浅谈成都中小河流遥测站建设及维护

张小勇

(成都水文水资源勘测局，成都，611130)

1 前言

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对水文信息的时效性和准确性的要求也越来越高，为了及时、准确地满足社会各种需要，水文监测要实现现代化。要实现水文自动监测和预测预警必须应用现代科学技术，依靠思维创新、机制创新和科技创新，优化调整和完善站网结构，逐步建立与完善自动化水平较高的水文信息采集系统。同时要建设畅通快捷的水文信息传输系统，信息存储完整、服务手段先进的水文综合数据库与信息服务系统，以满足社会不同需求的业务应用。

目前，成都水文辖区内有水文站 14处，遥测水位(雨量)站54处，基本形成了相对稳定的大江大河基本水文站网体系。但中小河流水文监测站点偏少，站网密度严重不足，存在水文监测“空白区”。水文监测资料受人类活动持续影响其系列代表性逐渐降低，预报方案因缺或无基础资料数据而难以编制等问题极为突出，防洪报汛极为困难。亟待加强中小河流水文基础设施建设，新建一批雨量站和水位站，优化调整和完善站网结构，实现中小河流暴雨洪水自动监测和预测预警，提高山区群众应对洪水灾害的能力，减少洪水灾害损失，增强成都市中小河流的洪水灾害防御能力。

2 成都中小河流遥测站建设

2.1 站点选址

(1)水位站的选址。成都中小河流水位站站点大多选在水文站上游，距成都水文局现有国家基本水文站较远，预见期越长越有利于防汛安全转移和抢险。水位站无人值守、有人看护、巡测管理，为了建设和运行管理的方便，均设在断面稳定且交通方便的地方。

(2)雨量站点选址。根据行政区域社会经济有侧重地布设雨量站点，主要根据成都市境内山洪易发地区侧重布设雨量站，站点大多集中在都江堰、大邑、邛崃片区。中小河流雨量站建设需要满足覆盖全流域的降雨分布，实现全流域降雨、径流监控，实现降雨径流预警预报。

2.2 设备组成

遥测站主要由采集设备、通讯部分、传感器、电源系统和一体化支架组成。

(1)采集设备：数据采集终端(RTU)；

(2)水位传感器：浮子水位计、气泡水位计、雷达水位计、压阻式水位计等；

(3)雨量传感器：翻斗式雨量传感器；

(4)信息传输：通用分组无线服务技术(GPRS)、北斗卫星信息传输终端；

(5)电源系统：蓄电池、太阳能电池板、充电控制器；

(6)安装支架：设备安装支架、太阳能板支架。

2.3 设备主要功能

(1)远程在任意地点对遥测站数据、工况查询，远方诊断、维护和检修。

(2)10min内能够收齐水情信息，实时监视水、雨情。

(3)VHF、GSM/GPRS、北斗卫星、CDMA、PSTN、海事卫星六种通信信道，测站可采用双信道备用通信方式。

(4)中心站采集接收采用全冗余的双主机双网络并行采集方式，实现单一故障不影响系统运行的可靠性指标。

2.4 设备安装

中小河流雨量站均采用一体化支架，根据现场情况布置于地面或房顶。杆式雨量器整套仪器架设距地面约3m，支架使用直径300mm、壁厚8mm的镀锌管，支架中部设有工作平台，用于放置仪器设备的一体化机箱。翻斗雨量计、太阳能板、GPRS/GSM天线和北斗卫星天线置于一体化机箱顶部。

水位站自动采集水位和雨量信息，在有自记测井的站点，雨量传感器、太阳能电池板安装于水位自记测井仪器房顶，其它设备集成安装在水位自记测井仪器房中；在有专用仪器设备房的站点，雨量传感器、太阳能电池板安装于专用仪器设备房房顶，其它设备集成安装在专用仪器设备房中；如果是一体化站点，雨量传感器、太阳能电池板、其它设备集成安装于一体化杆架上。水位观测设施应包括水准点、固定水尺和水位观测步道以及观测平台。水位观测步道和观测平台应根据地形条件、水位变幅等情况施设。

3 遥测站常见故障分析及处理方法

遥测站除向水情中心平台发送水文监测要素信息外，还带有多种工况数据，如：监测站的工作电压、通讯设备信号强度(GPRS、北斗卫星信号强度、数据包数)等信息，同时，水情中心平台在收到上传数据后还会记录收报时间等。在水情中心平台上也开发了较多的自动报警与统计功能，如：缺报、电压异常、水位异常、雨量报警、校时、平安报等工况报警功能，具备到报率、畅通率、可用度等统计功能。利用水情查询平台可以对遥测站常见故障进行分析并予以处理。

3.1 电源故障分析及处理方法

古坪村站电压过程线中查询到白天充电电压较低(如图1所示)，且电压一直下降，说明太阳能充电电压不够。需万用表检查遥测站电源系统工作状态：

图1 古坪村站电压过程线

(1)遥测站充电电压：测量充电控制器的3、4脚间电压(一般应在11.5v～14.8v之间)；

(2)蓄电池工作电压：取下充电控制器第1脚，再次测量3、4脚间的电压(一般应在11.5V～14.8V之间)，如果在大太阳的情况下应比充电电压低0.5V～3V，当电池电压低于10.5V时，表明电池已损坏；

(3)太阳能电池电压：测量取下的1脚与充电控制器2脚间的电压，该电压应高于前面所测电压，该电压与天气情况有关，在大太阳的情况下应在21V左右。事后应对太阳能感光面进行清洗，灰尘太厚将影响太阳能光电转换效能。

3．2 雨量站雨量故障分析及处理方法

如图2所示，甘溪雨量站雨量为115mm，周边遥测站雨量都偏小，通过和周边站点做合理性分析，可能存在雨量传感器故障。由于雨量传感器是处在大自然环境中，鸟粪、树叶等各种杂质均可能进入传感器承雨漏斗中，灰尘将随降水流入翻斗内沉积、吸附于翻斗内，减少翻斗存水容量，造成翻斗计量误差，天长日久误差逐渐增加。如维护不及时，进入承雨漏斗内的杂质将会造成承雨漏斗的堵塞，降水不能实时、全部流入翻斗内测记降水量。要确保雨量站数据的准确性，需要定期对雨量传感器进行维护和清理。

图2 雨量站雨量分布

3.3 水位站水位计故障分析及处理方法

(1)气管与水位计终端的气管接口处有无损伤、有无漏气现象。检查方法是用能产生泡沫的液体(肥皂水、洗衣液水等)涂喷在连接处，待气泵打气时观察是否有漏气的情况，如无气泡则代表密封完好。

(2)水下探头检查与维护。首先检查探头处是否有淤泥，固定探头的设施是否被水冲损，管口探头固定是否牢固，在气泵打气时水下出气口附近水面是否有气泡显现；再检查管道缘线是否有损坏等情况。

(3)水位比对：观读人工水位与气泡水位计采集的水位进行比对，如果比对差超过±2cm，则应对RTU的基础数据进行修正，使之与人工水位一致。

4 存在问题和建议

4.1 存在问题

通过对成都中小河流遥测站点投入使用现状分析，主要存在以下问题：

(1)由于遥测雨量站是通过短信和GPRS的方式向四川省水情中心发送数据，当遭遇恶劣天气造成移动网站停电时，数据就无法发送；

(2)个别采用北斗卫星网络通信的站点，受地形和环境影响较大，传送数据不稳定；

(3)有些站与站之间距离较近，没用充分发挥站点的作用；

(4)杆式雨量站因建设在比较空旷的地带，容易遭受雷击；

(5)水位站存在传感器的选型不合理情况。

4.2 建议

(1)对通讯条件不好的遥测雨量站进行调整或更换网络运营商，以充分发挥遥测站的作用；

(2)遥测水位站根据河道和地理条件优化水位传感器的类型；

(3)数据采集器根据当地防汛要求设置水位变化率和水位加报的参数;

(4)有条件的遥测站通讯信道设置为GPRS+GSM和北斗卫星的多信道进行通讯，避免特殊环境和恶劣天气的影响；

(5)加强遥测站的运行管理，做好汛前和汛末的定期巡检工作。

5 结语

随着社会经济的发展，水文的基础地位日益凸显，它已经由单一测报整算到生命水文、资源水文、生态水文及水文现代化的跨越式发展，实现了从主要为防汛抗旱和水利工程建设服务，拓展到为农业、工业、交通、环保、旅游、生态等各个领域及社会公众提供多层次服务，在保障人民群众生命财产安全、服务地方经济社会发展和绿色生态建设等方面发挥着越来越重要的作用。中小河流遥测站点的建成，将极大改善和优化区域内中小流域水文监测站网结构，全面提升区域监测站点的水文测报、分析评价及水文水资源信息服务能力，实现中小河流暴雨洪水的自动监测和预报预警，大大提高中小河流的洪水灾害防御能力，为防汛抗旱决策指挥，减少山洪灾害损失，保障人民生命财产安全和国民经济可持续发展提供支撑。