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摘 要：水情自动测报系统在水文、防汛和水库调度领域应用广泛，文章系统介绍了水情自动测报系统在吉勒布拉克水库的应用实例。
关键词：水情自动测报系统；应用实例
中图分类号：P338 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）12-0081-01
水情自动测报系统应用手机GSM/GPRS/CDMA等网络实现数据无线传输，利用互联网、计算机通信等先进技术实现水文信息的自动收集、传输、处理和预报，从而增长预报预见期，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度和合理利用水资源发电的先进手段，是水文现代化的发展方向，它为水库的安全运行提供科学管理的基础资料及决策依据。
1 概述
位于北疆的哈巴河发源于阿尔泰山南麓，自北向南流入，横穿哈巴河县城，流域面积6 056 km2，吉勒布拉克水库位于该河中上游，是一座以发电为主、兼顾水利灌溉的大型水库，库容为2.32 亿m3，装机规模160 MW。
河流流域面积内多为丘陵、山区，每年季节温差大，最高气温36.4 ℃，最低气温达-40 ℃。年内降水量主要集中在5～9月份，雨季暴雨时流量较大，洪水过程集中。根据水库功能及现代化管理需要，结合库区实际情况，建设一套水清自动测报系统很有必要，对水库的安全运行、防洪防灾、优化机组运行发电、科学进行水情调度合理利用水资源有着重要的意义。
2 水情自动测报系统（以下简称系统）设计方案的实现
2.1 水情自动测报系统介绍
水库上游流域面积大，交通不便，遥测站点距离中心站点较远，遥测站2 km处有中国移动GSM/GPRS通信发射塔一座，但由于大山阻隔，通信条件较差。根据这些情况，本系统遥测站点均采用GPRS通信作为信息传输主通道，中心站通过宽带互联网接收入库水位流量及降雨信息，采用点对点短信息接收作为备用通道。在各遥测站与中心站需分别配备GSM/GPRS通信终端。GSM/GPRS通信是中国移动通信的第二代通信方式，网络通信速率为9.6 kpbs。
2.2 系统站网的布设
2.2.1 雨量站设置
为掌握水库上游保塔美水文站和水库大坝周边的降水对入库流量的影响，在保塔美水文站和水库大坝各设置了一个雨量监测点。
2.2.2 水位站点设置
为实时监测水库上游的来水量，在保塔美水文站设置了一处水位站。
2.2.3 中心站点设置
中心站点设置在电站厂房计算机室内，方便管理人员随时调阅数据和接入新疆电力调度中心水调自动化系统。
2.3 系统配置及功能
系统包括遥测站和中心站。遥测站主要完成雨量、水位流量等数据信息的采集，中心站负责信息接收处理、数据库管理、为水情预报和信息服务提高软硬件平台。通信方式可满足自报-应答混合工作体制要求，实现高度自动化测报。
2.3.1 遥测站
①遥测站的组成。各遥测站采用测、报、控一体化的结构设计，包括遥测传感器（雨量计、水位计等）、数据采集终端、通信设备、太阳能电源、蓄电池等。各水位站配置投入式压力水位计1套，数据采集终端1套，数据传输装置1套。各遥测雨量站配置遥测雨量计1套、数据采集终端1套，GSM/GPRS通信设备1套。各遥测站均采用太阳能电池板、蓄电池的供电方式。采用GSM或CDMA/GPRS网络通信方式。②遥测雨量站点配置。选用重庆华正水文仪器有限公司生产的JDY-1型遥测雨量计。该遥测雨量计采用翻斗式雨量计，采用单片机实时监测雨强变化技术、自动补偿雨强变化带来的误差，因而计量精度不受雨强变化影响，且雨量翻斗每翻转一次输出两个开关信号，只要有任何一个开关信号输出，即可准确记录降雨量，极大地提高了的测量可靠性。③遥测水位站点配置。其一，配置量程0～10 m的压力水位计（智能液位变送器）1套，该水位传感器由全密封隔离膜充油液位传感器和仪表专用电路组成，具有测量精度高、稳定性好、寿命长、安装方便等优点。采用独特的工艺密封结构形式，防渗漏性能好，长期浸入液体中工作可靠。其二，数据采集设备。系统采用的遥测终端机应满足有关采用混合体制的数据采集终端规范要求及系统建设需要。遥测终端机是自动采集具有数字通信接口及开关信号接口的遥测设备，是为满足水文遥测、大容量数据存储的要求而设计的新型遥测终端机。遥测终端机主要通过GPRS/GSM或CDMA移动通信网及卫星通信网等组网方式，实现高效可靠的数据传输，完成数据采集、处理、存储以及传输等任务，并可实现系统的远程管理。其三，通信终端配置GSM或CDMA/GPRS通讯模块，有天线向外发射信号。其四，遥测站电源系统采用太阳能浮充蓄电池供给，配备太阳能电池板、蓄电池、充电保护器。
2.3.2 中心站的配置
中心站的基本功能为自动接收水情信息，进行实时的可靠存储，并能为有关应用提供及时的服务，因此中心站需要有完备的数据库管理系统的信息管理支持。中心站主要由计算机网络、数据库、信息接收与处理、应用软件系统等部分组成，实现遥测信息接收与处理、资料编辑、整理与入库、数据库管理、报警功能、数据统计分析及报表、信息查询等功能。
3 安装与调试
3.1 遥测站设备安装
3.1.1 水位传感器的安装
由于哈巴河流域面积内多为丘陵、山区，每年季节温差大，最低气温达-40 ℃，为了保证压力水位监测传感器不被冰冻住而影响水位监测，准备了直径5 cm，长3 m的镀锌管1根，为方便镀锌管植入河床，在镀锌管一端焊接圆锥形铁块，并在镀锌管周围用Φ5钻头按5 cm间隔钻孔，使河道的水压能顺利传导到镀锌管内压力传感器处。在靠水的河床边选择一处沙石地，先挖1米深的坑，将镀锌管带椎体的一侧向下打入，然后用抽水泵多次反复抽出安装时进入镀锌管内的泥沙，压力水位传感器就放在该镀锌管内，镀锌管打入泥沙的深度要满足在-40 ℃河道结冰时放置压力传感器探头处的河水不结冰，镀锌管上端我们用弯头连接保证了泥沙不会从上端进入镀锌管内，最后我们用石块将镀锌管固定牢靠，水位传感器引出线穿镀锌管沿岸边引到室内的控制箱中。
3.1.2 遥测站雨量计的安装
遥测站雨量计采用一体式结构，只需将设备安装在房顶，用膨胀螺栓固定即可，安装简单。保塔美水文站遥测雨量计的遥测装置放入室内的控制箱内和水位数据终端共用。吉勒布拉克大坝遥测雨量计为一体式机构，集雨量监测、通信装置、太阳能供电于一体，无需外接电源，只需选择合适位置固定好即可。
3.1.3 太阳能电池组的安装
太阳能电池板的安装环境要求，避开树木，要阳光充足的地方安装，注意安装角度合适，保证一天中日照时间最长为宜，也采用膨胀螺栓固定牢靠。
3.1.4 室内控制箱的安装
室内控制箱内装有遥测终端机、通信终端、蓄电池等设备，是数据采集和传送的关键部分。安装好后，上电检查设备运行是否良好，通信是否正常。
3.2 中心站设备安装及调试
将中心站配置的计算机、通信终端、上网设备接入并上电，打开水情自动测报管理系统界面，按功能模块进行了系统调试。
4 运行效果
系统运行一年来，实现了自动测报、预报上游雨量、来水水位、入库流量等重要水文数据，为防汛度汛、运行发电、水库综合调度运用提供了准确的资料，为接入新疆电力调度中心水调自动化系统提供了水情的实时数据，达到了预期的目的。
参考文献：
[1] 林三益.水文预报[M].北京：中国水利水电出版社，2001.
关键词：水情自动测报系统；应用实例
中图分类号：P338 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）12-0081-01
水情自动测报系统应用手机GSM/GPRS/CDMA等网络实现数据无线传输，利用互联网、计算机通信等先进技术实现水文信息的自动收集、传输、处理和预报，从而增长预报预见期，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度和合理利用水资源发电的先进手段，是水文现代化的发展方向，它为水库的安全运行提供科学管理的基础资料及决策依据。
1 概述
位于北疆的哈巴河发源于阿尔泰山南麓，自北向南流入，横穿哈巴河县城，流域面积6 056 km2，吉勒布拉克水库位于该河中上游，是一座以发电为主、兼顾水利灌溉的大型水库，库容为2.32 亿m3，装机规模160 MW。
河流流域面积内多为丘陵、山区，每年季节温差大，最高气温36.4 ℃，最低气温达-40 ℃。年内降水量主要集中在5～9月份，雨季暴雨时流量较大，洪水过程集中。根据水库功能及现代化管理需要，结合库区实际情况，建设一套水清自动测报系统很有必要，对水库的安全运行、防洪防灾、优化机组运行发电、科学进行水情调度合理利用水资源有着重要的意义。
2 水情自动测报系统（以下简称系统）设计方案的实现
2.1 水情自动测报系统介绍
水库上游流域面积大，交通不便，遥测站点距离中心站点较远，遥测站2 km处有中国移动GSM/GPRS通信发射塔一座，但由于大山阻隔，通信条件较差。根据这些情况，本系统遥测站点均采用GPRS通信作为信息传输主通道，中心站通过宽带互联网接收入库水位流量及降雨信息，采用点对点短信息接收作为备用通道。在各遥测站与中心站需分别配备GSM/GPRS通信终端。GSM/GPRS通信是中国移动通信的第二代通信方式，网络通信速率为9.6 kpbs。
2.2 系统站网的布设
2.2.1 雨量站设置
为掌握水库上游保塔美水文站和水库大坝周边的降水对入库流量的影响，在保塔美水文站和水库大坝各设置了一个雨量监测点。
2.2.2 水位站点设置
为实时监测水库上游的来水量，在保塔美水文站设置了一处水位站。
2.2.3 中心站点设置
中心站点设置在电站厂房计算机室内，方便管理人员随时调阅数据和接入新疆电力调度中心水调自动化系统。
2.3 系统配置及功能
系统包括遥测站和中心站。遥测站主要完成雨量、水位流量等数据信息的采集，中心站负责信息接收处理、数据库管理、为水情预报和信息服务提高软硬件平台。通信方式可满足自报-应答混合工作体制要求，实现高度自动化测报。
2.3.1 遥测站
①遥测站的组成。各遥测站采用测、报、控一体化的结构设计，包括遥测传感器（雨量计、水位计等）、数据采集终端、通信设备、太阳能电源、蓄电池等。各水位站配置投入式压力水位计1套，数据采集终端1套，数据传输装置1套。各遥测雨量站配置遥测雨量计1套、数据采集终端1套，GSM/GPRS通信设备1套。各遥测站均采用太阳能电池板、蓄电池的供电方式。采用GSM或CDMA/GPRS网络通信方式。②遥测雨量站点配置。选用重庆华正水文仪器有限公司生产的JDY-1型遥测雨量计。该遥测雨量计采用翻斗式雨量计，采用单片机实时监测雨强变化技术、自动补偿雨强变化带来的误差，因而计量精度不受雨强变化影响，且雨量翻斗每翻转一次输出两个开关信号，只要有任何一个开关信号输出，即可准确记录降雨量，极大地提高了的测量可靠性。③遥测水位站点配置。其一，配置量程0～10 m的压力水位计（智能液位变送器）1套，该水位传感器由全密封隔离膜充油液位传感器和仪表专用电路组成，具有测量精度高、稳定性好、寿命长、安装方便等优点。采用独特的工艺密封结构形式，防渗漏性能好，长期浸入液体中工作可靠。其二，数据采集设备。系统采用的遥测终端机应满足有关采用混合体制的数据采集终端规范要求及系统建设需要。遥测终端机是自动采集具有数字通信接口及开关信号接口的遥测设备，是为满足水文遥测、大容量数据存储的要求而设计的新型遥测终端机。遥测终端机主要通过GPRS/GSM或CDMA移动通信网及卫星通信网等组网方式，实现高效可靠的数据传输，完成数据采集、处理、存储以及传输等任务，并可实现系统的远程管理。其三，通信终端配置GSM或CDMA/GPRS通讯模块，有天线向外发射信号。其四，遥测站电源系统采用太阳能浮充蓄电池供给，配备太阳能电池板、蓄电池、充电保护器。
2.3.2 中心站的配置
中心站的基本功能为自动接收水情信息，进行实时的可靠存储，并能为有关应用提供及时的服务，因此中心站需要有完备的数据库管理系统的信息管理支持。中心站主要由计算机网络、数据库、信息接收与处理、应用软件系统等部分组成，实现遥测信息接收与处理、资料编辑、整理与入库、数据库管理、报警功能、数据统计分析及报表、信息查询等功能。
3 安装与调试
3.1 遥测站设备安装
3.1.1 水位传感器的安装
由于哈巴河流域面积内多为丘陵、山区，每年季节温差大，最低气温达-40 ℃，为了保证压力水位监测传感器不被冰冻住而影响水位监测，准备了直径5 cm，长3 m的镀锌管1根，为方便镀锌管植入河床，在镀锌管一端焊接圆锥形铁块，并在镀锌管周围用Φ5钻头按5 cm间隔钻孔，使河道的水压能顺利传导到镀锌管内压力传感器处。在靠水的河床边选择一处沙石地，先挖1米深的坑，将镀锌管带椎体的一侧向下打入，然后用抽水泵多次反复抽出安装时进入镀锌管内的泥沙，压力水位传感器就放在该镀锌管内，镀锌管打入泥沙的深度要满足在-40 ℃河道结冰时放置压力传感器探头处的河水不结冰，镀锌管上端我们用弯头连接保证了泥沙不会从上端进入镀锌管内，最后我们用石块将镀锌管固定牢靠，水位传感器引出线穿镀锌管沿岸边引到室内的控制箱中。
3.1.2 遥测站雨量计的安装
遥测站雨量计采用一体式结构，只需将设备安装在房顶，用膨胀螺栓固定即可，安装简单。保塔美水文站遥测雨量计的遥测装置放入室内的控制箱内和水位数据终端共用。吉勒布拉克大坝遥测雨量计为一体式机构，集雨量监测、通信装置、太阳能供电于一体，无需外接电源，只需选择合适位置固定好即可。
3.1.3 太阳能电池组的安装
太阳能电池板的安装环境要求，避开树木，要阳光充足的地方安装，注意安装角度合适，保证一天中日照时间最长为宜，也采用膨胀螺栓固定牢靠。
3.1.4 室内控制箱的安装
室内控制箱内装有遥测终端机、通信终端、蓄电池等设备，是数据采集和传送的关键部分。安装好后，上电检查设备运行是否良好，通信是否正常。
3.2 中心站设备安装及调试
将中心站配置的计算机、通信终端、上网设备接入并上电，打开水情自动测报管理系统界面，按功能模块进行了系统调试。
4 运行效果
系统运行一年来，实现了自动测报、预报上游雨量、来水水位、入库流量等重要水文数据，为防汛度汛、运行发电、水库综合调度运用提供了准确的资料，为接入新疆电力调度中心水调自动化系统提供了水情的实时数据，达到了预期的目的。
参考文献：
[1] 林三益.水文预报[M].北京：中国水利水电出版社，2001.