通化水文自动测报系统设计与应用

朱文才，赵东辉，肖 鹏

（吉林省水文水资源局通化分局，吉林 通化 134000）

水文自动测报系统由采集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成。分成遥测站、信息传输通道和中心控制站（简称中心站）三部分，主要用于防汛和水利调度。在小流域范围内只需几分钟时间即能完成数据采集和处理，及时提供重点河段、水库的雨情、水情。相对于传统水文测报方式更为快捷、准确，是水文测报的发展方向。

1 站网布设

通化水文自动测报系统站网布设以现有报汛站为基础，新增雨量站选择现有非报汛雨量站，以保证水文资料的连续性。共布设中心站1处，遥测站42处，其中遥测雨量站30处，遥测水位站3处，遥测水文站9处。系统的总体建设目标是：改善水文数据采集，传输和处理手段，增强数据采集传输的可靠性，缩短水文数据的汇集和预报作业所需要时间，为防汛和水库调度提供快捷的雨、水情信息和预报成果。其总体功能满足以下要求：

1）系统要求站网布设能有效控制区间降雨变化和洪水演进传播过程。实时、定时自动采集区域水文信息。

2）水情信息采集与传输的时效性和可靠性及自动化程度有较大提高，要求在3～5 min内能够全部收集到流域内的雨情和水情信息。

3）水文信息服务范围和程度有所提高，能够快捷、准确地为防汛决策提供科学依据。

2 系统总体结构及通信组网方案

通化水文自动测报系统是由降雨、水位、流量信息系统采集、传输、存储、预报所构成的有机整体，共分为两个层次：以水情分中心为中心站，42处遥测站为水文信息采集站。系统设计为自报式和查询—应答方式相结合的工作体制。所有遥测站都具有自报功能，定时以自报、增量加报方式向中心站报告水文信息。遥测站接收设备定时段通电，随时处于待命状态，等待接收中心站发来指令后给予回答，发报实时数据。遥测站由数据采集设备、数据处理终端、通信传输模块、供电系统、防雷设施等组成，中心站由专网路由器、交换机、职守电脑等组成。通信方式采用GPRS信道通信，网络拓朴图如图1所示。

图1 通化水文自动测报系统网络拓朴图

3 系统信息流程

水文自动测报系统在信息流程上分为采集层、控制层、传输层和处理层。雨量、水位、流量等数据采集传感器构成采集层，感知水文信息的变化并将其转化为数据量等信号传送给遥测终端。

遥测终端作为遥测站的控制中心，控制传感器采样、采样结果处理、控制通信设备传输，能够判断通信成功与否、监控供电系统并自检工作状态。可接入目前遥测系统中使用的所有主流通信方式，可接入目前水文遥测系统中使用的绝大多数传感器，通过简单扩展，即可增加其他种类传感器的接入；具有大容量数据存储能力，可现场或远程提取；具有良好的可维护性；具有较高的可配置性；具有较强的远程可管理性。

传输层担任遥测站到中心站的通信任务，可选择无线通信方式的超短波信道、GPRS信道、卫星或有线通信方式的光缆、程控电话等。通化水文自动测报系统采用GPRS内网联网通信方式，特点是：数据安全性较好、通信速度较高、质量稳定、组网费用低、系统组网简单，可以快速完成组网测试。

处理层负责接收水文信息，并进行解码、检错、判断、分类、存储、显示、报警等操作，验证数据的准确性、实时接收，并以直观的图表方式表达出来。

遥测站采集水文数据后，通过GPRS信道自动传输到数据接收中心站，数据在接收中心站汇集后，通过计算机网络转储到水文情报预报中心的数据库服务器上，水情信息通过数据库服务器发布。

为了提高中心站计算机的可靠性，中心站数据接收部分采用双机设计，即采用两台计算机作为主机和副机，两台计算机都具有独立完成数据收集、处理、转储、通信等功能。主机和副机并行工作，具有对数据进行检错、纠错及存储和转储等功能。主机及副机之间的通信都是自动的，真正具有双机备份，容错能力。可明显地提高系统的可靠性。

4 洪水预报方案

遥测站采集水文数据后，传输到数据接收中心站，数据在接收中心站汇集后，通过计算机网络转储到水文情报预报中心洪水预报系统实时水情数据库上。洪水预报系统根据采集的数据计算出将发生的洪水大小和出现时间，及时发布预报，为相关防汛减灾部门调度决策提供依据，并为广大公众提供洪水安全信息。

[1]SL61—2003，水文自动测报系统技术规范[S].北京：水水电出版社，2003.

[2]王俊，熊明，等.长江水文测报自动化技术研究[M].北京：水利水电出版社，2009.