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摘 要:本文从水文自动测报系统国内外各时期的研发情况及系统的原理、组成等方面进行了阐述,且通过几年来水文自动测报系统在长春市水文系统的运行实践,得出此系统必将在水情测报、江河流域及水库安全渡汛、水资源合理开发利用等方面都能发挥重要的作用。防汛抗旱工作中发挥重大作用。
关键词:水文 自动测报系统 运行实践
中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(a)-0116-01
1 水文自动测报系统的发展概况
1.1 国外水文自动测报系统的发展
国际上水文自动测报技术的开发和应用最早在美国和日本,20世纪六七十年代就进行了研发。70年代后期进入国际市场。开始的产品主要是电子元件组装起来的,后来随着微型计算机和单片机芯片的问世,以及无线通信的发展,使得水文自动测报技术有了较快的发展。
1.2 国内水情自动测报系统的发展
我国70年代中期至80年代中期,主要采用国外进口的无线超短波设备进行传输,80年代中期后,水利部开始鼓励国内的一些研究所和高校自行研发超短波遥测设备。90年代开始应用包括超短波、卫星、PSTN有线公网等传输,在这一段时期,超短波传输一直扮演着非常重要的角色。90年代末开始,才陆续用Internet网络技术和GSM短信方式进行传输,但并没有大范围推广。
直到2002年5月,中国移动正式推出商用GPRS移动互联网技术后,才是我国水情自测报技术研发的快速发展期,许多的有代表性的大工程都在这一段建成。21世纪随着卫星通信的高速发展,水情自测报系统也有了飞速的发展,雨量、水位、水温等观测项目的自动测报应用得到不断的普及。
1.3 长春市水文自动测报系统的发展
长春市水文系统在应用水文自动测报系统以前,绝大多数水文测站运用的雨量记基本都是虹吸式或翻斗式的,固態存储雨量计很少。为了适应现代化水文的需要,改变以往测报设备落后的状况,从2008年10月至现在,我市已经安装50处自动测报系统。
2 水文自动测报系统的基本原理
水文自动测报系统是应用遥测、通信、计算机和网络等技术,完成流域内观测站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量和水质等水文要素等数据的采集、传输和处理,是防洪抗旱的耳目和参谋,是洪水预报、防洪调度、科学决策、水资源优化调度、水工程运行管理的重要手段,是一项重要的防洪非工程措施,提高了水情测报的速度和洪水预报的精度,改变了以往仅靠人工观测和报汛的落后方式,改善了广大一线水文职工的工作状况,扩大了水情测报范围,对江河流域及水库安全渡汛以及水资源合理开发利用等方面都能发挥重要的作用。
3 水情报汛通信方式
水文自动测报系统在我国防汛工作中的应用已有很多年的历史,伴随着计算机和通信技术的迅速发展,水情遥测数据的传输方式也随着变化。随着社会的发展进步,现在可供水文数据传输使用的有VHF、PSTN、海事卫星C、北斗卫星、GSM/GPRS等多种通信方式,各种通信方式各有优缺点,根据实际情况,我市选用GPRS作为主信道;选用GSM作为备用信道。
GPRS数据传输的优点是:永远在线、快速登录、按量收费;GSM短信通信的优点是:传递可靠、费用低廉、误码率低、传递响应时间、备用电路建立简单。
4 水文自动测报系统的组成
水文自动测报系统由若干个遥测站和中心站组成。遥测站负责数据采集、存贮和发送,中心站负责数据接收和处理,并对系统的运行进行监控。对于采用超短波通信方式组网的系统,根据地形条件,在传输信道不理想时,为改善信号的传输将设置中继站。
大型水文自动测报系统,由遥测站、水情分中心和水情中心组成。
水文测报自动化最重要的问题是如何解决报汛和水文基本资料收集相结合的问题。
为了保证水情信息自动采集传输系统可靠有效地运行并充分发挥其作用,必须应用最新的自动测报技术、数据存储技术、现代通信技术和远地编程技术,在测站配置遥测终端(SCADA或RTU),实现水情信息测、报、控一体化。
4.1 测站终端主要功能
测站终端机采集的水雨情数据传输到GPRS无线终端(GPRSDTU),通过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET),然后通过GPRS服务节点(GSN)把数据传输到Internet上一个指定的IP的接收计算机,通过数据接收软件将数据接收。并将数据进行解密、解压把数据还原成原始数据。同时亦可实现数据、指令的反向传输。
4.2 水情分中心
水情分中心主要完成所辖报汛站的水情信息接收、处理、存储;建立水情信息数据库,以供水情信息的查询服务;完成编报,通过计算机广域网将水情信息转发至流域水情中心。水情分中心系统由水情信息报汛通信设备、数据接收处理系统和计算机局域网络系统组成。
4.3 中心站综合数据库系统
水情自动测报系统数据库系统根据水情采集终端采集的的各类数据,结合中心的业务软件的需求,需要建立一个综合数据库平台。选择SQLSERVER标准版数据库。该数据库由水雨情数据库和基础数据库组成。水雨情数据库用来存储各地报汛站测报的实时水情雨信息(河道、水库等水位、流量、雨量等);基础数据库包括基本信息类表,即与时间关系不密切的基本属性信息、工程信息、位置信息等。
4.4 应用软件系统
水情查询分系统主要对遥测数据库和实时水雨情数据库的数据进行信息输出和信息展现功能,可以对一般的信息、水情信息、雨情信息、统计信息和分析信息进行数据表现,也可以直方图、过程线、等雨量线等图形进行表现,也可以电子地图方式显示水系、地形、流域边界、站点分布、行政区划等,具备在地图上实时动态显示与水情信息、预报信息、站点信息的多途径多方式的查询功能。
信息接收处理系统能通过报讯通信网络,完成对区域的遥测水文数据的实时接收,包括报汛站的水位、雨量、人工置数等内容和其他工况数据。中心站计算机实时接收、显示、存储接收到的数据,同时写入到遥测数据库,并按照SL323—2011《水情信息编码标准》规定对信息进行水文报文编制和传送。信息接收处理系统的主要完成数据接收、数据召测、数据监视、数据告警,同时该系统为运行分析系统和数据存储系统提供数据来源。
5 信息报送流程
水情报汛站(遥测站)按照预先设定的运行方式将实时水情信息传送到水情分中心或经集合转发站传送到水情分中心;水情分中心接收所辖报汛站的水情信息,对数据进行处理、校验、入库、编码,再通过水情计算机广域网转发到水情中心,同时接收流域(省市)水情中心下发的水情信息;流域(省市)水情中心接收所属水情分中心的水情信息,并且及时通过全国水情报汛广域网向国家防总上报水情信息。
6 结语
实践证明,水文报汛自动化是水情报汛工作现代化前进的方向。建设水文自动测报系统,是实现水情报汛自动化的重要途径。实施水文报汛自动化优点主要体现在:一是可以提高水情信息采集与传输的及时性、可靠性,使水文职工从繁重的水文测报工作中解脱出来;二是能提高水情信息的时效性,增长洪水预报预见期,为防汛调度决策赢得时间。
参考文献
[1] 赵造申,张进旗.河北省水文自动测报系统建设现状与展望[J].河北水利水电技术,2003(1):21.
关键词:水文 自动测报系统 运行实践
中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(a)-0116-01
1 水文自动测报系统的发展概况
1.1 国外水文自动测报系统的发展
国际上水文自动测报技术的开发和应用最早在美国和日本,20世纪六七十年代就进行了研发。70年代后期进入国际市场。开始的产品主要是电子元件组装起来的,后来随着微型计算机和单片机芯片的问世,以及无线通信的发展,使得水文自动测报技术有了较快的发展。
1.2 国内水情自动测报系统的发展
我国70年代中期至80年代中期,主要采用国外进口的无线超短波设备进行传输,80年代中期后,水利部开始鼓励国内的一些研究所和高校自行研发超短波遥测设备。90年代开始应用包括超短波、卫星、PSTN有线公网等传输,在这一段时期,超短波传输一直扮演着非常重要的角色。90年代末开始,才陆续用Internet网络技术和GSM短信方式进行传输,但并没有大范围推广。
直到2002年5月,中国移动正式推出商用GPRS移动互联网技术后,才是我国水情自测报技术研发的快速发展期,许多的有代表性的大工程都在这一段建成。21世纪随着卫星通信的高速发展,水情自测报系统也有了飞速的发展,雨量、水位、水温等观测项目的自动测报应用得到不断的普及。
1.3 长春市水文自动测报系统的发展
长春市水文系统在应用水文自动测报系统以前,绝大多数水文测站运用的雨量记基本都是虹吸式或翻斗式的,固態存储雨量计很少。为了适应现代化水文的需要,改变以往测报设备落后的状况,从2008年10月至现在,我市已经安装50处自动测报系统。
2 水文自动测报系统的基本原理
水文自动测报系统是应用遥测、通信、计算机和网络等技术,完成流域内观测站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量和水质等水文要素等数据的采集、传输和处理,是防洪抗旱的耳目和参谋,是洪水预报、防洪调度、科学决策、水资源优化调度、水工程运行管理的重要手段,是一项重要的防洪非工程措施,提高了水情测报的速度和洪水预报的精度,改变了以往仅靠人工观测和报汛的落后方式,改善了广大一线水文职工的工作状况,扩大了水情测报范围,对江河流域及水库安全渡汛以及水资源合理开发利用等方面都能发挥重要的作用。
3 水情报汛通信方式
水文自动测报系统在我国防汛工作中的应用已有很多年的历史,伴随着计算机和通信技术的迅速发展,水情遥测数据的传输方式也随着变化。随着社会的发展进步,现在可供水文数据传输使用的有VHF、PSTN、海事卫星C、北斗卫星、GSM/GPRS等多种通信方式,各种通信方式各有优缺点,根据实际情况,我市选用GPRS作为主信道;选用GSM作为备用信道。
GPRS数据传输的优点是:永远在线、快速登录、按量收费;GSM短信通信的优点是:传递可靠、费用低廉、误码率低、传递响应时间、备用电路建立简单。
4 水文自动测报系统的组成
水文自动测报系统由若干个遥测站和中心站组成。遥测站负责数据采集、存贮和发送,中心站负责数据接收和处理,并对系统的运行进行监控。对于采用超短波通信方式组网的系统,根据地形条件,在传输信道不理想时,为改善信号的传输将设置中继站。
大型水文自动测报系统,由遥测站、水情分中心和水情中心组成。
水文测报自动化最重要的问题是如何解决报汛和水文基本资料收集相结合的问题。
为了保证水情信息自动采集传输系统可靠有效地运行并充分发挥其作用,必须应用最新的自动测报技术、数据存储技术、现代通信技术和远地编程技术,在测站配置遥测终端(SCADA或RTU),实现水情信息测、报、控一体化。
4.1 测站终端主要功能
测站终端机采集的水雨情数据传输到GPRS无线终端(GPRSDTU),通过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET),然后通过GPRS服务节点(GSN)把数据传输到Internet上一个指定的IP的接收计算机,通过数据接收软件将数据接收。并将数据进行解密、解压把数据还原成原始数据。同时亦可实现数据、指令的反向传输。
4.2 水情分中心
水情分中心主要完成所辖报汛站的水情信息接收、处理、存储;建立水情信息数据库,以供水情信息的查询服务;完成编报,通过计算机广域网将水情信息转发至流域水情中心。水情分中心系统由水情信息报汛通信设备、数据接收处理系统和计算机局域网络系统组成。
4.3 中心站综合数据库系统
水情自动测报系统数据库系统根据水情采集终端采集的的各类数据,结合中心的业务软件的需求,需要建立一个综合数据库平台。选择SQLSERVER标准版数据库。该数据库由水雨情数据库和基础数据库组成。水雨情数据库用来存储各地报汛站测报的实时水情雨信息(河道、水库等水位、流量、雨量等);基础数据库包括基本信息类表,即与时间关系不密切的基本属性信息、工程信息、位置信息等。
4.4 应用软件系统
水情查询分系统主要对遥测数据库和实时水雨情数据库的数据进行信息输出和信息展现功能,可以对一般的信息、水情信息、雨情信息、统计信息和分析信息进行数据表现,也可以直方图、过程线、等雨量线等图形进行表现,也可以电子地图方式显示水系、地形、流域边界、站点分布、行政区划等,具备在地图上实时动态显示与水情信息、预报信息、站点信息的多途径多方式的查询功能。
信息接收处理系统能通过报讯通信网络,完成对区域的遥测水文数据的实时接收,包括报汛站的水位、雨量、人工置数等内容和其他工况数据。中心站计算机实时接收、显示、存储接收到的数据,同时写入到遥测数据库,并按照SL323—2011《水情信息编码标准》规定对信息进行水文报文编制和传送。信息接收处理系统的主要完成数据接收、数据召测、数据监视、数据告警,同时该系统为运行分析系统和数据存储系统提供数据来源。
5 信息报送流程
水情报汛站(遥测站)按照预先设定的运行方式将实时水情信息传送到水情分中心或经集合转发站传送到水情分中心;水情分中心接收所辖报汛站的水情信息,对数据进行处理、校验、入库、编码,再通过水情计算机广域网转发到水情中心,同时接收流域(省市)水情中心下发的水情信息;流域(省市)水情中心接收所属水情分中心的水情信息,并且及时通过全国水情报汛广域网向国家防总上报水情信息。
6 结语
实践证明,水文报汛自动化是水情报汛工作现代化前进的方向。建设水文自动测报系统,是实现水情报汛自动化的重要途径。实施水文报汛自动化优点主要体现在:一是可以提高水情信息采集与传输的及时性、可靠性,使水文职工从繁重的水文测报工作中解脱出来;二是能提高水情信息的时效性,增长洪水预报预见期,为防汛调度决策赢得时间。
参考文献
[1] 赵造申,张进旗.河北省水文自动测报系统建设现状与展望[J].河北水利水电技术,2003(1):21.