水情自动监测系统在牡丹江上游防汛中的应用

王金华 金成浩

（吉林省水文水资源局延边分局，吉林延吉133000）

1 流域概况

牡丹江是松花江右侧的一条较大支流，发源于吉林省延边朝鲜族自治州敦化市江源镇牡丹岭，由敦化市大山咀子镇小山屯东流入黑龙江省境内，吉林省境内河长231.5 km，流域面积为1 0547 km2，主要支流有：沙河、黄泥河、珠尔多河等114条。

敦化水文分局水文站网分布广泛、地处偏僻、交通通讯不便、基础设施和技术装备相对落后，监测方式为人员长期驻站观测，信息采集大多为人工观测和机械模拟纸质记录，水情报汛靠有线电话话传和短波电台无线传输，工作烦琐，危险性高，生产效率低，信息时效性差。为防汛预测预报分析带来了较多的困难，建立流域内水文自动监测系统（以下简称系统），可以更及时、更准确地获得流域内的水情信息，制定准确的预报方案，有利于合理科学预测牡丹江洪水过程，为防洪决策提供准确的依据。

2 水情自动测报系统

敦化水文分局自动监测系统在吉林省水文水资源局的大力支持下，由北京金水燕禹科技有限公司负责总体方案的设计和研制。系统符合水利部水文测报系统技术规范和国家防汛抗旱指挥系统一期工程水情分中心初步设计指导书的要求。系统由1个中心站、1个中继站和4个监测站组成。

2.1 系统结构

系统由信息采集传输子系统、信息处理子系统、信息发布子系统组成。

信息采集传输子系统负责流域的水雨情信息采集、传输。水雨情监测站自动采集水、雨情信息，经超短波或卫星等通信方式，按设定的传输机制自动传输到系统中心站。

信息处理子系统负责水文气象信息的收集、处理；进行实时水情预报、预报结果专家分析决策。

信息发布子系统负责水文气象信息的发布。由多媒体显示屏（LED屏）、触摸屏、WEB信息、传真、电话应答等发布方式组成。

2.2 水情站网

系统共布设97个水情测报站，其中9个水文站、9个水位雨量站、2个水位站、76个雨量站、1个气象站。

2.3 通信方案

系统采用超短波与卫星、GSM相结合的混合通信组网方式，自报式工作体制。超短波通信中继级数为3级（11个中继站），超短波通信困难的测站采用卫星通信或GSM通信，重要水情测站采用双信道，组成了结构合理、经济实用的通信网络。

3 系统功能

3.1 数据收集功能

当雨量每增加1 mm或水位变化1 cm时测站能自动采集变化后的新数据，经BCH编码后自动发送给中心站，或当定时自报时刻到来时，测站将本站当前值经BCH编码后自动发送给中心站。兼容式测站能将本站水文参数当前值经BCH编码后自动发送给中心站。中心站能实时接收各测站发送来的自报数据、应答数据和人工置数数据，能定时自动巡测或人工随机提取测站数据。

3.2 收数软件功能

（1）实时收取手机和有线信道发回的监测数据。

（2）将收到的数据存入本地ACCESS数据库和服务器SQL SERVER数据库。

（3）设置接收监测测站地址表。

（4）远程设置监测终端的工作参数。

（5）测试有线信道及调试。

（6）提供简单的雨量报表。

（7）查询修改本地数据库数据。测站对信源数据进行BCH信道编码，中心站对收到的编码数据解码、纠检错、合理性判别、数据压缩，并分类存储、显示、打印各类数据报表及过程线等。

3.3 实时整理软件

（1）将从监测终端传送来的数据整理成标准数据，为WEB处理软件进行各类查询、报图、报表及实时数据显示提供数据。

（2）定时编报：按规定的发报次数发报。

（3）维护数据库：对数据库进行创建、备份、恢复。

4 系统的维护与保养

为保证系统运行的稳定性，将本系统分成两个子系统在不同的计算机（即接受机与服务器）上运行。

4.1 收数软件

该软件安装在接受机（既前置机）上。

接受机的串口1（COM1）必须与主信道（手机信道）相联；串口3（COM3）必须与备用信道（电话线）相联。为了数据不被丢失，以保证系统数据的连续性及完整性，软件必须是常开的。

4.2 实时整理软件和WEB处理软件

该软件安装在服务器上。

一般情况下实时整理软件也应该常开，使得WEB处理软件中显示的数据都是最新的。设备外表的灰尘及时擦除，使用外来软盘要首先查毒，保证主机无病毒运行。

4.3 提取固态存贮器软件

该软件安装在任意一台机器上。

如果是通过备用信道远程提取数据，则必须将这台机器的串口与备用信道相联；通过便携式计算机在现场从监测终端取数，则必须将这台机器的串口与监测终端相联。该功能只需在提取RTU数据时运行即可。

4.4 数据库维护

系统运行两三年以后，由于数据信息量的增加而降低系统运行速度，应将原数据库备份，再重新创建一个新数据库。

4.5 注意防雷

长白山山区属多雷区，各水文站曾数次遭到雷击的破坏，因此必须特别注意防止雷电击坏系统设备。应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。

4.6 电源供电检查

中心站蓄电池15天检查一次，中继站和监测站20天检查一次。检查蓄电池的电压是否符合要求，是否需要充电或补充电解液。

5 系统应用

系统自2008年6月1日投入运行，经历了3个主汛期的运行，系统在运行过程中，经历了暴雨、洪水、雷电、高温、低温、大风、中心停电、中继站强干扰等恶劣环境的考验，系统总体运行情况良好，系统功能达到设计要求，系统投入运行以来，系统全过程准确及时的监测雨水情，为确保牡丹江流域各乡镇沿江大坝的防洪度汛安全发挥了重要的作用。特别是在2010年7月28日，牡丹江流域暴雨洪水连续不断，大山咀子水文连续出现了5个洪峰，最大洪峰沿江流量达14 500 m3/s，这场洪水历时长，暴雨强度大，在恶劣的条件下，系统运行一切正常，系统准确及时地采集、传输流域内各监测站的实时水雨情信息，在这次抗洪抢险过程中，系统准确的水情信息与水文技术人员的实时水文预报，为政府领导制定正确的防洪决策措施，组织抗洪抢险起到了极其关键的作用。

6 结语及建议

敦化水文分局下属4个测站通过安装水文自动测报系统，极大地提高了实时水情的有效传输能力；系统具有较强的适应性、稳定性和安全性，系统功能齐全，建设成本低，本系统适用于水文站、专用站、遥测站、委托雨量站及其水文自动测报系统建设。随着推广应用必将有效地推动吉林省水文水资源信息的科技进步，在水文水资源监测自动化、现代化建设中发挥积极的作用。