雨量站改造设计方案比选

2011-08-15白振华

山西水利 2011年10期

白振华

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 水雨情自动测报系统介绍

水雨情自动测报是为适应江河、水库、水电站、城镇等防洪调度的需要，逐步实现其现代化管理目标，采用现代化科技对水文信息进行实时采集、存储、传输、处理及预报的自动化技术，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源综合利用的先进手段。

水雨情自动测报系统明确要求，将水文数据在站存储和自动传输列为系统建设的必备内容。《水文自动测报系统技术规范》规定固态存储器主要用于按时序记录所连接传感器采集的参数值，再通过不同途径读出所存储的数据，供资料整编使用。遥测终端机用于完成被测参数的数据采集、存储、显示和传输控制，并通过通信设备与信道完成数据传输。按照规定，固态存储器和遥测终端机用于自动测报系统有以下三种应用方式：第一种是雨量传感器分别连接固态存储器存储数据和遥测终端机发报；第二种是雨量传感器连接固态存储器存储数据后再连接到遥测终端机发报；第三种是雨量传感器连接带有存储功能的遥测终端机存储数据和发报。

近年来，随着水文信息化的不断发展，逐步引入了遥测终端机与固态存储相结合的技术，通过技术整合向第三种连接方式转变。国家防汛抗旱指挥系统一期工程、山洪灾害预警工程等水情自动测报项目都采用了第三种应用方式，即遥测和存储一体化的设计结构，实现数据自动采集、长期自记、固态存储和数字化自动传输，提高观测精度和时效性，对没有自动采集的信息通过人工置数装置进行远程传输，系统应满足20 min内完成一次全系统实时数据收集、处理和转发的要求。

2 雨量站现状

目前，我国仍有众多早期建设的雨量站处在人工或半自动化运行状态，雨量采集普遍使用只有采集、存储、显示功能的固态存储设备，在信息传输上缺少采集点向各中心传输的手段，读取数据需要耗费大量的人力、物力，而且资料的时效性也较差，不能发送人工置数，不能很好地满足水文资料收集、洪水预报、防洪指挥决策等工作的需要，严重阻碍了水文事业的发展和水文服务水平的提升。随着社会的发展，对水文信息采集精度和信息传输的时效性要求越来越高，为适应新时期水文发展的需要，传统的水文测验设施和设备开始向自动化方向发展。

3 系统总体设计

水雨情自动测报系统主体由信息采集系统、通信系统、计算机网络系统和综合软件系统组成，由两级或两级以上网络结构构成。系统建成后，可改善全省辖区内水文数据的采集、传输和处理，缩短水文数据的汇集和预报调度作业所需时间，增强数据采集和处理的可靠性，增加系统洪水预警预报的时效性。

随着水文信息化的日益发展，逐步把早期建设的雨量站改造成满足水雨情自动测报系统的雨量站。改造和新建雨量站后实现雨量、水位（可扩展）信息的自动采集、固态存储、数字化自动传输至站房，对其他没有自动采集的水文信息，利用标准水情编码通过人工采集并置数进行数字化自动传输，各中心系统通过建设报汛通信接收系统，利用GSM/GPRS通讯信道完成本中心内的水情数据采集、规范化处理、存储、转发，实现所有报汛站信息在20 min内准确传到各水情中心，30 min内传至国家防办；建设实时雨水情数据库，进行水情信息查询服务，建立遥测信息库，保存遥测站的落地信息；开发各种专用软件管理、传输各类信息，满足水文资料整编、决策要求及远程管理测站。

4 改造方案比选

早期建设的雨量站采用固态存储器进行数据采集、存储和显示，存在缺少通讯机制、时效性差、设备老化、存储量小、读取数据不方便等问题，不能满足现行需要，设备更新换代势在必行。针对这部分雨量站的改造，根据《水文自动测报系统》规定以及改造投资费用决定共有两种方案进行比选。

方案一：改造为本地固态存储设备与遥测终端设备。对已建雨量站的固态存储器设备改造主要是在数据采集、存储、显示的基础上增加数据发送、管理等工作机制以及配置通讯模块实现雨量信息的自动采集、固态存储、数字化自动传输。考虑到投资限制，仍采用测站原有的固态存储器、翻斗式雨量计和供电设备，扩充电池容量，新购置遥测终端模块、通讯模块。按照固态存储器和遥测终端机用于自动测报系统的第一、二种进行应用。

优点：该方案暂时实现了水雨情数据的本地存储和远程传输，无需重新配置固态存储设备，节省了改造费用。缺点：固态存储器设备老化、存储容量较小，需考虑改造费用，且固态存储器功能单一，硬件设计上与增加的设备之间兼容性差会导致功耗增加、运行不稳定等现象。

方案二：改造为带固态存储功能的遥测终端设备。按照固态存储器和遥测终端机用于自动测报系统的第三种进行应用，改造为带固态存储功能的遥测终端设备实现雨量信息的自动采集、人工置数、固态存储、数字化自动传输。考虑到投资限制，只采用测站原有的翻斗式雨量计和供电设备，扩充电池容量，新购置带固态存储功能的遥测终端机、通讯模块。

优点：该方案采用遥测、存储于一体的设计，工业级高、可靠性高、芯片功耗低，SMT生产工艺和模块化设计有利于运行稳定；大容量存储；支持现场或远程设置功能；支持远程诊断及远程数据下载；具有测试选择开关；可扩展水位、流量数据的固态存储和自动传输功能。缺点：只能实现简单的时段雨量或者累计雨量查询；需一次性投入带固态存储功能的遥测终端机改造费用。