紅嶺灌區(qū)自動化工程初步設(shè)計

1、紅嶺灌區(qū)信息化建設(shè)專項(xiàng)工程 初步設(shè)計 (征求意見稿編制單位:海南新博海通科技有限公司 二一三年十月項(xiàng)目名稱:紅嶺灌區(qū)信息自動化建設(shè)專項(xiàng)工程初步設(shè)計 項(xiàng)目法人:項(xiàng)目承擔(dān)單位:海南新博海通科技有限公司項(xiàng)目負(fù)責(zé)人:吳 國 華審 定:陳 家 東審 核:林 國 輝校 核:胡 廷 會編寫人員:吳 坤 雄林 國 輝陳 家 東鄭 惟 鋒趙 洪 濱胡 廷 會蒙 志 錦萬 艷 雷目 錄1、 引言 . 102.6、 參考資料 . . 183.3、 管理機(jī)構(gòu)組織架構(gòu) . . 241、 引言本初步設(shè)計的目的在于從總體設(shè)計的角度明確紅嶺灌區(qū)信息自動化建設(shè)專 項(xiàng)工程的系統(tǒng)集成設(shè)計和各軟件系統(tǒng)的設(shè)計。通過初步設(shè)計,明確系統(tǒng)的

2、功能、 項(xiàng)目范圍和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段,可以有針對性的進(jìn)行下一步的系統(tǒng)實(shí)施、集成和 軟件系統(tǒng)的開發(fā)等各方面的工作。2、 項(xiàng)目概述2.1、 工程概述紅嶺灌區(qū)工程設(shè)計灌溉面積 145.48萬畝,總干渠渠首設(shè)計流量 45.0m 3/s,根 據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252 2000的規(guī)定,灌區(qū)工程規(guī) 模為等大(2型工程。紅嶺灌區(qū)由總干渠和東干、西干 2個灌溉系統(tǒng)組成的。其中灌溉總干渠、 東干渠樁號 0+00093+532段的設(shè)計流量均大于 20m 3/s;分干渠設(shè)計流量在 8.57m 3/s 3.12m3/s之間, 渠道均承擔(dān)有供水任務(wù); 支渠的設(shè)計流量均小于 5m 3/s, 其中包括有供水任

3、務(wù)的 11條支渠和其余 23條支渠。紅嶺灌區(qū)信息自動化建設(shè)主要是為了能夠?qū)崟r了解灌區(qū)渠系水資源分配狀 況,對水資源進(jìn)行及時有效的調(diào)度,減少因?yàn)樗Y源短缺而造成損失,提高田 間灌溉的保證率;充分發(fā)掘水源工程的水資源利用率,提高水源工程監(jiān)控、水 資源優(yōu)化調(diào)度和水行政管理的整體科技水平,促進(jìn)水利管理業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化,增 強(qiáng)管理調(diào)度能力,確保農(nóng)業(yè)用水,為供水指揮決策提供科學(xué)、高效、可靠的技 術(shù)支持。根據(jù)工程的實(shí)際情況和需求,紅嶺灌區(qū)信息自動化系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容主要包 括:管理信息中心的建設(shè)、水情信息自動采集與監(jiān)測系統(tǒng)、閘門自動控制系統(tǒng)、 安全監(jiān)測系統(tǒng)、三防會商會議系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、用水管理決策支持系統(tǒng) 等

4、。海南省位于我國最南端,北隔瓊州海峽與海南省相鄰,西臨北部灣,東南 和南邊在南海與菲律賓、文萊和馬來西亞為鄰。海南省的行政區(qū)域包括海南島 和西沙、中沙、南沙群島的島、礁及其海域。海南島是我國僅次于臺灣島的第 二大島。全省土地總面積 3.5354萬 km 2(合 5303.1萬畝,海域面積約 200萬 km 2。海南島呈東北 -西南向橢圓形狀,長 300多 km ,西北 -東南寬 180km ,地處 北緯 18°10´20°10´,東經(jīng) 108°37´111°03´,海岸線 1528km ,與海南省雷州半島 相隔的瓊

5、州海峽寬約 18海里。海南島地處熱帶北緣,屬于熱帶季風(fēng)氣候,長年無冬,素有 ” 天然大溫室 ” 的美稱,年平均氣溫 2226°C ,最冷的 1、 2月溫度仍能達(dá) 1621°C ,年光照時數(shù) 為 18322558小時,光照率 50%60%,光溫充足。日溫差大,全年霜凍,冬季 溫暖。 雨量充沛, 年平均降雨量 1639mm , 有明顯的多雨和少雨季節(jié), 每年 510月份為多雨季節(jié), 總降雨量 1500mm 左右, 占全年 7090%, 11月至來年 4月為 少雨季節(jié),僅占全年的 1030%,少雨季節(jié)常常發(fā)生冬旱或冬春連旱。紅嶺水利樞紐工程位于海南省中部五指山區(qū)瓊中縣中平鎮(zhèn)境內(nèi),

6、是以城鄉(xiāng) 供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主、結(jié)合防洪,兼顧發(fā)電等的綜合利用水利樞紐工程,也是 海南省水利布局中不可缺少的大型調(diào)節(jié)性骨干水利樞紐工程。紅嶺灌區(qū)工程是紅嶺水利樞紐工程的配套項(xiàng)目,紅嶺灌區(qū)工程的主要水源 以紅嶺水庫為主,屬于跨流域引水灌溉工程,通過灌區(qū)的各級干支渠聯(lián)結(jié)灌區(qū)內(nèi)的已建的中小水庫,組成大、中、小并舉,蓄、引相結(jié)合的長藤結(jié)瓜式自流 灌溉系統(tǒng)。灌區(qū)工程位于海南省東北部,灌區(qū)范圍涉及文昌、?？?、瓊海、定 安、屯昌等 5個市(縣共 45個鄉(xiāng)鎮(zhèn) 13個國營農(nóng)場,全灌區(qū)南北長約 162km , 東西寬約 68km , 國土面積 875.5萬畝,灌區(qū)的地理位置和范圍見下圖 2.1-1, 紅嶺灌區(qū)在海南

7、省位置示意圖。 圖 2.1-1 紅嶺灌區(qū)在海南省位置示意圖海南省是一個農(nóng)村人口比例和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占 GDP 份額都普遍偏高的省份,在 經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展過程中,農(nóng)業(yè)一直起著重要的支撐作用。到 2010年,海南省是 全國唯一在 GDP 中農(nóng)業(yè)增加值接近 30%的省份, 達(dá)到 27.94%, 與第二產(chǎn)業(yè) 26.80%相當(dāng),低于第三產(chǎn)業(yè) 18.36個百分點(diǎn); 在農(nóng)民收入結(jié)構(gòu)中,來自第一產(chǎn)業(yè)的收入達(dá) 74.6%,遠(yuǎn)高于全國的平均水平,因此,農(nóng)業(yè)是海南省經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支 柱產(chǎn)業(yè),同時也是優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。灌區(qū)工程涉及文昌、定安、瓊海、屯昌、?？诘?5市縣共 45個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和 13個農(nóng)場的農(nóng)業(yè)用水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、人畜飲水和城市

8、供水。灌區(qū)內(nèi) 2010年末總?cè)丝?105.14萬人,約占 5市縣總?cè)丝?31.56%,占全省 總?cè)丝?11.72%, 其中農(nóng)業(yè)人口 69.15萬人; 城鎮(zhèn)人口 35.99萬人, 約占 5市縣城 鎮(zhèn)總?cè)丝?24.82%,占全省城鎮(zhèn)人口 10.48%,區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)化率 34%;國民生產(chǎn)總值 (GDP 184.62億元,占全省國民生產(chǎn)總值 8.18%。其中第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) 分別為 95.89、 27.54、 61.19億元,分別占全省的 17.51%、 3.89%、 6.11%;從人 口和產(chǎn)業(yè)比例上分析, 本灌區(qū)主要以第一產(chǎn)業(yè) 農(nóng)業(yè)為主, 工業(yè)規(guī)模都很小, 是 本省比較典型的農(nóng)業(yè)區(qū)域,灌區(qū)內(nèi)耕地總面

9、積 257.2萬畝(不含園地,約占全 省耕地總面積的 23.61%, 其中水田 123.79萬畝, 約占全省水田總面積的 21.03%; 灌區(qū)內(nèi) 2010年經(jīng)濟(jì)社會基本情況見表 4.3 2。灌區(qū)內(nèi)的瓊海、文昌、?？谌惺呛Ｄ鲜」まr(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),土地資 源豐富,森林覆蓋率高,盛產(chǎn)各種熱帶作物,有豐富的水產(chǎn)、礦產(chǎn)資源,也是 海南旅游熱點(diǎn)地區(qū),是瓊東經(jīng)濟(jì)帶的重點(diǎn)市縣。2.2、 需求概述目前,紅嶺灌區(qū)還在設(shè)計規(guī)劃階段,根據(jù)國內(nèi)大型灌區(qū)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計 規(guī)劃應(yīng)滿足灌區(qū)三防指揮、工程監(jiān)測監(jiān)控、工程管理、水資源調(diào)配等要求,因 此,建設(shè)一整套灌區(qū)信息化管理系統(tǒng),提升工程的現(xiàn)代化管理能力,使灌區(qū)有 效地發(fā)揮

10、灌溉、防洪的效益是十分必要的。海南省紅嶺灌區(qū)信息化項(xiàng)目建設(shè)需 求主要體現(xiàn)在以下方面:1、防汛抗旱隨著我國從工程水利向資源水利轉(zhuǎn)變,從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代、可持續(xù)發(fā)展水 利轉(zhuǎn)變思路的實(shí)施,計劃供(用水已勢在必行。在當(dāng)前沒有大型明渠流量計 的情況下,計劃供(用水的核心是按計劃指標(biāo)交接水位。抗旱期間,行政領(lǐng) 導(dǎo)、管理人員及灌區(qū)調(diào)度中心都需要及時了解各輸水渠道交接處的水位值。目 前對各交接處水位值的觀測與傳遞很難滿足及時、準(zhǔn)確的要求,給抗旱指揮帶 來極大的不便,難以實(shí)現(xiàn)上下游均衡受益、全灌區(qū)抗旱保豐收的管理目標(biāo)。因 此,灌區(qū)防汛抗旱迫切需要建設(shè)一套水(雨情實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)及合理工調(diào)配水 系統(tǒng)。2、農(nóng)作物生長要求

11、灌溉科研成果表明,水對農(nóng)作物生產(chǎn)既有正面的影響,也有負(fù)面的影響。 在完全缺水的情況下,將會導(dǎo)致作物顆粒無收;如果不能適時適量地滿足作物 的需水要求,也會導(dǎo)致減產(chǎn)。灌區(qū)的灌溉范圍涉及面廣,各地土壤狀況、氣候、 降雨、作物及農(nóng)事不同步等存在差異,各地作物生育階段的進(jìn)程也是不同步的。 在這種情況下,要適時適量地確保全灌區(qū)農(nóng)田的灌溉,根據(jù)生育階段滿足其對 水分的需求,及時掌握農(nóng)作物生長對水分的需求。3、綜合管理發(fā)展綜合經(jīng)營,是紅嶺灌區(qū)自我維持、自我發(fā)展、最終步入良性運(yùn)行軌道 的重要途徑。首先,從單純經(jīng)營管理的角度來說,現(xiàn)代的經(jīng)營是市場經(jīng)濟(jì)條件 下的競爭性經(jīng)營。市場經(jīng)濟(jì)的競爭不僅包括人才、資本、產(chǎn)品的競

12、爭,更包括 信息量的競爭。實(shí)踐證明誰掌握的信息量大,誰就取得了經(jīng)營的主動權(quán),同時 信息的時效性對經(jīng)營的效果有著更大的影響。信息量的獲得,沒有信息化系統(tǒng) 是不可能的。 再從灌區(qū)水管理范疇發(fā)展綜合經(jīng)營的角度來看,完善灌區(qū)配套, 提高工程標(biāo)準(zhǔn)、管理手段的目的,就是為了提高灌區(qū)水資源的利用效益。提高 灌區(qū)水資源利用效益的主要途徑,是在適時適量地滿足區(qū)內(nèi)農(nóng)田灌溉的前提下,最大限度提高水資源綜合利用程度,以取得最佳的水資源效率。城鎮(zhèn)生活及工 業(yè)供水的發(fā)展,對水資源的管理(即經(jīng)營管理提出了新的、更高的要求,需 在全面掌握用戶信息的基礎(chǔ)上,根據(jù)灌區(qū)水資源狀況,采用系統(tǒng)分析方法,確 定水資源的優(yōu)化利用方案,以取

13、得水資源的最佳利用效益。要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)經(jīng)營管 理的理想效果,不應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)是無法做到的。4、供水調(diào)度與管理供水調(diào)度是灌區(qū)實(shí)施計劃供(用水的重要環(huán)節(jié),優(yōu)化調(diào)度則是實(shí)施灌區(qū) 水資源優(yōu)化配置、利用的保障措施。優(yōu)化調(diào)度的前提是要及時、準(zhǔn)確地掌握灌 區(qū)水資源、工程運(yùn)行、作物生長階段對需水要求、各用水戶對水資源的要求、 雨情狀況等灌區(qū)現(xiàn)狀。由于灌區(qū)范圍大,工程分散,分水建筑物多,區(qū)內(nèi)氣候, 土壤及農(nóng)作物生長存在差異,降雨時空分布不均勻,工程狀況及基礎(chǔ)水資源的 動態(tài)性等,如果用傳統(tǒng)的人工采集及傳遞信息方法來決策調(diào)度方案,往往使灌 區(qū)水資源調(diào)配滯后于客觀實(shí)際的變化,很難滿足優(yōu)化調(diào)配的要求。在當(dāng)前條件 下,灌區(qū)

14、習(xí)慣于編制靜態(tài)配水計劃,由于灌區(qū)范圍大,灌溉定額難以考慮農(nóng)田 土質(zhì)的差異,造成實(shí)際需要與計劃指標(biāo)的不一致。大部分農(nóng)田為沙質(zhì)土壤,耗 水量相對較大,每到旱期,如果按配水計劃指標(biāo)供水,就難以滿足農(nóng)田需水的 實(shí)際要求。因此,要及時掌握灌區(qū)動態(tài)因素的變化狀況,為優(yōu)化調(diào)配灌區(qū)水資源提供 科學(xué)的依據(jù),只有建設(shè)一套灌區(qū)信息化系統(tǒng)才能做到。 灌區(qū)供水管理,是灌區(qū) 水管理的重要內(nèi)容,是使灌區(qū)有限的水資源,實(shí)施優(yōu)化配置和利用,適時適量 地滿足用戶需水要求的重要環(huán)節(jié)。隨著形勢的發(fā)展,絕大多數(shù)灌區(qū)已由單向型 農(nóng)業(yè)灌溉供水向綜合型供水發(fā)展。大部分灌區(qū)不僅擔(dān)負(fù)農(nóng)業(yè)灌溉供水的任務(wù), 而且還為周邊市、縣提供生活用水和企業(yè)等工

15、業(yè)用水,在我國水資源相對匱乏 的情況下,供水管理,特別是綜合性供水管理就顯的特別重要。5、信息交流隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,通信和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,以及信息技術(shù)在社會各 個領(lǐng)域中的快速普及,如果灌區(qū)仍然應(yīng)用傳統(tǒng)方法與外部交流,那將是完全不 相適應(yīng)了,何況灌區(qū)的各項(xiàng)管理工作需要得到上級和社會各界的大力支持。 因此,應(yīng)用現(xiàn)代通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加強(qiáng)與當(dāng)?shù)厝赖炔块T的交流,既 是灌區(qū)水管理的實(shí)際需要,也是時代對灌區(qū)的要求。2.3、 建設(shè)目標(biāo)本工程管理信息系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)是:建成以紅嶺灌區(qū)管理分局為中心, 覆蓋灌區(qū)各管理區(qū)、管理站和信息點(diǎn),集遙測、遙信、遙調(diào)和遙控為一體的水 資源綜合利用和管理網(wǎng)絡(luò),借助灌

16、區(qū)管理信息系統(tǒng),進(jìn)行灌溉水資源的優(yōu)化, 實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。2.4、 建設(shè)內(nèi)容根據(jù)紅嶺灌區(qū)可行性研究報告,結(jié)合本工程信息化的實(shí)際需求,工程 信息管理系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要包括:(1信息采集,包括水情自動測報系統(tǒng),信息采集自動測報站及其無線通訊 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè);水閘泵站遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng),利用無線通訊網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)水閘站的 遠(yuǎn)程監(jiān)控;渠道流量監(jiān)測系統(tǒng),在東、西干渠、 3條分干渠的各個分水口及重要 的供水戶(鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水水廠取水口布置流量監(jiān)測設(shè)施,實(shí)現(xiàn)渠道流量在線監(jiān)測 及管理。(2通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平臺建設(shè);包括管理分局信息中心、各管理 區(qū)、管理站的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)以及他們之間的通信網(wǎng)絡(luò),和管理分

17、局信息 中心與省政務(wù)專網(wǎng)等的網(wǎng)絡(luò)通信。(3 綜合數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用支撐平臺建設(shè), 包括建設(shè)一套紅嶺灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫, 含數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理系統(tǒng),應(yīng)用支撐平臺采購,包括地理信息系統(tǒng) 和應(yīng)用服務(wù)平臺。(4灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)建設(shè),包括監(jiān)測與管理、用水調(diào)度、防汛預(yù)警、水 費(fèi)計收、管理維護(hù)等模塊。(5實(shí)體環(huán)境建設(shè),包括建設(shè)會商會議室,視頻異地會商系統(tǒng)、服務(wù)器及 存儲管理平臺和機(jī)房環(huán)境建設(shè)。2.5、 設(shè)計依據(jù)國家防汛指揮系統(tǒng)工程水情信息采集系統(tǒng)分類設(shè)計指導(dǎo)書水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn) LS276-2002水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 SL61-2003水文情報預(yù)報規(guī)范 SL250-2000水情信息編碼標(biāo)準(zhǔn)

18、 SL330-2005水文情報預(yù)報拍報辦法水利系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)導(dǎo)則 SL292-2004實(shí)時雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn) SL323-2005基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn) SL324-2005水庫工程管理設(shè)計規(guī)范 SL106-96土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 SL60-94水利水電工程施工測量規(guī)范 SL52-93工業(yè)企業(yè)通訊接地設(shè)計規(guī)范 GBJ79-85建筑物防雷設(shè)計規(guī)范 GB 50057-94(2000版數(shù)據(jù)通信基本型控制規(guī)程 GB3453數(shù)據(jù)元的交換格式、信息交換、試運(yùn)行、日期的時間表示法 GB/T7408-1994電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則 GB1450水利信息網(wǎng)命名及 IP 地址分配規(guī)定 SL

19、307-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 GB 50343-2004水利信息網(wǎng)建設(shè)指南 SL 434-2008軟件工程術(shù)語 GB/T 11456-1995計算機(jī)軟件單元測試 GB/T 15532-1995軟件包質(zhì)量要求和測試 GB/T 175441998軟件可靠性和安全性設(shè)計準(zhǔn)則 GJB/Z 102-96計算機(jī)軟件測試文件編制指南 GB/T 9386-1988軟件文檔管理指南 GB/T 15570-1995網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.32.6、 參考資料(1紅嶺灌區(qū)可行性研究報告(2 ISO9001:2000 質(zhì)量管理體系-質(zhì)量手冊(3 CMM3軟件管理標(biāo)準(zhǔn)手冊3、 系統(tǒng)總體設(shè)計3.1

20、、 系統(tǒng)規(guī)模結(jié)合工程的實(shí)際需求,海南省紅嶺灌區(qū)管理信息系統(tǒng)涉及的監(jiān)測站點(diǎn)包括 流量監(jiān)測點(diǎn) 76個,其中東干渠 29個,西干渠 7個, 3條分干渠 17個,重要供 水戶 23個;遠(yuǎn)程自動化控制閘門 27座(含總干渠、東干渠和西干渠上各節(jié)制 閘、分水閘、泄水閘和退水閘閘門,以及 10#12#支渠的渠首 3座泵站;各類 遙測站 27個(包括中型水庫已建的 13個水位雨量站,新建遙測水位雨量站 8個(含水位井,新建遙測雨量站 8個。 監(jiān)測信息詳見表 3-1。表 3-1 監(jiān)測信息點(diǎn)表 3.2、 總體設(shè)計思路灌區(qū)信息管理系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 3.2-1所示。 圖 3.2-2 灌區(qū)信息管理總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖灌區(qū)

21、管理分局(信息中心是本系統(tǒng)的集中監(jiān)測和實(shí)時控制中心,也是本 系統(tǒng)的管理、維護(hù)中心,各管理區(qū)、管理站是所管轄范圍內(nèi)的集中監(jiān)測和管理、 維護(hù)中心,對所管轄范圍的監(jiān)測作為信息中心灌區(qū)信息綜合管理系統(tǒng)的一個遠(yuǎn) 程客戶端?，F(xiàn)地監(jiān)控點(diǎn)用于現(xiàn)場操作人員對本地設(shè)備的監(jiān)測和控制,同時負(fù)責(zé)采集本 地各種設(shè)備的實(shí)時信息,并及時通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將信息上傳,接受并執(zhí)行上 層系統(tǒng)下發(fā)來的控制指令等;根據(jù)調(diào)度要求,閘泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)能夠從中心站 和管理區(qū)、管理站直接對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。灌區(qū)信息管理系統(tǒng)總體框架如下圖 3.2-2所示。 整個系統(tǒng)劃分為信息管理系 統(tǒng)和為管理系統(tǒng)提供支撐的基礎(chǔ)設(shè)施兩大部分,而為完成基礎(chǔ)設(shè)施和管理系

22、統(tǒng)的建設(shè)必須有相應(yīng)的保障體系。系統(tǒng)在規(guī)范安全的保障體系框架內(nèi),由信息采 集與傳輸網(wǎng)絡(luò)兩個系統(tǒng)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù),在統(tǒng)一的硬件支撐平臺和應(yīng)用服務(wù)平臺 的支撐下,實(shí)現(xiàn)水環(huán)境監(jiān)測與管理、用水調(diào)度、防汛調(diào)度、水費(fèi)計收四大業(yè)務(wù) 應(yīng)用系統(tǒng)。 圖 3.2-2 灌區(qū)信息管理總體框架圖基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和硬件支撐平臺三部分。 其中硬件支撐平臺主要是指機(jī)房環(huán)境和監(jiān)控會商室的建設(shè);信息采集系統(tǒng)由水 情測報系統(tǒng)、水閘泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、渠道流量監(jiān)測系統(tǒng)組成。(1傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ),建設(shè)內(nèi)容包括采集系統(tǒng)的信息 傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、和灌區(qū)管理分局、管理區(qū)、管理站三級網(wǎng)絡(luò)建設(shè),以及管理分

23、 局至省三防辦、水務(wù)局的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。(2機(jī)房環(huán)境機(jī)房環(huán)境建設(shè)作為業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)支撐環(huán)境,主要建設(shè)內(nèi)容包括服務(wù) 器及存儲設(shè)備、 UPS 后備電力設(shè)備和機(jī)房裝修等。(3監(jiān)控會商監(jiān)控會商室是分析灌區(qū)調(diào)度、汛情、水情、工情監(jiān)測等信息,進(jìn)行調(diào)水會 商,或重大問題決策及指揮的場所,也是有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家會商處理工程調(diào)度突 發(fā)事件和大型水事件的重要場所(具備異地會商功能。同時會商室還兼顧著 與外界技術(shù)交流、學(xué)術(shù)討論的用途。根據(jù)會商實(shí)際需求,同時考慮兼顧一些中 小型會議等用途。建設(shè)內(nèi)容及配置包括:大屏幕顯示系統(tǒng)、會議擴(kuò)聲系統(tǒng)、中 央控制系統(tǒng) , 以及支撐工作環(huán)境的其他輔助設(shè)備(即:燈光、空調(diào)、防雷接地、 綜合布

24、線、環(huán)境裝修等。(4水情測報建設(shè)灌區(qū)水情測報系統(tǒng),收集各供水水源的來水資料,進(jìn)行合理調(diào)度,優(yōu) 化配置水資源,減少水資源浪費(fèi),使工程發(fā)揮出最大的灌溉、發(fā)電等效益。并 對灌區(qū)工程的施工安全、水庫的防洪調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起重要作用。灌區(qū)主要為各干、支渠渠首、各水庫補(bǔ)水口的水位測報、 81宗中小水庫及引水工程的水位、 雨情及各管區(qū)的雨量測報。(5水閘泵站遠(yuǎn)程控制水閘泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)將干渠以上具有流量調(diào)節(jié)功能的各主要閘 門(含總干渠、東干渠和西干渠上各節(jié)制閘、分水閘、泄水閘和退水閘閘門, 共計 27座水閘,以及 10#12#支渠的渠首 3座泵站,實(shí)現(xiàn)自動化控制和遠(yuǎn)程 遙控。(6渠道流量監(jiān)測渠道流量管

25、理至關(guān)重要,灌區(qū)如何準(zhǔn)確計量渠道流量是向用水戶提供優(yōu)質(zhì) 服務(wù)的關(guān)鍵,是實(shí)行計劃用水、定額供水、科學(xué)管理的基礎(chǔ),是灌區(qū)運(yùn)行管理 決策的依據(jù),也是提高工程運(yùn)行管理效益的必要手段。根據(jù)本灌區(qū)的實(shí)際情況, 確定在東、西干渠、 3條分干渠的各個分水口及重要的供水戶(鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水水廠 取水口布置流量監(jiān)測設(shè)施,并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控。整個灌區(qū)共布置流量監(jiān)測 點(diǎn) 76個,其中東干渠 29個,西干渠 7個, 3條分干渠 17個,重要供水戶 23個。管理系統(tǒng)建設(shè)包括應(yīng)用服務(wù)平臺建設(shè)和灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)兩大部分。其 中應(yīng)用服務(wù)平臺建設(shè)是整個灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)運(yùn)行的軟件基礎(chǔ),具體建設(shè)內(nèi) 容包括綜合數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用支撐平臺;灌區(qū)

26、信息化管理系統(tǒng)是項(xiàng)目的核心管理平 臺,具體包括水環(huán)境監(jiān)測與管理、用水調(diào)度系統(tǒng)、防汛調(diào)度系統(tǒng)和水費(fèi)計收系 統(tǒng)。(1 綜 合數(shù)據(jù)庫根據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能特性,結(jié)合紅嶺灌區(qū)的具體情況,建立灌區(qū)綜合管 理數(shù)據(jù)庫,綜合管理數(shù)據(jù)庫可以與三防、水務(wù)局的綜合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與 交換,形成紅嶺灌區(qū)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。(2 應(yīng) 用支撐平臺灌區(qū)信息管理系統(tǒng)在應(yīng)用支撐平臺的支持下運(yùn)行,應(yīng)用支撐平臺是灌區(qū)信 息管理系統(tǒng)的軟件支持環(huán)境,是連接灌區(qū)信息管理系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的橋梁。 (3 灌 區(qū)信息化管理系統(tǒng)運(yùn)用當(dāng)代先進(jìn)的計算機(jī)和應(yīng)用軟件技術(shù),以信息化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以業(yè)務(wù)流 程為主線,以安全、科學(xué)的利用數(shù)據(jù)為目的,通過遙測采集、

27、地理信息系統(tǒng)等 技術(shù)手段,構(gòu)建先進(jìn)的灌區(qū)信息管理系統(tǒng),為灌區(qū)的信息化管理及其業(yè)務(wù)應(yīng)用 提供技術(shù)支持,為主管部門決策支技提供有力手段。3.3、 管理機(jī)構(gòu)組織架構(gòu)紅嶺灌區(qū)管理分局?jǐn)M設(shè)立于屯昌縣屯城鎮(zhèn),內(nèi)設(shè)辦公室、工程科、調(diào)度科、 綜合經(jīng)營科、工程維修隊(duì)和灌溉試驗(yàn)站。局下設(shè)置屯城、黃竹和大致坡 3個管 理區(qū)。管理區(qū)下按渠道劃 12個片,設(shè)置相應(yīng)的管理站,管理站下設(shè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理組組下設(shè)斗長。 4、 信息采集信息采集包括水情測報系統(tǒng)、水閘泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和渠道流量監(jiān)測系統(tǒng)。 4.1、 信息采集流程信息采集流程:各測站灌區(qū)管理分局管理區(qū)或管理站。測站點(diǎn)的流量、水位數(shù)據(jù)信息分別由數(shù)據(jù)采集設(shè)備負(fù)責(zé)采集,通過數(shù)據(jù)采

28、 集遙測終端(RTU 校對處理后,保存在終端里;采集終端按照系統(tǒng)設(shè)置的時間 定時發(fā)送到灌區(qū)管理分局(管理信息中心上保存,管理區(qū)及管理站通過 WEB 頁面訪問灌區(qū)信息化管理軟件獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。4.2、 采集組網(wǎng)方案無線傳輸方式。以修建通信鐵塔 (超短波 為主的自建無線網(wǎng)絡(luò)。方案優(yōu)缺 點(diǎn):一是為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)的統(tǒng)一防汛調(diào)度,管理局與灌區(qū)管理站需建設(shè)多處通信鐵 塔,投資費(fèi)用大,但后期維護(hù)費(fèi)用較低。既可以充分利用國家和地方配套投資, 又可以減輕灌區(qū)在網(wǎng)絡(luò)體系運(yùn)行中的維護(hù)經(jīng)費(fèi)負(fù)擔(dān)。二是受灌區(qū)地形限制,需 增建多處中繼站,建通信鐵塔費(fèi)用過高,運(yùn)行受惡劣天氣影響大,無線傳輸信 號不穩(wěn)定。自建光纖傳輸方式。自建光纖的

29、專業(yè)性較強(qiáng),維護(hù)任務(wù)大。隨著白建光 纖技術(shù)的推廣,其優(yōu)點(diǎn)不斷顯現(xiàn)。一是灌區(qū)測站、水閘等信息化節(jié)點(diǎn)沿渠道布 置, 在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面易于鋪設(shè)光纖組網(wǎng), 二是自建光纖傳輸具有抗干擾、 傳輸 距離遠(yuǎn)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn):各信息化節(jié)點(diǎn)相距較遠(yuǎn),全程自建光纖一次性 投入較大, 自行維護(hù)的工作量大、 費(fèi)用高, 并且渠道穿行 于山區(qū)、 河流和溝谷, 采用深埋、架桿、放置等手段鋪設(shè)光纖,極受場地限制。有線傳輸。 2005年以后,隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展日臻成熟,灌區(qū)組網(wǎng)主要傾向 于利用公網(wǎng)。方案優(yōu)點(diǎn):一是隨著灌區(qū)內(nèi)各縣 (市 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,公網(wǎng)輻射或延伸 區(qū)域范圍加大,在客觀上為公網(wǎng)組網(wǎng)創(chuàng)造了條件;二是,利用 (或者租用

30、公網(wǎng)的 費(fèi)用逐年下降;三是公網(wǎng)在穩(wěn)定性、安全性、兼容性、通用性等方面技術(shù)優(yōu)勢 日益顯現(xiàn),利用公網(wǎng)是未來網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇筅厔?。方案缺點(diǎn):一是灌區(qū)渠首偏僻, 距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn),公網(wǎng)通信的帶寬受限,運(yùn)營的范圍尚不能實(shí)現(xiàn)全覆蓋;二是公 網(wǎng)常年使用和長期維護(hù)費(fèi)用較多;三是網(wǎng)絡(luò) (有線 在灌區(qū)各類水情、工情信息傳 輸中存在局限性。無線傳輸。 GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù) 是在現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)上開通的一項(xiàng)分 組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù) 據(jù)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,建設(shè)費(fèi)用較低,使用簡單,設(shè)備功耗低,運(yùn) 行時間長,維護(hù)成本很小,可隨運(yùn)營商設(shè)備的升級而升級。其缺點(diǎn)是由于其自

31、身特點(diǎn),適用范圍受限,其傳播速率受到網(wǎng)絡(luò)和終端現(xiàn)實(shí)條件的制約, GPRS 分 組通過不同的方向發(fā)送數(shù)據(jù),最終達(dá)到相同的目的地,數(shù)據(jù)在通過無線鏈路傳 輸?shù)倪^程中,可能發(fā)生一個或幾個分組丟失或出錯的情況。根據(jù)上述組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合紅嶺灌區(qū)信息化建設(shè)任務(wù)及灌區(qū)屬線狀 工程的特點(diǎn),考慮灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著水情遙測、閘門遠(yuǎn)程控制,及要求在實(shí)施之前對每個站點(diǎn)的信號進(jìn)行實(shí)地測試,對于信號不滿足實(shí)施要 求的測點(diǎn),可以與當(dāng)?shù)匾苿舆\(yùn)營商協(xié)商解決,運(yùn)營商整改后如仍無法滿足要求 的,可采用 CDMA 或 WCDMA 信道測試并實(shí)施。通信信道測試主要完成測試點(diǎn)的雨量、水位、流量等信息的綜合通信信道 傳 輸測試

32、,測試的通信信道采用 GPRS/GSM 雙通道方式。參照中國移動公司基站設(shè)立測試方案,結(jié)合信息采集傳輸系統(tǒng)的通信信道 需求,同時 采用三種方式測試 GPRS/GSM 信號。(1站點(diǎn) GPRS/GSM 無線電信號場強(qiáng)值勘察測試以擬設(shè)站點(diǎn) 500 米地段周邊選取最佳點(diǎn),再以該點(diǎn)為中心,以半徑 200m 進(jìn)行 差落分析,并附信號變化說明。測試頻段為 GSM/GPRS900/1800/1900MHz,每站點(diǎn)測試時間為 2h。 測試結(jié)果以表格和曲線圖方式表 達(dá)。(2站點(diǎn) GSM/GPRS 數(shù)據(jù)通信終端實(shí)測在 GPRS/GSM 無線電信號場強(qiáng)值勘察的基礎(chǔ)上,以擬設(shè)站點(diǎn)半徑 200m 范 圍,主 要測試數(shù)據(jù)

33、通信傳輸延遲、通暢率和誤碼率等三個技術(shù)參數(shù)。首先要測試出所在地周邊基站信息,即 GSM 位置區(qū)號碼(LAC 、網(wǎng)絡(luò) 小區(qū)號(CID 、頻點(diǎn)(BCCH 、電平強(qiáng)度(RxL 、話音等級(RxQ 等參數(shù)。 然后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信測試,測試流程為:從終端撥號登陸上網(wǎng)數(shù)據(jù)交換 掛號等 GPRS 數(shù)據(jù)通信全過程。(3主要的取用原水企業(yè)終端設(shè)備 RTU 現(xiàn)場實(shí)測 -綜合實(shí)測綜合實(shí)測是站點(diǎn)選擇可靠性最為直接的保證。在站點(diǎn) GSM/GPRS 數(shù)據(jù)通信終端實(shí)測的基礎(chǔ)上,以擬設(shè)站點(diǎn)半徑 200 米范 圍,主要測試數(shù)據(jù)采集通信終端實(shí)地數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換的實(shí)際效果。測試項(xiàng)目包括中心站向遙測站發(fā)送命令或數(shù)據(jù):中心站高級參數(shù)設(shè)置

34、、中 心站發(fā)送召測命令、中心站常規(guī)參數(shù)設(shè)置、中心站發(fā)送召測命令,以及遙測站 向中心站發(fā)送數(shù)據(jù):遙測站發(fā)送數(shù)據(jù)、遙測站發(fā)送整點(diǎn)自報數(shù)據(jù)。最后須對現(xiàn)場測試過程和結(jié)果進(jìn)行描述。在測試點(diǎn)安裝相應(yīng)的傳感器,并通過數(shù)據(jù)采集終端采集若干組相關(guān)數(shù)據(jù)信 息,然后 通過 GPRS/GSM 傳送;在中心站進(jìn)行接收,處理和顯示,并得出相應(yīng) 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,給出測試報告。遙測終端安裝水位傳感器、流量計、和雨量計,采用定時自報、時段加報 和實(shí)時招測相接合的工作體制,實(shí)現(xiàn)水位、雨量、和流量的定時或?qū)崟r采集, 并通過 GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)傳輸至中心站。中心站完成數(shù)據(jù)入庫,報表和顯示。 每個站點(diǎn)的測試運(yùn)行時間為 2h,測試結(jié)

35、束后,給出各測試點(diǎn)的信道傳輸速 率、通暢率、誤碼率和傳輸延遲時間等數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告。4.3、 水情測報系統(tǒng)水情自動測報系統(tǒng)是本工程信息管理工程中的一個重要子系統(tǒng)。本系統(tǒng)主 要任務(wù)是采用現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)水位、雨量等信息自動采集、傳輸及處理,包括各 遙測站的自動采集和固態(tài)存貯;向信息接收中心站傳輸數(shù)據(jù);中心站進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理,計算并輸出相關(guān)水文信息供水源工程綜合信息管理系統(tǒng)調(diào)用,并可對外 發(fā)布。 圖 4.3-1 水情遙測數(shù)據(jù)流程圖紅嶺灌區(qū)水情測報系統(tǒng)具有實(shí)時采集傳輸水雨情信息、數(shù)據(jù)庫管理、信息 查詢、水情預(yù)報、監(jiān)控告警等功能。建設(shè)灌區(qū)水情測報系統(tǒng),可以收集各供水 水源的來水資料,進(jìn)行合理調(diào)度,優(yōu)化配置水資源

36、,盡量減少水資源浪費(fèi),使 工程發(fā)揮出最大的灌溉、發(fā)電等效益。并對灌區(qū)工程的施工安全、水庫的防洪 調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起重要作用。灌區(qū)水情測報系統(tǒng)是利用寬帶網(wǎng)絡(luò)、移動無線通信和光纖通信、自動控制、 視頻監(jiān)視、計算機(jī)信息等技術(shù),為水源工程管理各項(xiàng)工作的現(xiàn)代化進(jìn)程提供先 進(jìn)的技術(shù)手段。建設(shè)覆蓋整個工程的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要保證通信暢通,使信息監(jiān)控中心指揮 的命令能迅速下達(dá),各監(jiān)測信息情報及時上報,提高管理水平,增加社會效益, 配合視頻監(jiān)視,使水源工程的水資源調(diào)配更合理、更實(shí)時。灌區(qū)主要為各干、支渠渠首、各水庫補(bǔ)水口的水位測報、 81宗中小水庫及 引水工程的水位、雨情及各管區(qū)的雨量測報。根據(jù)紅嶺灌區(qū)水庫群、渠道灌

37、溉的任務(wù)及流域暴雨洪水特性,從通信組網(wǎng)、 便于建設(shè)、管理等原則,進(jìn)行本系統(tǒng)的站網(wǎng)布設(shè)。紅嶺灌區(qū)的水情測報系統(tǒng)主 要由信息接收管理中心站、水情遙測站等部分組成。根據(jù)紅嶺灌區(qū)工程現(xiàn)代水利設(shè)施開發(fā)利用信息系統(tǒng)采集和流程需要,擬設(shè) 計信息系統(tǒng)由信息接收管理中心站、水情遙測站等部分組成。由于水閘泵站遠(yuǎn) 程監(jiān)控系統(tǒng)(4.4章節(jié)已考慮對干支渠渠首的水位觀測設(shè)備的設(shè)置,故在本章 節(jié)不再考慮。1 雨量站雨量站的設(shè)置應(yīng)能保證設(shè)計區(qū)域面雨量的計算精度和各產(chǎn)匯流計算單元面 雨量的計算精度。因此,站網(wǎng)應(yīng)達(dá)到足夠的密度,原則上以每 50km 2設(shè)立一個 雨量監(jiān)測站為宜,并且面雨量站在大范圍內(nèi)盡可能均勻,雨量高值區(qū)和低值區(qū)

38、 均應(yīng)設(shè)站,各單元面積皆應(yīng)有代表性測站,在雨量等值線梯度明顯變化處也應(yīng) 設(shè)站,并且加密。降雨較少且分布均勻的,站點(diǎn)可稀些;暴雨區(qū)的站點(diǎn)要密些, 灌區(qū)水庫已有的雨量站也并入水情測報系統(tǒng)。2 水位站主要從幾個方面需求進(jìn)行設(shè)置:滿足灌區(qū)運(yùn)行安全和預(yù)報計算需求而設(shè)置的,包括中型水庫和小一型水庫, 引水工程;與工程任務(wù)有關(guān)的下游遙測水文 (水位 站。3 優(yōu)先在有資料測站布設(shè)原則通常遙測水文 (水位 站應(yīng)盡量布設(shè)在原測站, 遙測雨量站應(yīng)盡量布設(shè)在原雨 量站附近。4 盡量利用現(xiàn)有測站原則利用現(xiàn)有測站可減少投資,同時現(xiàn)有測站也是經(jīng)過規(guī)劃論證而進(jìn)行設(shè)置的, 積累了一定的資料。5 減少測站原則當(dāng)現(xiàn)有站網(wǎng)密度較大,

39、在滿足預(yù)報精度的要求的前提下,通過相關(guān)分析等 手段,可在遙測站的布設(shè)中選擇有代表性的測站存在即可。6 增加測站原則預(yù)報范圍內(nèi)的現(xiàn)有站網(wǎng)密度達(dá)不到水文預(yù)報的精度要求需增設(shè)測站時,為 滿足水文預(yù)報精度和可靠性要求, 可適當(dāng)增加遙測站數(shù)目, 但冗余度應(yīng)小于 10%。 7 便于通信組網(wǎng)原則遙測站布設(shè)要便于通信組網(wǎng)。8 避讓原則遙測站均應(yīng)注意避開強(qiáng)電磁場干擾以及強(qiáng)震動等干擾源,還應(yīng)避開可能發(fā) 生塌方、滑坡或泥石流等的危害區(qū),避開強(qiáng)噪聲、強(qiáng)震動和有遮擋物等干擾區(qū)。 9 便于建設(shè)和維護(hù)原則站網(wǎng)布設(shè)過程中,應(yīng)便于建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)管理,交通方便。紅嶺灌區(qū)站網(wǎng)的布設(shè),根據(jù)灌區(qū)降雨特性、灌區(qū)江河流域洪水特性、產(chǎn)匯

40、流特點(diǎn)、水庫分布、各干支渠的布置、已建站網(wǎng)分布及資料條件,結(jié)合水文預(yù) 報技術(shù)的現(xiàn)狀,紅嶺灌區(qū)灌區(qū)水情管理系統(tǒng)布設(shè)各類遙測站 27個(包括已建成 的中型水庫觀測站,其中新增遙測水位站 18個:各中型水庫在除險加固建設(shè) 中已增設(shè)了水情測報系統(tǒng),因此可將其納入紅嶺灌區(qū)水情測報管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理,不再新增站點(diǎn),本次主要考慮小(一型水庫及引水工程。灌區(qū)范圍 內(nèi),與灌區(qū)有水利聯(lián)系的小(一型水庫有 68座,數(shù)量較多,僅考慮囤蓄的 8座,小型水庫現(xiàn)狀均為設(shè)水尺觀測,除險加固后也沒有增設(shè)觀測設(shè)備,因此本 次增設(shè)遙測水位雨量站,共增設(shè) 8個水位站,并建水位觀測井;由于灌區(qū)內(nèi)有 水利聯(lián)系的引水閘引水流量均較小,因

41、此不考慮對其進(jìn)行相關(guān)觀測;灌區(qū)雨量 站按灌域考慮,西灌域設(shè) 2個雨量站,東灌域設(shè) 4個,共 6個雨量站;灌區(qū)需 設(shè)中心站一個。 另外為便于管理、維修,需配工具車一輛。 各類測站數(shù)量統(tǒng)計 見表 4.3-1。表 4.3-1 紅嶺灌區(qū)水情遙測系統(tǒng)測站統(tǒng)計表 中心站子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收、處理系統(tǒng)及入庫自動轉(zhuǎn)發(fā)軟件以及洪水預(yù)報軟 件等組成。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)各遙測站信息的實(shí)時接收處理和對遙測站的遠(yuǎn)程控制, 能同時具有接收 GPRS (GSM 信道實(shí)時數(shù)據(jù)信息和工況報告,經(jīng)檢查及預(yù)處理 后存入水情數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行檔案數(shù)據(jù)庫中,水情數(shù)據(jù)庫按國家防汛指揮系統(tǒng)工程 的庫表結(jié)構(gòu)建立。并具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、查詢、打印等功能。同時向分中

42、心站和上 級水情中心發(fā)送水情信息。中心站系統(tǒng)集成內(nèi)容包括:1、建立實(shí)時水雨情等信息接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理系統(tǒng)。2、按統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)在中心站建立遙測數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫。并要求按 國家防汛指揮系統(tǒng)的要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行 進(jìn)一步的處理,生成 1小時及其他時段數(shù)據(jù)存放到時段數(shù)據(jù)庫中。3、遙測數(shù)據(jù)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)匯集到上級。4、建立中心站水情(遠(yuǎn)程查詢、分析、報表生成等應(yīng)用系統(tǒng)。提供常用 的數(shù)據(jù)表的自動生成功能,生成的報表可以打印或存入文件中。包括:水位日 報表、雨量日報表、雨量月報表、逐日平均水位表、逐日平均流量表、逐日降 水量表、逐時降雨量表、降水量摘錄表、水文要素摘錄表,可進(jìn)行

43、任意時段的 雨量累積計算,并形成報表。報表可以打印、輸出。5、按信息編碼標(biāo)準(zhǔn)編制轉(zhuǎn)報軟件。通過報文編碼系統(tǒng),計算機(jī)可以設(shè)定成 自動擬定報文,也可以通過人工交互方式生成報文。具有將遙測數(shù)據(jù)和解析合 成后的實(shí)時水雨情及遙測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息存儲到后臺計算機(jī)的遙測數(shù)據(jù)庫 中的功能,并實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)發(fā),可根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)群發(fā)功能。中心站具有實(shí)時接收、處理等功能,并建立相應(yīng)的水、雨情的實(shí)時和歷史 數(shù)據(jù)庫,按國家防汛指揮系統(tǒng)的要求將接收的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫;并將數(shù)據(jù)實(shí)時 轉(zhuǎn)發(fā)到分中心站及上級部門;遙測站和中心站具有對系統(tǒng)管理和維護(hù)的功能,可現(xiàn)場和遠(yuǎn)程對遙測站運(yùn) 行參數(shù)讀取、設(shè)置和更新;中心站具有對系統(tǒng)管理和維護(hù)的

44、功能,可絕對實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對遙測站運(yùn)行參數(shù) 讀取、設(shè)置和更新;中心站具有接收、處理、存儲、上網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)遙測雨、水情數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等主 要功能;中心站具有遙測狀態(tài)管理如運(yùn)行時間、蓄電池電壓、遙測站數(shù)據(jù)終端存儲 空間、傳輸路由、通信方式的設(shè)置、讀取、查詢顯示;分中心站對遙測數(shù)據(jù)終 端進(jìn)行自動校時等功能;中心站具有遙測數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢及維護(hù)功能;能對實(shí)時雨、水情數(shù)據(jù)進(jìn)行 查詢顯示,可達(dá)到動態(tài)監(jiān)測,根據(jù)管理級別可對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、插 入、刪除,并能自動更正數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃? 降低丟包率, 每個分中心都配備了 GSM/GPRS通訊機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收,通過事先設(shè)定個每個通訊機(jī)的接收站

45、點(diǎn),即使在遇到系 統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送頻繁時,能保證分中心的數(shù)據(jù)接收不會因?yàn)槎绦艞l數(shù)太多而造成的 信息堵塞現(xiàn)象。通過這種冗余機(jī)制,可以將數(shù)據(jù)錯碼率減至最少,從而達(dá)到規(guī) 范要求的水平。根據(jù)本系統(tǒng)選定的組網(wǎng)方案和系統(tǒng)需求,本系統(tǒng)測站采用自報 /應(yīng)答兼容式 的工作體制。測站平時處于睡眠狀態(tài),當(dāng)系統(tǒng)滿足自報條件(增量或時段時,馬上喚 醒工作;另外,通過定時開機(jī)或者通過定義通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)答功能。 這種工作體制結(jié)合了自報式和應(yīng)答式的優(yōu)點(diǎn),是比較靈活的工作體制。遙測站功能應(yīng)滿足國家遙測系統(tǒng)遙測通信站建設(shè)要求,其單站功能還具有 現(xiàn)場和遠(yuǎn)程設(shè)置、讀取設(shè)置本站站號、雨量初值、水位初值、傳感器類別、水 位采樣間隔時間

46、、報汛段次、水位雨量變化閥值、主備信道選擇等參數(shù),以及 系統(tǒng)自動對時、自維護(hù)、蓄電池欠壓中心站報警等功能。其總體功能如下:具有實(shí)時、定時自動采集、存儲所有遙測站點(diǎn)雨、水情數(shù)據(jù);具有自動采集蓄電池實(shí)時電壓值,并隨水情數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站;通過建立的 GPRS (GSM 通信信道能將遙測站水情數(shù)據(jù)及時地傳輸?shù)街行?站。采用主備式通信信道的遙測站, 具有在主信道 GPRS 失效時自動切換至備用 信道(GSM 的功能;整機(jī)結(jié)構(gòu)合理,具有現(xiàn)場置數(shù)和顯示功能,通過置數(shù)鍵盤可置入人工測量 參數(shù)(如流量、水位量、雨量發(fā)送至中心站;具有現(xiàn)場對遙測站運(yùn)行參數(shù)地讀取、設(shè)置和更新。系統(tǒng)數(shù)據(jù)暢通率: 98%。(1測站可根據(jù)

47、實(shí)際情況設(shè)定為采用增量自報或定時自報結(jié)合定量加報的 工作體制,當(dāng)滿足自報條件時自動把測站的信息發(fā)回中心站,定時間隔(124小時可設(shè)置。(2雨量采集:雨量每次翻轉(zhuǎn)觸發(fā) CPU 將雨量記錄首先寫入數(shù)據(jù)采集終端的 固態(tài)存儲器。(3水位采集:遙測終端通過時鐘定時,每 5分鐘采集一次水位。 CPU 將采 集到的一條水位記錄寫入數(shù)據(jù)采集終端的固態(tài)存儲器,當(dāng)(整時定時一到, 馬上將該整時采集到的(瞬時水位值上報,若滿足加報條件,則立即加報, 然后,設(shè)備再次進(jìn)入掉電狀態(tài)。(4測站能響應(yīng)管理信息中心或管理所遠(yuǎn)程取數(shù)的命令,將固態(tài)存儲數(shù)據(jù)批 量上傳。(5隨機(jī)自報:當(dāng)被測參數(shù)變化超過規(guī)定閾值(如 5mm 雨量或 1

48、cm 水位變 化等,閾值可在本地或遠(yuǎn)程設(shè)置時,遙測通信終端設(shè)備及相關(guān)電路自動上電 工作,將雨量累計值和實(shí)時水位值發(fā)送至中心站;(6定時自報:按設(shè)定的定時時間間隔 (按照時段要求,如 1小時、 3小時、 6小時、 12小時、 24小時等等,可任意設(shè)置 ,定時向中心站發(fā)送當(dāng)前的水位雨量 數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)包括遙測站站號、時間、電池電壓、報文類型等參數(shù)。時間 間隔可在本地(通過置數(shù)鍵盤 /計算機(jī)或在中心站遠(yuǎn)程設(shè)置;(7蓄電池電壓采集:定時采集蓄電池電壓,并在定時報時段自動向中心站 報告并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中,即可在中心站可查詢測站的電壓運(yùn)行軌跡,可由 中心站軟件設(shè)置不同電壓報警等級,方便運(yùn)行維護(hù)人員提前

49、作好維護(hù)決策; (8參數(shù)設(shè)置:現(xiàn)場和遠(yuǎn)程可設(shè)置本站站號、雨量初值、水位初值、傳感器 類別、水位采樣間隔時間、報汛段次、水位雨量變化閥值主備信道選擇等參數(shù); (9人工置數(shù):可通過置數(shù)鍵盤將人工測量參數(shù)(如流量、蒸發(fā)量、泥沙量 等人工置數(shù)發(fā)送至分中心站,并接收中心站發(fā)回的數(shù)據(jù)接收成功的回執(zhí)信號; (10數(shù)據(jù)存貯:采集的水位、雨量等數(shù)據(jù)具有現(xiàn)場存貯功能,其容量不小于 32MB 。 能響應(yīng)分中心站召測指令, 將現(xiàn)場存儲的數(shù)據(jù)批量報送至中心站。 同時, 能提供現(xiàn)場人員在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)查看和下載,存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)能用于資料收集和 整編;(11硬件自動開關(guān)通信終端:通過遙測終端硬件控制,具有自動開關(guān)通信終 端功能

50、;(12本地實(shí)時顯示:在本地通過置數(shù)鍵盤能實(shí)時顯示水位、雨量、時間、電 壓等參數(shù);(13調(diào)試開關(guān)功能:通過軟件設(shè)置,保證遙測終端和分中心站接收終端在存 貯和接收處理時能判斷調(diào)試報文和正常報文;(14所有外部接口具有光電隔離防雷電破壞及防外部電磁信號影響。典型的遙測站設(shè)備主要包括:遙測數(shù)據(jù)采集終端(RTU 、傳感器(根據(jù)測 量參數(shù)需要包括雨量、水位計、蒸發(fā)器等傳感器等、通信設(shè)備(GSM/GPRS模 塊、太陽能電池、蓄電池等。遙測站(以雨量水位站為例結(jié)構(gòu)如圖 4.3-1所 示 充電控制器 電池DTU圖 4.3-1 遙測終端站結(jié)構(gòu)圖在測站終端機(jī)的控制下,自動完成定時自報和雨量、水位達(dá)到加報標(biāo)準(zhǔn)時 拍

51、報,具體要求如下:實(shí)時采集水情數(shù)據(jù)、采用定時、加報、召測兼容的工作體制報送數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)應(yīng)能夠通過軟件設(shè)置,無需修改硬件,自動或根據(jù)中心站指令增減 傳送數(shù)據(jù)頻度。并完成如下自動報汛的操作:定時自動報汛每日按時段定時,在水雨情參數(shù)未達(dá)到報汛標(biāo)準(zhǔn)時,均采集和報送一次數(shù) 據(jù)。定時時間間隔在本地、遠(yuǎn)程均可設(shè)置。雨量自動報汛a 、時段降雨量自動報汛按照水文情報預(yù)報拍報辦法的基本規(guī)定和廣西區(qū)“報汛任務(wù)書”的要 求,設(shè)定時段,在對應(yīng)的報汛時段(即每日的 2時、 8時、 14時、 20時等時 刻自動報汛。b 、暴雨加報自動報汛當(dāng)時段降雨量累計達(dá)到規(guī)定閥值時,或設(shè)定暴雨加報起報標(biāo)準(zhǔn)的雨量參數(shù), 當(dāng)一個時段內(nèi)累計

52、降雨量達(dá)到起報閥值標(biāo)準(zhǔn)時,則立刻自動報汛,否則按時段 降雨量自動報汛。雨量閥值在本地、遠(yuǎn)程均可設(shè)置。水位自動報汛設(shè)定不同水位報汛閥值,當(dāng)水位達(dá)到起報閥值標(biāo)準(zhǔn)時,則立刻自動報汛, 否則按時段自動報汛。為了便于數(shù)據(jù)管理,系統(tǒng)按信道的不同分有:GSM 報文、 GPRS 報文、 PSTN 報文、人工置數(shù)報文等,各信道報文應(yīng)設(shè)有不同的標(biāo)志位。每種信道報文還應(yīng) 按正常報文、人工置數(shù)、調(diào)試置數(shù)(系統(tǒng)安裝調(diào)試或維護(hù)維修時隨機(jī)輸入的數(shù) 據(jù)、告警信息等分別加注第二標(biāo)志位,以方便中心站對數(shù)據(jù)的分類、入庫和 處理。發(fā)報報文應(yīng)包含采集時間、發(fā)報時間、發(fā)報端站號、中心端站號、遙測站 電源電壓等工況信息和水文信息。具有本地

53、實(shí)時水文參數(shù)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置修改功能、人工置數(shù)功能,在 傳感設(shè)備發(fā)生故障時可以人工置入其它自動采集的水情數(shù)據(jù)。具有遠(yuǎn)程修改測站參數(shù)和時鐘校正的功能。遙測站設(shè)備功耗低,采用蓄電池組和太陽能電池板,需保證在連續(xù)陰雨 50天內(nèi)正常供電。遙測站對中心站下達(dá)的指令均給予確認(rèn),以保證中心站運(yùn)行狀態(tài)與遙測站 狀態(tài)一致。遙測站每天處于待機(jī)狀態(tài)以便隨時接收指令,喚醒遙測終端;在遙 測站發(fā)報后等待回執(zhí)的過程中,還可以接收中心站的指令,并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 信源編碼 (傳感器 , 采用格雷碼或帶奇偶校驗(yàn)的二十進(jìn)制碼 (BCD。信道編碼采用抗干擾編碼 , 以發(fā)現(xiàn)和糾正在傳輸中產(chǎn)生的錯碼。如漢明碼 (BCH、循環(huán)冗余校

54、驗(yàn) CRC -16等。通過編解碼措施,使遙測站數(shù)據(jù)暢通率 >98%。信息采集站在有市電時采用市電供電,并配備太陽能供電裝置,在極惡劣 氣候下,設(shè)計考慮在沒有市電時,由所配備的太陽能裝置供電,能降級使用基 本的測站數(shù)據(jù)采集和無線數(shù)據(jù)傳送。遙測站電源是整個遙測報汛通信網(wǎng)的基本保障,特別是地處偏遠(yuǎn)山區(qū)的測 站,電源的合理配置更為重要。為保證固態(tài)存儲器基本水文資料的安全,本方 案將 RTU 電源容量適當(dāng)擴(kuò)大,針對本中心各報汛站具體情況,各報汛站電源配 備統(tǒng)一配置太陽能光板 20W 一套,蓄電池 65AH 1臺。根據(jù)常規(guī)計算方法,上述的電源配置已經(jīng)可以保證遙測站連續(xù)陰雨工作時 間大于 50天,且連

55、續(xù) 7天晴天可以將蓄電池充滿。方案考慮到野外環(huán)境的惡劣,配備知名品牌的優(yōu)質(zhì)免維護(hù)蓄電池組,使用 壽命保證大于 5年。太陽能電池選用了名牌產(chǎn)品, 其工作溫度為 -10+80, 迎風(fēng)強(qiáng)度不小于 2400Pa 壽命大于 10年。支架抗風(fēng)能力達(dá) 12級。為了延長蓄電池的使用壽命,太陽能充電控制器也選用進(jìn)口產(chǎn)品,采用脈 動脈沖寬度調(diào)制充電方式充電,自動采用三段式充電方式,有效保護(hù)蓄電池, 太陽能充電控制器具備過充保護(hù)、反接保護(hù)、過載、過溫和短路保護(hù)、過壓欠 壓保護(hù)等。當(dāng) GPRS 在線時,系統(tǒng)具有實(shí)時時鐘校準(zhǔn)功能,可以每天定時接收中心實(shí)時 時鐘廣播,并自動進(jìn)行時鐘校準(zhǔn)?；虍?dāng)遙測站時鐘誤差 n 分鐘 (n

56、為 1-5 時中心 站計算機(jī)自動發(fā)出修正指令。系統(tǒng)中采集部分的主要內(nèi)容有:水位、雨量、土壤濕度(含水量。 1 水位計水位采用兩種傳感器, 當(dāng)渠道最高相對水位大于 2米時采用浮子式水位計, 當(dāng)渠道最高相對水位小于等于 2米時采用磁致伸縮水位計。 浮子式水位計的接 口為 12位 gray 碼接口;磁致伸縮水位計的接口為 RS485接口(12VDC 供電。 2 雨量計雨量計采用翻到式雨量計,脈沖計數(shù)方式計量雨量。(1水位測井建設(shè)水位測井建設(shè)采用可靠的簡易井形式,最常用的是直立岸坡式測井。直立 岸坡式測井即水位井安裝支撐面為垂直面或大傾角斜面 (傾角大于等于 80度 , 而本信息系統(tǒng)建設(shè)水位測井處都有幾乎垂直于水面的建筑可以附著。建設(shè)材料 為直徑 300mm 的 UPVC 管, 多根 UPVC 管垂直連接起來作為一個水位測井, 在 依附建筑面做好支撐支架,并在測井頂部安裝一個水位計安裝箱用于放置水位 計,底部加網(wǎng)兜以保護(hù)水位計的浮子和平衡錘流失。(2遙測站防雷地網(wǎng)雖然遙測站的儀器室不高,但考慮盡量減小雷電對于遙測站設(shè)備的影響, 還需在遙測站所在地建設(shè)防雷地網(wǎng),現(xiàn)場勘察各