何一台计算机上，对服务器的数据进行查询、显示。

中心站接收各遥测站发来的数据，进行译码后将其存储到服务器的数据库中；可对数据进行查询、存贮、显示等功能，处理后的数据写入本地服务器中的数据库中，并支持向上位计算机和网络计算机的数据传送与资源共享；应用软件可同时在服务器/客户端动态反映水库的实时水情状况，且操作方便、直观。

4 系统优化

通过对系统初期运行数据的比对和分析，发现个别测站的畅通率比较低，运行不稳定。经过现场查看和数据分析，并结合信道测试，发现测站由于受地形条件限制，卫星在当地通讯不理想，所以对少数站的路由、通讯方式进行了调整。经过超短波信道测试，并经过一段时间的试用后，畅通率显著提高，运行稳定。

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