自动水位遥测系统在水库防洪预警中的应用分析

2014-12-13刘春秀

决策与信息 2014年33期

关键词：遥测测站防洪

刘春秀

河北省唐山市陡河水库管理处

自动水位遥测系统在水库防洪预警中的应用分析

刘春秀

河北省唐山市陡河水库管理处

水位遥测系统是水库管理中常用的一种信息系统，该系统具有及时可靠、连续完整监测水位信息资料的特点，可应用于水库防洪预警管理工作中。为了推广应用自动遥测系统及确保系统能够在防洪预警工作中发挥出应有的作用，本文分析了自动水位遥测系统的现状，包括系统构成，可靠性设计情况；同时还结合水库工程实例对自动遥测系统的应用情况进行了探讨。

防洪预警；水位遥测；自动；系统

水库是常见的防洪工程，可通过蓄洪与滞洪两种方式有效调节洪水，具有拦蓄洪水、有效削减洪峰流量及防范洪水灾害等作用。为了使水库能够更好的发挥防洪预警作用，则应做好水库日常管理工作。水位变化监测是水库日常管理工作的重要组成部分，在监测水位变化时通常需要运用水位遥测系统[1]。本文分析了自动化水位遥测系统在水库防洪预警工作中的应用情况，旨在提高水库的防洪能力。

1.自动水位遥测系统

1.1 系统构成

自动遥测系统由数据采集子系统、数据传输子系统、数据监控中心组成。（1）采集系统。将水位遥测仪安装于水库上游，以利用遥测仪自动探测上游水位变化情况，遥测仪完成数据采集后直接向中控仪传输探测数据。（2）传输系统。利用YDZ-YL300A型传输仪对来自中控仪的数据进行初步处理，将水位数据信息转化为超短波形式，随后向监测中心传输短波信号[2]。（3）监测中心。通常在防汛中心机房设置系统的监测中心，监测中心当中的主服务器可连接无线网络，采集子系统及传输子系统经由无线网络将数据传输给主服务器，由主服务器负责读取及分析数据，并将数据存入数据库。根据数据分析结果，监测中心可及时发出防洪预警指令。

1.2 可靠性设计

为了提高自动遥测系统运行的可靠性，在设计系统时采用了以下方法：（1）监测中心与数据采集站之间的连接方式为“VHF+GSM”，将超短波通信作为传输数据的主要方式，备用传输方式为GSM信道通信，可以保证水位信息数据实现查询应答互相配合、增量加报限时、自报。VHF与GSM可以实现自动切换，数据可多次重发，编码方式为差错编码。此外，遥测终端具有固态存储信息的功能，有利于保证水位信息数据的可靠性与准确性；为避免超短波发生碰撞问题，要求系统时钟同步，定时报送遥测数据及整编各类水文资料。（2）为提高系统硬件运行的可靠性，在设计系统电路时需要充分考虑掉电保护、信号保护、信号及电源滤波影响、浪涌抑制等因素，同时在系统各个接口采用防雷保护装置。还利用了软件陷阱、看门狗及自检技术保护系统终端软件，并将软件设计为多任务实时管理机制，以保证系统中的软件可以维持良性运行状态。（3）在系统遥测站的供电设计方面，主要考虑了太阳能蓄电池可靠性设计问题。由于水位遥测站点多位于山区，如直接使用农网供电，则无法有效保证连续供电。因此需要采用太阳能蓄电池维持稳定供电，确保蓄电池在连续30d为阴雨天气的情况下仍可以正常供电[3]。在选择电池板时需要综合考虑多种因素，如充电时的安全系数、充电负载系数、充电电流系数、遥测站的功耗率及平均日照等，尽量确保在5d内电池可以达到蓄满状态，以免对设备的正常运行造成影响。

2.自动水位遥测系统在水库防洪预警中的应用分析

2.1 水库概况

某水库工程在2010年2月开始动工兴建，2011年可用于拦洪，建成时间为2012年，坝顶高程为165m，设计洪水位162.0m，校核洪水位163.0m。该水库的总库容为48.63亿m3，年径流量为5534万m3，建成后进库流量的平均值为1.74m3/s。该水库建成及投入使用后在当地城市供水及防洪方面起到了非常重要的作用。由于采用人工观测水位的方法难以获得准确、及时的数据信息资料，也难以有效开展防洪预警工作，在综合考虑各方面情况后应用了自动水位遥测系统。

2.2 应用情况

在系统中设置了3个水位数据采集站，即渠首测站、水库测站及河道测站，同时设置了1个信息监控站，采集站可将数据信息传输到监控站，由监控站将数据传输到水库灌区的调度中心，调度中心可利用计算机读取信息数据。在水库工程上游3km处的河道中设置河道测站，利用采集装置收集河道断面的水位信息数据，利用处理器对水位数据进行处理后，向接收端传输超短波。同时在系统中安装了流量及水位报警装置，在河道测站中监测到的水文数据超过标准流量及标准水位值时，报警装置可自动发出报警信息，因此该系统可有效发挥防洪预警作用。在实际应用中发现，自动遥测系统比人工水位观测具有更高的精确性，在实施人工观测时发现时效误差为0.5h~1.0h，流量系数误差为0.25左右，采用自动遥测系统时发现时效误差＜10min，流量系数误差接近于零。例如，在2012年7月该水库工程出现1次洪峰，在7月25日16点10分河道中的实际水位开始超过警戒水位线，自动遥测系统立即报警，防洪指挥中心接收到系统传输的报警信息后，安排人员做好相应的防洪准备，并全面监测水位变化[4]。在17点10分时，自动遥测系统接收到河道测站的水位信息，显示洪峰流量已经达到了155m3/s，同时水库测站中监测到水位开始迅速上涨，防洪指挥中心根据自动系统所获得的信息制定出了较为周全的排洪计划。另一方面，为了对自动遥测系统实时测报的准确性进行核实，安排人员到河道测站实地查看固定断面及标志水尺，经核实后发现自动遥测系统的实时测报数据与现场人员的计算结果相吻合。