水利水電工程水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊

DATA-9201水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)由監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、前端監(jiān)測設(shè)備、測量設(shè)備四部分組成。

◆ 監(jiān)測中心:由服務(wù)器、公網(wǎng)專線(或移動(dòng)專線)、水文監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。

◆ 通信網(wǎng)絡(luò):GPRS/短消息/北斗衛(wèi)星、Internet公網(wǎng)/移動(dòng)專線。

◆ 前端監(jiān)測設(shè)備:水文監(jiān)測終端。

◆ 測量設(shè)備:雨量傳感器、水位計(jì)、工業(yè)照相機(jī)或其它儀表變送器。

管理功能:具有數(shù)據(jù)分級(jí)管理功能，監(jiān)測點(diǎn)管理等功能。

采集功能:采集監(jiān)測點(diǎn)水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。

通信功能:各級(jí)監(jiān)測中心可分別與被授權(quán)管理的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行通訊。

告警功能:水位、降雨量等數(shù)據(jù)超過告警上限時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)主動(dòng)向上級(jí)告警。

查詢功能:監(jiān)測系統(tǒng)軟件可以查詢各種歷史記錄。

存儲(chǔ)功能:前端監(jiān)測設(shè)備具備大容量數(shù)據(jù)存數(shù)功能;監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫可以記錄所有歷史數(shù)據(jù)。

分析功能:水位、降雨量等數(shù)據(jù)可以生成曲線及報(bào)表，供趨勢分析。

擴(kuò)展功能:支持通過OPC接口與其它系統(tǒng)對(duì)接。

自動(dòng)收集雨量、水位和其他水文參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在中心站的控制下按一定方式把這些數(shù)據(jù)編排成脈沖信號(hào)，通過信道傳遞到中心站。遙測站的儀器設(shè)備有雨量計(jì)、水位計(jì)、編碼器、數(shù)傳機(jī)、電臺(tái)和電源設(shè)備等。一般在有人管理無人操作情況下進(jìn)行。雨量計(jì)常用翻斗式，每毫米雨量翻轉(zhuǎn)一次，發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)記錄和編碼器。水位計(jì)多數(shù)采用浮子式，用機(jī)械機(jī)構(gòu)直接傳動(dòng)記錄筆和編碼器。編碼器是把雨量和水位(即浮子位移模擬量)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電量的器件?？梢跃幣懦龈鞣N碼制的脈沖信號(hào),雨量編碼只有增量,而水位變化是連續(xù)、可逆的，必須采用雙電刷判別電路、步進(jìn)機(jī)構(gòu)或循環(huán)碼盤等特殊方法。當(dāng)接到遙測站或中心站的發(fā)報(bào)指令后，全套設(shè)備啟動(dòng)，從編碼器中取出數(shù)據(jù)，并按一定邏輯程序?qū)⒄咎?hào)、雨量和水位依次發(fā)送出去。

①自報(bào)式發(fā)送,系統(tǒng)中的各觀測站自動(dòng)向中心站發(fā)報(bào)，其控制方法有定時(shí)控制和增量控制兩種。定時(shí)即按預(yù)先規(guī)定的時(shí)間和測次，到時(shí)發(fā)報(bào)。增量是指雨量或水位每變化一定數(shù)量時(shí)，如雨量增加 1毫米，水位增減 1毫米，立即發(fā)報(bào)實(shí)時(shí)的累計(jì)雨量和水位。每次發(fā)一至數(shù)遍，每個(gè)參數(shù)約0.3~0.5秒即可。這兩種控制方式也可以結(jié)合使用，以滿足時(shí)段雨量的計(jì)算和了解設(shè)備是否正常。

②應(yīng)答式發(fā)送，測站等待接收中心站發(fā)來的指令后給予回答，發(fā)報(bào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。它要求觀測站接收設(shè)備長期或定時(shí)段通電，處于待命狀態(tài)。

簡稱信道，是連接遙測站與中心站之間的電波傳輸線，分為有線和無線兩類:①有線通道用專線或共用電話線路。其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，使用比較方便可靠。缺點(diǎn)是設(shè)備成本隨距離而增加，如采用架空線，在大風(fēng)暴雨時(shí)容易損壞。②無線電通道常用超短波頻段，功率 1~10瓦，當(dāng)通信距離超過50公里，或有高山阻擋時(shí)，常設(shè)置中繼站，把接收到的信號(hào)增大功率后，再用另一頻率發(fā)射出去。測站采用定向天線，中繼站可用高增益的全向天線，以滿足各個(gè)方向通信的需要。電源一般采用堿性蓄電池供電。無線電通道適用于遠(yuǎn)距離傳輸，設(shè)備費(fèi)用較低，但易受干擾，誤碼機(jī)率較有線通道高。衛(wèi)星無線電通道，用衛(wèi)星作為中繼站，一般采用微波波段，優(yōu)點(diǎn)是觀測站位置不受地形限制，通信距離更遠(yuǎn)，覆蓋面積更大。還有短波、流星余跡散射等方式，都可作遠(yuǎn)距離通信用。

信息傳輸方式采用脈沖調(diào)制數(shù)字通信，簡稱 PCM。"0"和"1"是數(shù)字通信的基本信息，稱為比特，每秒傳輸基本信息量稱波特。由于水文遙測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較少,通常采用25、50、100波特,也有用300、1000波特的。每次發(fā)送與接收必須使信息同步，才能進(jìn)行解碼。應(yīng)答式的選呼方法常用兩個(gè)音頻調(diào)制信號(hào)作為各站的地址碼。

它的功能是集中遙測系統(tǒng)內(nèi)各遙測站的水文數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算整理,及時(shí)作出洪水預(yù)報(bào),并可控制閘門啟閉，進(jìn)行水利調(diào)度。根據(jù)流域面積及部門的需要可配置多級(jí)控制中心。中心站主要設(shè)備有通信電臺(tái)和電子計(jì)算機(jī)等。根據(jù)功能要求和數(shù)據(jù)量來選擇機(jī)型，一般采用中小微機(jī)，并配置顯示器、寬行打印機(jī)和磁盤驅(qū)動(dòng)器等外圍設(shè)備?？刂品绞礁鶕?jù)系統(tǒng)的發(fā)送制式而定，自報(bào)式具有測站功耗低微，設(shè)備簡單可靠,費(fèi)用低廉,數(shù)據(jù)有效率高等優(yōu)點(diǎn)，更適合于高山偏僻地區(qū)使用。美國和加拿大等國主要使用這種制式。應(yīng)答式的功能較多、控制靈活，接收中心可以定時(shí)自動(dòng)巡測，也可隨時(shí)指令巡測或選測，而且可以通話，使用方便。日本和意大利等國主要采用這種制式。中國這兩種制式都用，或在系統(tǒng)中兼容。