阎王鼻子水库水情自动测报系统应用
2014-04-03王蕾
王 蕾
（朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳 122000）
阎王鼻子水库水情自动测报系统应用
王 蕾
（朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳 122000）
阎王鼻子水库位于朝阳市肖家店村，在大凌河干流中游，坝址距朝阳市25km，坝址以上流域面积9482km2，占全流域的41%。文章以朝阳市阎王鼻子水库为例，分析了水情自动测报系统在水库中的应用，从系统的配置、原理及功能入手，详细论述了系统内容，并强调了系统安装与调试的过程及注意内容，供同类工程参考。
水库；水情；自动测报；系统
1 概述
阎王鼻子水库位于朝阳市肖家店村，在大凌河干流中游，坝址距朝阳市25km，坝址以上流域面积9482km2，占全流域的41%。水库为年调节水库，水量利用系数为0.24。坝址区地震基本烈度为7°。水库是以满足朝阳市近期工业和生活用水及朝阳市郊区部分农业灌溉用水的工程。水库总库容为2.17亿 m3，工程规模为大（2）型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为2级，次要建筑级别为3级。按100a一遇洪水设计，1000a一遇洪水校核［1］。
2 水库水情自动测报系统
2.1 自动测报系统总体设计方案
阎王鼻子水库工程建设管理局水情系统改造项目共设25个遥测站，其中4个水位、雨量站，21个雨量站，同时设3个中继和1个中心站。
2.2 自动测报系统网络结构及工作体制
在同一系统中，包括有自报式和应答式两种遥测方式的遥测站。本系统包括25个测站。各个测站与系统中心之间采用超短波通信方式组网。超短波作为视距传输媒介，有一定的绕射能力，对大气干扰、雷电干扰和一般工业干扰有较强的抗干扰能力，同时，其信道质量比较稳定，设备造价比较低。目前，水情测报系统大多采用超短波组网方式。
子系统中各监测站采用自报式工作体制，这是水文测报系统中常用的工作方式。具有功耗低、可靠性高等优点［2］。
3 设备选型及系统配置
因为本系统是对原有系统的改造，隐藏在设备选型上既要考虑设备的可靠性及经济性，同时要考虑到是否与原有系统相匹配。
经过对原有系统中雨量测站及水位测站的分析，其传感器均采用美国HANDAR公司的产品，水位仪为超声波水位仪，因此在主设备选型上，采用了YDZ—2型遥测仪为雨量测站的数据采集器，采用smartdata2000作为水位站的数据采集器。这样既满足了系统的系统的需要，提高了系统的可靠性，同时也降低了系统的成本。
本系统中继站是全系统的咽喉，多数测站与中心站的联系都要通过中继站，因此它的可靠性是非常重要的。
3.1 设备选型
本着先进、实用、经济、可靠的原则，本系统的遥测终端机选YDZ—2测量与控制单元，是北京市水利自动化研究所在原遥测终端机的基础上经大量改进研制的最新测控设备，功能强大，通信方式灵活，应用范围广。在水利上的应用领域主要有：水情自动测报系统、大坝安全监测系统、水资源与水环境动态检测系统、供水自动监测系统、农业方面灌溉用的自动监测系统等。
3.2 系统配置
遥测终端设备均采用YDZ—2测量与控制单元。
3.2.1 1YDZ—2测量与控制单元的功能
1）8路差分模拟量输入／输出。
可接入电压、电流、电阻、电桥、频率（振弦）等类型的传感器。可输出恒电压源、恒电流源、扫频等激励信号。动态零点和增益率定。
2）4路事件触发数字输入。
提供极低功耗下（50A）事件唤醒和输入功能。3）16路数字量输入。
可接入数字编码式、脉冲增量式、开关状态式、频率式传感器。
4）8路数字量输出。
可编程数字量输出，用于控制传感器或外围设备。其中提供2路为大功率（10A）开关接点，6路为0.1A开关接点。
5）SDI—12（或 RS232／RS485）智能仪器接口。
用于接入符合美国USGS野外总线标准SDI—12的智能传感器，也可选择RS232接入厂家自定义（公开协议）的智能传感器，或选择RS485现场总线接口接入数据采集扩展板。
6）SPI内部总线。
可接入数据采集扩展模板、通信扩展模板、显示及人工输入扩展模板。
7）数据通信接口1。
接入电台或音频双绞线，通过调制方式与其他测控单元或数据采集中心进行数据及命令传输。
8）数据通信接口2。
RS232／RS485接口，可接入各种RS232标准的通信设备，如电话调制解调器、GSM移动电话、卫星收发器、微波、光纤等通信网络。
9）设备其他功能。
设备具有一定的自我检查检测功能；系统可以进行编程式采集；数据存储器容量大，数据可以在现场读取，并可以远程方式读取；高精度时间控制，可以与中心站时间完全一致；工作电源和工作温度自动检测；用户程序现场设定和远程配置下载；具有数字再生通信中继功能和两种通信介质中继功能；支持多路由网络结构；全部接口有光电隔离或防浪涌电路；支持太阳能光板直接供电。
10）设备工作模式。
自报方式；自报－应答方式；应答方式。3种工作模式在同一系统中可同时运行。
3.2.2 各测站配置和设备技术参数
各遥测站由遥测终端机、天线、馈线、避雷器、超短波电台、太阳能电池板、蓄电池、雨量计、水位计、信号电缆等组成，通过屏蔽双绞线和采集设备连接。
4 软件系统总体规划
整个系统采用四层体系结构。
4.1 表示层
表示层表示呈现给用户的最终表现形式，本系统采用WEB浏览器的方式表现在用户面前，用户可以通过浏览器对不同的中心站按权限进行访问。
表示层的开发采用了 JAVA技术，提供了更强的安全性和更好的显示效果，并保证了系统的跨平台可移植性。表示层只负责对数据层中的数据进行分析以后呈现给用户，用户可以根据自己的实际需求，按照规定的接口格式，自己开发符合自己需求的界面表现形式。
4.2 数据层
数据层的主要作用是将所有的原始数据和经过分析加工后的数据进行数据库保存，数据库支持目前所有的数据库系统。建议中心站采用Unix环境下的Oracle或DB2数据库，分中心采用Windows环境下的SQLSERVER数据库。
4.3 业务逻辑层
业务逻辑层是系统的重要核心内容，主要是对数据进行处理，并移送到数据层。
4.4 通信层
通信层的主要任务是从遥测站取得遥测的原始数据，并下发从业务逻辑层传来的需要下发到遥测站的命令。
5 结 语
通过多年的运行，该系统能够准确、及时的提供水情，为水库的运行管理提供了重要的基础保障。
［1］冯昊，何春梅，李范秋.齐齐哈尔水情自动测报系统站网布设和系统设计［J］.黑龙江水专学报，2005，32（02）：116－117.
［2］杜军，张石娃，赵新生.沁河河口村水库水文自动测报系统设计［J］.气象水文海洋仪器，2005（01）：34－38
TV698.1
B
1007－7596（2014）08－0051－02
2014－04－21
王蕾（1979－），女，辽宁朝阳人，工程师，从事水利水电工程管理工作。
