闹德海水库水情自动测报系统改造研究

岳杨

（辽宁省水文水资源勘测局鞍山分局，辽宁 鞍山 114001）

闹德海水库水情自动测报系统改造研究

岳杨

（辽宁省水文水资源勘测局鞍山分局，辽宁 鞍山 114001）

文章在分析闹德海水库水情系统现状的基础上，提出改建规模、方法及增加设备数量和配置方案。最终新增加 7 个雨量站，1 个阜新市中心站，原 3 个水文站增加 3 个水位遥测。设计建立通讯网络，计算新增加站点的路径传输损耗，结果满足通讯要求。根据相关规范，确定遥测电台的工作频率。

水情自动报测；通信组网；遥测站

1 水情系统现状

闹德海水库原有水情自动测报系统，由9个雨量站、4 个水文站、1 个中继站、1 个中心站组成。所有测站数据都经过阿其马山中继站将数据传送至中心站，中心站设在闹德海水库管理局。

系统自建成以来，由于缺乏这方面专业培训，维修跟不上，加之设备老化，近几年水库的遥测系统经常发生错报、漏报、死机等情况，经常是边修边坏边用边坏。因此系统需要改造。

2 改建系统规模

闹德海水库防汛调度指挥中心应实时掌握水库的水雨情状况，以便决策确定调度方案。但现系统不具有此功能，通过这次改造，增加 1 个阜新市中心站，阜新市中心站通过公网与闹德海水库中心站通讯，获取水雨情信息。

站点经过重新规划布设，新增加 7个雨量站，1个阜新市中心站，原 3个水文站增加 3个水位遥测。改造后系统由下列各站组成：1个水库中心站（闹德海水库管理局）、1 个阜新市中心站、1 个中继站、20 个测站组成。

3 通信设计

3.1 通信组网

改造后系统在原网络结构的基础上增加1个阜新市中心站，阜新市中心站与闹德海水库中心站，通过租用电信部门公网进行通讯。

3.2 路径传输损耗计算

对新增加站点进行路径传输损耗计算。

无线电通信系统是由发射机、发射端馈线、发射天线、传播介质、接收端天线、接收馈线及接收机组成，路径损耗 Lb 可以由下式得出：

Lb=Pt-Pr+Gt+Gr-Lt-L（rdb）

其中：Pt、Pr 是发射 功 率 和 接 收功率；Lt、Lr 分别 为连接发射天线和接收天线的馈线损耗；Gt、Gr分别为发射天线和接收天线的增益。

从线路储备计算结果看，中继线路和测站线路计算结果都满足要求，但计算结果只能做电路设计的参考，应以实际电路测试结果为准。

3.3 遥测电台的工作频率

遥测电台的工作频率，由业主到辽宁省无线电管理委员会申请补办。

4 系统设备配置

4.1 遥测站

遥测站设备配置。雨量传感器或水位传感器、遥测终端机、电台、天馈线、同轴避雷器、太阳能电源、蓄电池和配套的各种插件等。遥测站的任务就是按照系统设计的要求，及时准确的将传感器的水文参数自动采集、编码、处理、发送到资料收集中心。

4.2 中继站

中继站的设备配置。中继站采用数字再生式中继仪，并配置收发信机、收发天馈线等传输设备，该型号中继仪选用专用调制解调芯片，51 系列的CMOS单片机电路以及频率锁定的上电控制电路。具有耗电低，可靠性高，抗干扰性强，配置灵活，操作方便等优点。适合于水情自动测报系统中的中继站使用。

4.3 中心站

1）中心站的设备配置。闹德海水库水情自动测报系统原有1个中心站，设在闹德海水库管理局，这次改造应业主要求在阜新市设立1个中心站，中心站功能与原系统功能相同，所有测站数据都传送至阿其马山中继站，闹德海水库中心站直接接收阿其马山中继站的数据；阜新市中心站通过租用电信部门公网与闹德海水库通讯，两个中心站主要设备配置相同。中心站的主要设备有：天线、馈线、同轴避雷器、通信电台、调制解调器、计算机等。计算机配置成双机运行方式，一台工业控制机供水情测报系统做资料接收及数据处理，另一台品牌微机供防洪预报使用。

2）中心站水情自动测报系统软件配置及功能。系统软件是在 WINDOWS 平台上开发的用于水情自动测报的多媒体软件，WINDOWS 平台具有多任务性及友好的用户接口，为满足系统运行和数据处理功能的要求，结合系统的具体情况，应配置操作系统软件、系统控制及通信软件，修改原实时数据处理软件、历史资料数据处理软件、预报作业软件、防洪调度分析软件、各种表格、图形显示、打印和绘图软件等。

5 电源及防雷设计

5.1 电源设计

1）测站。遥测站采用免维护蓄电池组和太阳能光板组成的直流电源供电系统，测站在不采集和发送资料时，进入微功耗状态。系统拟采用 6W的太阳能电源板对 12V6.5Ah 的免维护蓄电池，进行浮充电的供电方式，确保遥测站长期不间断的连续正常运行。

2）中继站。系统中继站附近无交流电源，因此也采用太阳能板浮充方式充电，以免维护蓄电池为电源。中继机长期处于值守状态，功耗较大，选用蓄电池电压 12V，容量为 38Ah，太阳能板为 12W。

3）中心站。中心站采用交流 220V 电源，交流配电由管理局用电统一考虑，需为中心站提供1回专用回路，经隔离变压器隔离和交流稳压器稳压后，向机房附属设备及不间断电源供电，设备的电源均由不间断电源 UPS供给。

5.2 防雷接地设计

可采用以下措施减少雷击损害：

1）在天馈线系统安装同轴避雷器，同轴避雷器要可靠接地，雷击时向大地泄放通讯频率带宽以外的其它信号电流，起到保护设备的作用。

2）在雨量信号线和水位信号线的输入端分别加了瞬态电压吸收器和光电隔离，把来自信号线的干扰吸收掉。

测站设备采用筒式结构，具有双屏蔽作用，有良好的防雷电及防电池干扰的性能，不再做接地处理；中继站设备采用筒式结构，把电子设备、蓄电池等罩在金属桶内，防雷接地采用环形均衡接地网，接地电阻应不大于 10 Ω；中心站设备的保护接地、建筑物防雷接地采用联合一点接地，接地电阻应不大于1Ω。

6 结论

通过对闹德海水库水情系统现状的调查研究，给出了完善和解决水库水情系统信息不及时，精度不好等问题的方案。按照方案实施改造后系统由下列各站组成：1个水库中心站（闹德海水库管理局）、1 个阜新市中心站、1 个中继站、20 个测站组成。这样将大大增加阜新市对于水库合理调度的控制并且提高水库防洪减灾能力，保证水库安全运行，保障了下游人民生命和财产的安全。

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