水利水情自动化遥测系统在水电站中的应用

韦生俊

（武鸣县那打水库管理所，广西 武鸣530199）

0 引言

水情自动化遥测系统可准确掌握水情信息，了解水电站能源情况，作为水利调度和防洪工作的主要依据，从而保证水电站安全运行，在现代化水利工程中起着重要作用。以往多依靠人工观测来采集水文水情信息，容易出现误差，且观测难度较大。随着水利信息化技术水平的提升，水情遥测系统得以改善，测量准确度及数据传输质量不断提高，能够有效解决调度失衡、控制不佳等问题。

1 水情自动化遥测系统

1.1 系统组成

水情自动化测报系统主要包括中心站、遥测站、中继站三部分，中心站多位于水库调度中心，控制系统各项操作；遥测站又可分为水位雨量站、雨量站等，多呈网状布置，确保能够全面采集监测水情信息，以满足水库安全需要；中继站又叫遥感传递中继站，多布设于视野开阔、通讯顺畅的高地，负责信息的中转。系统工作原理为：遥测站利用传感器采集水位水情信息后，通过无线通信装置将信息报告传送至控制中心站，控制中心接收后对其进行分析处理。

1.2 作用

水电站具有发电、防洪、灌溉等诸多用途，一切都要借助水能，所以务必要准确全面地掌握水情变化，才能加以利用。传统人工观测法在获取相关信息后，通过电话、电报等方式传递，观测量大、耗时长、传递速度慢，完成整个过程至少也要几个小时，且观测精度没有保证。尤其是在洪汛期，一旦出现信息错误，极易引发安全问题。而水情自动化遥测系统则集现代计算机、通讯技术、遥感技术于一体，弥补了传统方法的不足。在内容上，除了观测水位变化、降雨量，还能获取水流量、流速、蒸发量、转向水位等信息；在通信方式上，无线网、卫星有线等技术实现了24h高精度信息传输。此外，系统参数容易控制，硬件可进一步开发，为维护系统提供了有利条件，还能将水情信息量化，作用巨大。

2 水情自动化遥测系统在水利工程中的实际应用

2.1 工程实例

某市建有2座中型水电站，1995年A水电站首先安装了水情自动化遥测系统，经过2年实践，取得良好效果，如水流水位测量精确度提升、信息更加全面。1997年B水电站安装了改良后的水情自动化遥测系统，在当年汛期试运行，效果显著。2座水电站水情遥测系统共布设有2个中心站，4个中继站，8个遥测站。进入新世纪后，系统硬件不断升级，同时对许多现代化高科技都有应用，在多年实践中质量较有保障，各项监测指标均能满足精度标准。如系统误码率规定值为1%，该系统多年平均值仅为0.1%；系统运行通畅率规定值为95%，该系统平均值达99%。多年平均数据接收成功率为99.8%，系统平均年故障次数8次。

2.2 系统功能

2.2.1 信息采集模块

该市水情自动化遥测系统在2005年已改善成为GPRS组网，用于传输降雨量、水位、流速等信息。以水位采集为例，遥测终端利用定时自报功能，每隔5min对水位信息进行一次采集，CPU将记录写入固态存储器后，设备进入休眠状态。水位加报有警戒水位和加报水位两个标准，一旦达到标准系统会自动发出信号，通过短信即可完成水位设置、定时间隔设置等工作。遥测终端配置有大容量非易失存储模块，可保存2年的采集数据，GPRS遥测、U盘等方式都可读取。另外，当收到修改命令后，相关参数和设置会自动修改，并读出进行核对。

2.2.2 数据终端模块

对其有一定要求，不但要保持低功耗及较高的稳定性，而且要能方便地扩充传感器接口数量和类型，变化数据传输格式。另外通过参数设定需能够定义传感器或通信接口的输出输入。以通信接口为例，可在现场，也可通过远程对通信信号进行定义，更重要的是通信接口可同时连接两种以上的设备。此外还要配置GPRS通信装置和防雷装置。

2.2.3 信息处理查询模块

建立有专门的数据库，可存储各种数据、图形、文字和音视频资料，且对雨量、水位、耗水率等都信息有自动统计功能，包括时段统计、日统计、月统计和年度统计。除了告警、数据更新维护功能，模块还具备查询检索功能，时时对以往信息和历史资料进行搜索。此外，流量关系曲线、流域图、降雨量累计曲线图等各种静态图表和动态监视图都能打印。

2.2.4 洪水预报和调度模块

可在线预报，也提供离线预报，洪水预报内容主要有洪峰流量、总量和洪峰时间等。模块还显示预报窗口，能够列出预报单元选择、参数设置。若系统处于状态，因为该模块主要功能在控制中心站，所以只要主控制站还在运行，模块就仍能预报。另外，模块实时在进行洪水调度验算，并提供有人机界面窗口，输入设定参数便可确定泄流过程。

2.2.5 水务计算模块

系统在水量平衡原理的基础上，以水情遥测信息、闸门运行状况、机组运行数据以及NHQ曲线、库容曲线等资料为主要依据，按照设定好的时间间隔，通过各种算法和公式进行自动定时计算，最终得到发电流量、出库入库流量、平均降雨量、耗水率等结果，并记录在数据库，显示在人机操作界面。

2.3 实际应用

该水电站在防洪中极为重要，首先要全面精确地采集有关信息，作为防洪调度依据。系统采集信息时间短、信息多、精确度高，而且能够快速将所得信息发送至计算机中心，体现了良好的时效性。调度控制中心在接受信息后可迅速安排各项工作。为了对水情做出快速正确的分析，需建立预报调洪的计算机模型，再配以遥测数据进行微机处理，可得到洪峰流量、洪水总量等信息，并对最大泄量、最高库水位进行预测。

2.4 应用效果

以该市2002年洪水为例，预报值与实际误差情况如下：最大入库流量（m3/s）：误差4.2%；最高库水位（m）：误差0.3‰；最大泄洪流量（m3/s）：误差3‰；最大泄洪流量（m3/s）：误差0.8%。该技术经实践与专家鉴定，系统在数据精度方面是可靠的，减少了人工观测误差，保证了采集的水文信息的准确性。

应用遥测系统后，各雨量遥测站的雨量可直传控制中心站，几乎无时间差。 水情自动测报系统的运作，从根本上改变了人工观测的技术落后原始的观测方法，极大地提高了工作效率和科技含量，解放了劳动生产力，同时也避免了人工观测的不安全等因素。

运用预报调洪模型软件进行微机处理的科学调洪方法，预报准确精度高，能够成功的削减洪峰和安全错峰，极大地发挥了该站防洪减灾的社会与经济效益。

3 结束语

水利水情自动化遥测系统能够快速准确地提供水文水情信息，使水利工程的经济效益和社会效益得到最大发挥，为人类做贡献。随着现代化高科技的不断更新，系统也应及时完善配套设施，逐渐朝智能化方向迈进，以推动我国水利事业有进一步发展。

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