水情自动测报系统在城西水库的应用及维护

水情自动测报系统在城西水库的应用及维护

杨胜勇

安徽滁州市城西水库管理处

摘要：水情自动测报系统主要及时反应水库流域的水文特征，在调蓄洪水、削减洪峰等方面发挥主要作用。主要介绍城西水库水情自动测报系统的应用维护。

关键词：水情自动测报系统；系统软件；建设运行；系统应用和维护

1、流域概况

城西水库位于清流河支流小沙河上游，属长江水系，集水面积168km2，总库容7112万m3。坝址下游紧靠滁城及京沪铁路。水库地理位置较高，地势险要，素有滁城头上一盆水之称。是上世纪五十年代动工兴建的一座以防洪，灌溉、城市供水、蓄能发电、水产养殖等，综合利用的中型重点水利枢纽工程；上库蓄能电站总库容1806.7万m3，日最大发电调节库容为1020万m3，电站装机容量600MW。

城西水库地处亚热带向暖湿带过度区域，气候温和、无霜期较长，雨量适中，日照充足，四季分明，季风气候显著，严寒越冬期短。南北冷暖气团交会频繁，多气旋活动。夏季季风北行，冷暖气团交结，易形成锋面雨，其中以发生在6月底7月上中旬梅雨期的涡切变型居多。

2、水文自动测报系统

由于水库具有独特的地理位置和环境因数，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、协调优化下库供水和上库蓄能发电、科学进行联合调度、合理利用水资源有着重要的意义。

2.1水情自动测报系统介绍

水库上游流域面积大，交通便利，库区遥测站点距离中心站点有20km左右，中间有海拔319米的大丰山阻隔，各测站高程在30米到40米之间，中心站高程海拔30米，站点的位置地势开阔，四周无遮挡物，各站点布点均匀，各站点控制的流域面积相差不大，并且在小沙河主支流胡庄布设站点控制；经过实地测试，通信条件较好，省去中续站，增加了系统可靠性，减少维护。2002年10月在库区建成3个遥测雨量站，即曹家坝、胡庄、方岗，和一个坝上遥测水位雨量站，2004年又增加大北郢，红花桥两个雨量站，建立起目前规模水情自动化测报系统：5个遥测雨量站，1个水位雨量站，1个中心站（建在新泄洪闸办公区）。

2.2.通讯方式

水库流域范围，地处浅山区，交通便利，信道较好，适宜于建设超短波自动测报系统。因此，采用超短波通讯，其优点信号稳定，质量好，又具有一定的绕射能力。该方法在我国目前水情自动测报系统中广泛采用，技术可靠，较为经济。水情遥测系统使用超短波通讯组网方式。调制方式为FM-FSK，工作频率224.250MHZ。

2.3系统工作制式

水库自动测报系统采用自报式工作体制。当水情发生一个计量单位的变化时，（即雨量变化1mm，水位变化1cm），遥测站实时自动采集存贮，并立即向中心站发送一次数据；中心站的数据接收设备始终处于值守状态。其特点，结构简单，功耗低，实时性强，维修方便等优点。

2.4遥测站

本系统遥测雨量站，水位遥测站和水位雨量遥测站均采用自报式工作体制。雨量传感器，采用国产定型产品DY1090A；水位传感器采用定型产品WFH—2型浮子水位传感器；两种传感器数据范围分别为0~999mm和0~4095cm，已满足本水库水文数据的范围。

2.5中心站

水情工作站选用DELLPⅢ800作为中心站的水情工作站，以及配有打印机、数据通讯中端、软件等设备，通过这些设备可实现全部的数据处理工作。数据处理：可得到水文数据，可采集合理的水位、雨量，实时整体数据和最大、最小均值累计值等数据。各种流量计算功能，可计算泄洪流量、入库流量，及其时段的均值。最大最小值以及推算入/出库水量、蓄水量等功能，这些数据通过图表显示打印输出，并可展示静态图表，如水库简介、枢纽平面水库全景、流域概况，N~Q~H关系曲线以及水文特征设计洪水过程线等，通过这些数据处理可实现洪水预报和指导洪水调度。

2.6、安装与调式

2.6.1遥测站雨量计的安装

遥测站雨量站设备包括DY1090A翻斗式遥测雨量计，数传仪，5瓦电台，天馈线，避雷地网，12伏7按时密封铅酸蓄电池及5瓦太阳能板，站房利用已有建筑，只需将设备安装在房顶，用膨胀螺栓固定即可。

2.6.2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。

2.6.3室内控制箱的安装

室内控制箱内装有YS3360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。

2.6.4地网接地电阻，各测遥测站及中心站避雷地网和工作地网的接地电阻小于5欧姆。

2.6.5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。

2.7系统软件功能

终端站的应用软件具有数据处理功能，具有存储、显示、检索、打印图表和洪水预报等能力。系统软件开发工具选用VB编制语言，数据库选择SQLserver7.0版本，客户端操作平台选用XP操作系统。

2.7.1数据收集功能

当雨量每增加1mm或水位变化1cm并且发报间隔大于5分钟时，测站能自动采集数据，经编码后自动发送给中心站。当定时自报时刻到来时，测站将本站前值经编码后自动发送给中心站。遥测站根据设定的时间（每6个小时）进行系统自检。测站硬件延时关机：平时电台处于关机状态，当测量数据变化或定时自报时自动打开电台发送数据，随后又关闭电台，此项功能一直处于正常状态。数话兼容：各测站均具有通话功能，打开电台开关可以与对应接收站进行通话，运行正常。

2.7.2数据处理功能

①与前置通信控制机通信，调取前置机原始数据。②查询接受原始水位数据，根据选择的站点和起止时间查询原始数据，判断系统工作状况，查询某测站某月的降雨日数。③人工置入水文数据。当测站出现故障丢失数据时，人为干预置人数据，保证数据连续。④修正原始数据文件。对原始水文数据进行修改、维护，包括修改站号、时间、数据、特征值、删除、添加数据等。⑤打印报表。包括打印时段雨量报表、日雨量报表、月雨量报表、年雨量报表，预留打印时段水位报表，日水位报表、月水位报表、年水位报表等。⑥报图打印。根据输入的年月日打印日、月、年降雨量直方图，显示打印时段雨量分布图和预留打印日、月、年水位过程线图功能。⑦显示流域图和系统配置图。⑧系统参数配置。可对系统参数进行配置，主要包括雨量权重、水位流量关系曲线、系统名称、设置通信端口等。⑨数据整理入库。对原始数据进行整理后，存人数据库服务器中，用于网络查询、打印以及联机预报。

通过2001年到2018年正常运行，流域内城西人工观测站和城西遥测雨量站雨量资料对比，特别是通过2003年2008年大暴雨资料对比：城西水库水雨情雨量自动测报自计数据及时，传输速度快，误码率较低。该系统产品技术成熟，性能合格且经过实践检验，而且系统内有严格的防雷接地和抗干扰措施，有稳定可靠的电源供应。中心机房内除主要接收机外，还配有备机，能够保证遥测数据的实时接收和检错、纠错功能。城西水库水情自动化测报系统能够满足水库科学管理要求。

3﹑管理维护

3.1在日常管理中，经常遇到的问题首先是雨量筒被堵塞，原因是雨量筒的进出水口较小，而且蜘蛛特别喜欢在进水口和漏斗内织网，一旦有树叶、飞虫或灰尘落入其中就会造成堵塞。因此必须保持雨量筒口清洁，定期、不定期进行检查清洗并喷洒杀虫剂，与此同时要测试雨量筒翻斗及传感器（钢簧管）的灵敏度，发现故障及时排除；其次是防老鼠破坏，电源线、馈线、信号线等容易被老鼠咬破或咬断，甚至造成电源短路，导致测站故障，不能正常工作。因此、雨量线、电源线、馈线等进线加设套管加以保护，窗户设置不锈钢丝网防护。再者就是电源问题，一般蓄电池的使用寿命只有3至5年，太阳能电池板寿命只有8至10年，因此测站故障中，电源故障占了很大的比重，尤其是蓄电池使用3至4年后出现老化现象故障率增加，除此之外就是数传仪和电台故障。天线、馈线偶尔也会出故障，如果天线固定不紧，被大风刮后会偏移方向，或是馈线接头进水也会造成信号接收不到。

3.2随时监视检查系统运行状态，在值班机上通过显示立即数、出错信息表、当天及前一天来报次数等方法查看运行状态，发现异常立即采取措施使其恢复正常运行。

3.3保持中心站机房内工作环境的整洁及防止计算机病毒，设备外表的灰尘及时擦拭，使用外来软盘要首先查毒，保证主机无病毒运行。

3.4注意防雷，水库库区是多雷区，要注意防止雷电击坏系统设备。经常检查同轴避雷器及天线、馈线之间的连接情况，测量信号传输线屏蔽层接地电阻是否符合要求。

3.520101年至2019年遥测系统各雨量站，雨量传感器从DY1090型升级为JDZ05-1型，YS3360超短波遥测数传终端升级为YDH-1B型，我们使用的蓄电池是松下7.2ah、12伏，三年换一次。松下100ah、12伏蓄电池，六年换一次。2017年改建胡庄遥测雨量站，成功把分体式雨量站改建为室外一体式的，大大提高了设备的现代化。

一个系统的可靠运行除了设备质量外，系统的维护也很重要。每年汛前应对系统设备作一次全面巡查，清理雨量筒，检查雨量计翻斗、传感器及水位计的灵敏度，检查蓄电池电压，清理太阳能电池板上的灰尘提高充电效率，检测太阳能电池板的充电电流，检测电台的发射功率和频率，检查天线方向是否偏移，各种信号线接触是否良好，定期更新太阳能电池板和蓄电池等，都是提高系统可靠运行的一种有效方法。此外还要备足一定数量的备品备件，以便系统在遭到破坏时，能迅速恢复运行。

4结束语

城西水库水文自动测报系统的安装，完全满足了雨量信息收集技术要求，为水库管理部门对流域内水情信息的掌握提供可靠保证。该系统实时采集传输小沙河以上各站雨量、水位信息，为城西水库洪水预报计算提供准确及时的雨情资料，大大提高了城西水库洪水预报精度和水库调度的合理性。遥测系统采用遥测平台设施，保证遥测装置安全、防盗，系统信息采集传输、处理完全自动化，无需人员值守和人工传递信息，解决了该地区信息收集困难的问题，极大地提高了防洪、抗洪能力，提高了洪水预报的准确性，为水库创造了巨大的经济效益和社会效益。由于项目建设和运行的规范化管理，系统建设、系统运行和系统的长期维护是不可分割的有机结合，正是我们重视这三个方面的结合，才使得水文自动化测报系统一直正常运行到今天。经过近二十年运行，尤其经历2003年2008年百年一遇大洪水考验，遥测系统及时准确反映流域降雨及来水，系统各项指标均达到要求，稳定可靠。今后的工作就是要在长期运行维护中进一步积累经验，使系统发挥最大的效益。

参考文献：

[1]林杰斌，惠州水文遥测系统功能构成及特点[J]，水利科技与经济，2011（03）

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[3]SL61-2003。水文自动铡报系统技术规范[s]

[4]GB／T11832—2002，翻斗式雨量计[s]