浑河闸水情自动遥测系统技术应用

张建国

（沈阳市水利局，辽宁 沈阳 110015）

浑河闸水情自动遥测系统技术应用

张建国

（沈阳市水利局，辽宁 沈阳 110015）

通过对水情自动遥测系统在浑河闸的应用情况进行分析，对系统的采集设备、水情软件，以及其他配套设施建设等方面进行归纳总结，重点介绍水情自动遥测系统软件平台的应用。研究表明:本成果的最大特点是可为城市内河控制枢纽的联合调度提供快速、准确的实时数据，应用该系统妥善解决了浑河闸上游水情遥测问题，为枢纽的运行管理带来质的飞跃。

浑河闸；水情遥测；联合调度

我国的防洪重点在水库，难点在河道，其中城市防洪是防洪减灾领域中的重中之重，一个城市的内河防洪安全决定着这座城市经济发展的前景。目前城市内河为了景观用水和生态用水，在河道上修建了诸多橡胶坝和调节闸，从而达到拦蓄洪水的目的。那么，调节闸如何调度，即能保证防洪的安全，又能保证生态用水效益的最大化，就成了流域管理部门所关心的。调度的前提就是如何快速、准确地获取闸门上游各断面的水位变化情况，然后为闸门调度提供一个预先调度的依据。因此全流域水情遥测系统的建设就成了城市内河联合调度的必要组成部分。

1 工程概况

浑河闸位于浑河干流大伙房水库下游浑河沈阳城市段下游段。浑河闸工程主体由拦河闸、浑沙、浑蒲进水闸三大部分组成。浑河闸枢纽工程等别为Ⅰ等，规模为大（1）型，其相应的主要水工建筑物为1级。主要水工建筑物有浑沙进水闸、浑蒲进水闸和拦河闸等。本系统覆盖了大伙房～浑河闸区间，布设遥测水位站 6个，布设地点主要包括橡胶坝及较大支流河口，遥测水位站的具体布设情况见表1。

2 系统建设原则与功能

坚持“安全、可靠、实用、先进、开放”和遵循“统筹兼顾”的原则，系统建设既要满足近期要求，又要适应长远发展，确保安全生产需要。实行总体规划、分级控制、互留接口、信息共享，使系统便于管理和维护。系统的安全可靠、抗干扰性能应满足《水文自动测报系统规范》。

系统主要功能如下：

（1）能够自动、实时地采集水位数据，并通过GPRS移动通信信道将水情信息传送到大伙房水库管理局及浑河闸管理处，并具有现场显示和人工置数功能。

（2）中心站主机对原始资料有采集功能，并能对这些资料进行处理、检索和纠错。根据系统采集的实时数据，做洪水预报，并显示打印和绘制各类水文图表。同时还具有水文要素超限和事故报警、键盘输入资料以及向外传送水情信息的功能，并根据各站状态信号判断各站工作情况。

（3）系统能持续工作，特别是在暴雨、洪水等恶劣天气条件下能稳定可靠工作。

（4）遥测站能在环境温度 -30～45℃及相对湿度小于 95%的条件下工作。

（5）测报站具备测试功能。

3 采集设备与水情系统软件

3.1 采集设备

本系统遥测水位站主要由传感器（压力式水位计）、遥测终端机、GPRS模块（带 SIM卡）、太阳能电源、蓄电池和配套的各种插件等设备组成。

表1 浑河闸水情遥测水位站情况表

3.2 水情系统软件

该软件主要实现对系统各种来源数据进行在线实时采集，从遥测站取得遥测的原始数据，系统能够完成超短波、短信、卫星等多种通信采集方式。根据不同的应用需求对数据进行相应的处理，并写入数据库。主要功能如下：

（1）实时接收遥测站的水情数据。

（2）自动实现从实时数据到定时数据处理，分别对不同的遥测数据量采用相应的正确性校验方法，对采集数据的正确性进行校验、合理性检查、纠错等处理，并自动分类存入本地实时工程数据库。

（3）自动实现从各种实时数据到时段历史数据的处理，如从实时水位、流量、雨量数据中，分别提取出时段、日的开始点、平均值、最大值、最小值及其发生时间等特征量，作为历史数据存入本地数据库。

（4）根据水位流量关系曲线，自动实现从水位到流量的实时计算。

（5）实时数据报文（立即数）自动分类存入本地数据库。

（6）报表功能：计算、显示、打印时段雨情、水情综合统计报表、水情日报表、水情月报表、调度日报表、调度月报表，雨量水位特征统计表、各种汇编、整编报表，以及水库管理及防汛部门规定的多种报表。使用系统提供的报表编辑工具，根据自己需要，可做出各种新的报表，无须编程。

（7）通过人机对话方式按多种条件、多种方式查询数据库中的各种静态资料、实时数据、历史数据、检索告警记录、立即数等信息，并可以进行各种统计、比较、分析、综合查询。查询的数据信息可打印输出。

（8）具有系统设置功能，包括遥测站号、站名、站类别、水位基值等设置；水文信息报警门限的设置等。该功能设置只能通过中心站的数据接收软件实现，分中心站数据接收软件不能实现该功能。

（9）接口：由于数据采集处理软件仅负责实时数据的采集与处理，因此要求为预报调度软件提供开放、可靠的数据接口。

（10）大伙房水库中心站接收浑河闸水文数据后，应自动进行数据整编，形成统一报表；浑河闸管理处通过辽宁水利信息网获取大伙房水库水文数据并自动进行数据整编，形成统一报表，为洪水预报方案提供数据基础。分析界面如图 1、2所示。

图1 实时查询界面

图2 历史查询界面

4 其他配套设施

（1）电源要求。遥测站使用太阳能电池与蓄电池组合构成浮充供电系统。在日照期该系统给蓄电池充电，在夜间就使用蓄电池所存 储的电能。铅酸全密封蓄电池具有良好的低温特性和过量充电特性，而且免维护。为保证最长连续 7日无日照期间也能供电，所有遥测水位站均按低功耗要求设计，蓄电池配太阳能极板浮充充电。太阳能电池容量为40W，蓄电池容量为38Ah。中心站采用 220V专线供电给 UPS，设备电源由UPS提供。

（2）防雷接地设计。按规范要求，对各测站、中心站作好防雷接地设计，使通讯设备在雷雨天可靠运行。在中心站的 UPS前，安装电源避雷器和电源隔离变压器，把从交流电网感应来的雷击信号和干扰信号旁路掉。要求中心站接地电阻不大于1Ω。建设防雷系统，凡可能漏电伤人或易受雷击的仪器设备、电器及建筑物均设置接地与避雷装置。在负责做好避雷装置的采购、安装、管理和维修的同时，建立定期检查制度，同时结合工程避雷，形成功能强大的避雷体系。经现场勘察，水位计多处于野外环境，监测设备受雷击危害性比较大，本系统采用设置多级的防雷设备和建设良好的接地体等手段，同时从切断雷电传输通道和疏导泄放雷电流两方面入手，最大限度地减小雷电对系统的危害。防雷设备选用优质设备，保证防雷设备质量。

（3）土建的基本要求。压力式水位计的安装位置进行现场查勘后确定，水位计的安装应尽量借助已有的建筑或地物，压力式水位计应安装在保护管内，法拉第筒安装应满足规范要求。

［1］郦能惠.土石坝安全监测分析评价预报系统［M］.北京：中国水利水电出版社，2002.

［2］吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［3］顾慰慈.渗流计算原理及应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2000.

P332

B

1672-2469（2015）08-0045-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.015

张建国（1981年—），男，工程师。

辽宁省科技厅农业公关计划项目：辽宁省防汛调度管理系统研究（2011216001）