新疆恰甫其海水情自动测报系统改造

张 鹏

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000）



新疆恰甫其海水情自动测报系统改造

张 鹏

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000）

【摘 要】本文根据原恰甫其海水情自动测报系统11年运行管理经验，对原测报系统软、硬件功能缺陷及超短波传输方式的运行弊端进行分析。并对改造后新测报系统的建设及运行现状进行概述，提出改造建议。

【关键词】恰甫其海；水情测报系统；系统改造

1　原系统概况

1.1测报系统建设情况

原恰甫其海水情自动测报系统的建设规模为1∶6∶39，即1个中心站，6个中继站，39个水情遥测站（28个雨量站，其中7个兼测气温；10个水文站，其中改建水文部门已建5个水文站；1个坝前水位站），系统建设规模较大。2004年6月建设完成投入使用，运行至今已有11年。

1.2测报系统运行体制及软件建设

原恰甫其海水情自动测报系统通信采用超短波组网方式，遥测站至中继站、中继站至中心站均采用超短波通信方式［1］，遥测站采用单工单向的自报式工作体制。

测报系统软件采用java2000为开发平台，数据库采用SQL Server2000、Visua1Basic 6.0语言编程，系统为B/S结构的WEB应用项目，系统软件配置有系统控制及通信软件、实时数据处理软件、历史数据资料处理软件、各种表格和图形显示。

1.3测报系统遥测设备及传感器

原恰甫其海水情自动测报系统遥测站包括翻斗式雨量传感器、电阻式气温传感器、浮子式水位传感器、SMARTDATA-2000F遥测终端机、VHF电台、天线、太阳能电源系统和机箱等组成。测量控制板选用SMARTDATA-2000F型数据采集器，电路板之间采用总线方式连接，电板、通信机和蓄电池全部置于防水、防腐蚀的密闭不锈钢圆柱形机箱内［2］。

2　运行中存在的问题

2.1落后的通信传输方式

原系统采用单一的超短波组网方式，最远测站需要3级中继转发才能将数据传输至中心站，并且没有备用传输方式，一旦数据在传输中出现问题，就将出现数据丢失现象。中继站一般建设在海拔高、通信覆盖面广的高山上，且要方便维护管理。满足以上条件的高山也是手机信号台、电视转播台的首选地［3］。而原系统运行至今已有11年，传输信道受到各种各样的电磁干扰不可避免，再加上仪器设备的不断老化，数据传输故障发生率不断提高。

2.2部分硬件已停产且维护成本过高

原系统使用的是SMARTDATE 2000遥测仪，目前已停产，新购备品需要厂家根据需求定制，生产周期达半年以上。在配置使用中还发现，部分定制产品存在软件配置不兼容的现象，个别高山区测站因工程或自然因素影响路况崎岖难行，造成维护难度不断增加。

2.3系统软件无法升级，很难满足新形势下科学调度

随着软件开发程度的深化，硬件产品的更新换代，以及该局在梯级开发过程中调度的逐步精细化需求，目前恰甫其海水情自动测报系统落后于该局事业的发展需求，已经无法满足运行要求，且恰甫其海水情自动测报系统只具备实时监测功能，缺乏融雪产流模型［4］，无法进行水情的流域性预报，不能对水库的梯级调度、发电精细化调度提供有力的保障。

2.4部分传感器选取及设施安放不合理

由于新疆气候的特殊性，冬季气温极低，河道除中间流速较快区域外可能全面封冻，而原系统中全部采用浮子式水位计，冬季运行站观测水位数据需要在浮子周围安放加热器，从而对人力和物力造成了大量的浪费。如果使用雷达水位计，并将雷达探头架设在冬季河面不结冰处即可较好地解决此问题。

其次原系统中测站将数据采集器安放在数米高的水位井上端，或者2～3m深的法拉第筒内，极大地增加了检修、维护的难度。水文站和部分条件较好的测站完全可选取箱式机箱悬挂在屋内墙壁上。

3　系统改造现状

3.1系统改造概况

根据该局已建、在建项目的需求，为进一步提高水利、电力调度的现代化及自动化，进行伊河水调自动化系统（替代原水情自动测报系统）建设工作。该系统于2015年5月起开始建设，预计2016年底完成全部基础建设并开始试运行。

3.2数据采集器的选取

新系统数据采集器采用ACS500微功耗数据采集器。该终端机具有强大的数据处理能力，完全满足水情自动测报系统现场数据处理的要求，主要性能包括:宽工作温度范围、极低的静态功耗、强大的远程通信功能、方便的传感器介入、丰富的本地/远程设置参数与运行模式等。

3.3测站改造现状

目前已改造的测站包括原系统中的水文站和水位站，雨量站改造计划于2016年完成。在改造中根据测站具体情况调整了终端机、传感器的安放位置和传感器的选取等［5］。

以改建的莫乎尔水文站为例:原系统数据采集器安放在高8m的水位井上，维修时工作人员须沿爬梯爬到8m处的水位井上部完成工作；并且选用了浮子式水位计，冬季运行时需要将水位计安装到冬季水位井内，并在浮子周围安装加热器防止结冰。而新系统中将数据采集器安放至水文站观测站房内，方便维护、检修等工作；增加雷达水位计，雷达探头搭建在冬季河面不结冰处，更好地方便了冬季的运行及观测。

3.4通信方式调整

新系统采用的ACS500数据采集器，目前支持的信道包括:VHF、SMS、透明信道、GPRS MODEM、CDMA MODEM以及北斗。该系统采用双信道传输方式，以GPRS MODEM为主信道，北斗为备用信道。极大地避免了新疆恶劣气候对数据传输的影响，为精确、科学的调度提供了更加准确的数据保障。

GPRS无线传输装置选用工业级低功耗DT4100 GPRS DTU。该产品具有极低的在线空闲功耗（小于2mA），只有目前市场主流产品的1/10～1/5，工作温度范围宽（-40～＋85℃），因此可以在极其恶劣的环境条件下应用。北斗采用了国星终端，由于卫星传输功率较大，所以为备用信道，当GPRS传输不畅的情况下启动。

3.5系统软件的使用

3.5.1伊河水调自动化系统

目前该系统软件为试用阶段，主界面包括:系统信息、流域水情、实时监测、报表系统、数据查询等功能。后期将逐步增加洪水预报、防洪调度、长短期发电计划和数据整编与分析管理等功能。

3.5.2ACS500数据采集器调试软件

ACS500数据采集器调试软件主要包括:数据显示、状态信息、系统设置、系统测试和增强功能。配置的参数分为总体参数、传感器参数、远程通信参数3个部分。其中总体参数主要涉及定时工作间隔等和时间相关的一些参数；而传感器参数则是包含传感器接口定义、传感器基值、测量间隔等和传感器测量与处理相关的一些参数；远程通信参数则是包含通信设备类型、串口速率、通信协议等相关参数。

4　系统改造前景建议

a.建立与上游水库的联系机制，提高短期预报精度。

b.调整、优化站网布设，增加地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术应用，提高中长期水文预报精度。

伊河水调自动化系统测站主要为改建原恰甫其海水情自动测报系统测站，目前该站网只能较为精确地完成16h左右的短期水文预报，究其原因主要为缺少较高海拔的水文气象资料，无法掌握融雪径流变化规律，而融雪径流的大小，主要取决于高海拔地区积雪量的多寡和融雪季节气温的高低。

以SRM冰雪融水径流模型为例，日气温、日降水和流域积雪覆盖率是模型的3个基本的输入变量［6］。因此建议增加高海拔地区积雪、气温站，同时应用地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术收集高寒山区积雪水文特性、融雪消融规律，积累形成长系列的基础数据，为建立融雪、融冰和土壤冻融过程的分布式径流模型以及确定融雪径流模型参数提供准确的参考依据，从而提供较为精确的中长期水文预报。■

参考文献

［1］ 黄建国，孙福殿，刘义，等.无线水情测报系统的研制应用［J］.水利建设与管理，2010（8）:64-66.

［2］ 韩艳红.乌鲁瓦提水利枢纽水情信息监测系统的建设与完善［J］.水利建设与管理，2011（5）:56-57.

［3］ 袁雪莲.超短波在观音阁水情测报中的适用性研究［J］.中国水能及电气化，2014（6）:48-50，30.

［4］ 李旨强.新疆恰甫其海水利枢纽工程临时小断面度汛实践［J］.水利建设与管理，2013（9）:71-73.

［5］ 杨德丽.恰甫其海水利枢纽工程水土保持设施建设及防治效果［J］.水利建设与管理，2012（2）:82-84.

［6］ 陈香香，张斌，潘华炜，等.淮河入海水道二期工程堤防稳定计算分析［J］.水利建设与管理，2013（1）: 29-30.

DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.O16

Reconstruction of Xinjiang Qiafuqihaiwater situation automatic telemetry system

ZHANG Peng
（Xinjiang Ili River Basin DeveloPment and Construction Administration，Urumqi830000，China）

Abstract：In the paper，defects of software and hardware function in the origina1 te1emetry system as we11 as operation defects of u1trashort wave transmission mode are ana1yzed according to operation and management experience of origina1 Qiapuqihaiwater situation automatic te1emetry system for 11 years.Construction and operation status of new te1emetry system after reconstruction are overviewed，and reconstruction suggestions are proposed.

Key words：Qiafuqihai；water condition te1emetry system；system reconstruction

中图分类号：TV123

文献标志码：B

文章编号：1005-4774（2016）02-0058-03