水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)

1、水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計方案Ver1.0修訂記錄日期修訂版本描述作者備注目 錄鍵入文字1. 概述山洪災(zāi)害是山丘區(qū)在一定強度或持續(xù)的降雨下，因特殊的地形地質(zhì)條件而發(fā)生的自然災(zāi)害，它具有突發(fā)、破壞性大、防治困難的鮮明特點，山洪及其誘發(fā)的泥石流和滑坡，往往對局部地區(qū)造成毀滅性災(zāi)害，對國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成重大損失。近年來，我國山洪災(zāi)害問題日益突出，每年都造成大量人員傷亡，嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟發(fā)展。水情監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)主要包括水情遙測站網(wǎng)布設(shè)、信息采集、信息傳輸通信組網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施配置等。適用于水文部門對江、河、湖泊、水庫、渠道和地下水等水文參數(shù)進行實時監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括：水位、流量、降雨（雪）、風(fēng)速等。水

2、情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)采用多種無線通訊方式實時傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，各通信數(shù)據(jù)互為補充保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性，可以大大提高水文部門的工作效率。1)2. 系統(tǒng)功能1) 管理功能：具有數(shù)據(jù)分級管理功能，監(jiān)測點管理等功能。2) 采集功能：采集監(jiān)測點水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。3) 通信功能：監(jiān)測中心可分別與被授權(quán)管理的監(jiān)測點進行通訊。4) 告警功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的告警上限時，監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)軟件主動告警。5) 查詢功能：監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)軟件可以查詢各種歷史記錄。6) 存儲功能：前端監(jiān)測設(shè)備具備大容量數(shù)據(jù)存數(shù)功能；監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫可以記錄所有歷史數(shù)據(jù)。7) 分析功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)可以生成曲線及報表，供

3、趨勢分析。3. 系統(tǒng)設(shè)備組成    水情自動監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)由前端遙測站、測量設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)（超短波中繼站）、監(jiān)測中心站等使部分組成。主要組成設(shè)備為：1) 前端遙測站：自動遙測終端機。2) 測量設(shè)備：翻斗式雨量計、水位計等。3) 中繼站：中繼站終端設(shè)備中繼機。4) 中心站設(shè)備：前置接收機、中心計算機等。5) 其他設(shè)備：太陽能電池板及充電控制器、避雷針等。4. 設(shè)備功能1) 自動遙測終端機設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A、 當(dāng)雨量每產(chǎn)生一個計量單位（1mm）或水位每變化一個計量單位時，自動采集、存貯并向中心發(fā)送數(shù)據(jù)。B、 達到設(shè)定的時間間隔時，即自動采集、存貯

4、和發(fā)送數(shù)據(jù)。雨量發(fā)送累計值，水位發(fā)送實時值。C、 支持超短波、GPRS、北斗衛(wèi)星等多種無線通訊方式。D、 可現(xiàn)場和遠程（通過GPRS）設(shè)定站號和各項遙測數(shù)據(jù)的上、下限報警值等工作參數(shù)，數(shù)據(jù)越限時立刻上報告警信息。E、 支持現(xiàn)場或遠程升級設(shè)備程序。F、 支持遙測，和歷史數(shù)據(jù)遠程查詢功能。G、 具有自檢功能，低壓報警功能。H、 具有信道機超時發(fā)送強迫掉電功能。I、 可擴展連接其他水文傳感器、采集器接口。2) 中繼機設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A、 有較強的抗干擾能力，可靠性高。B、 可設(shè)定中繼站站號、工作信道。C、 接收到下屬遙測站數(shù)據(jù)，經(jīng)譯碼、糾錯后加上中繼站信息再編碼發(fā)送。3) 中

5、心站設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：設(shè)備功能包括：A. 全天候值守、實時接收遙測終端站點的數(shù)據(jù)，并對其進行處理、管理和存儲。B. 對所接收的信息進行解碼、合理性檢查、糾錯，并按要素分類進行存儲。C. 對遙測終端站進行遠程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改、校時。D. 監(jiān)視遙測終端站點的工作狀態(tài)功能。E. 自動對采集得到的數(shù)據(jù)，按照水利、水文的數(shù)據(jù)規(guī)則和客戶配置的數(shù)據(jù)檢查邏輯，判斷數(shù)據(jù)的合理性。F. 數(shù)據(jù)庫滿足分中心數(shù)據(jù)查詢、洪水預(yù)報、報表輸出及其它水文業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求；G. 數(shù)據(jù)庫具有良好的維護功能，。5. 設(shè)備主要技術(shù)要求1) 翻斗式雨量計 主要技術(shù)要求： ²分辨力：0.2mm²承雨器內(nèi)徑：

6、F200+0.6mm。刃口角4050°；²測量精度：4%；²雨強范圍：0.014 mm/min（允許通過最大雨強8mm/min）；²平均無故障工作時間：MTBF40000小時；²誤碼率：<10-4；²信號輸出標(biāo)準(zhǔn)：磁鋼干簧管式接點通斷信號(單信號或雙信號)，接點允許承受的最大電壓不小于15V，允許通過電流不小于150mA，輸出端絕緣電阻不小于1M，導(dǎo)通電阻不大于10，接點工作壽命在50000次以上；²供電和防雷：無功耗傳感器，傳感器及輸出信號傳輸具有防雷措施；²防堵塞：傳感器具有防堵、防蟲、防塵措施；

7、8;支持有線傳輸，通過外接無線短傳終端支持無線遠距離傳輸。²工作溫度：-10+50；²相對濕度：不限。2) 浮子式水位計主要技術(shù)要求：量測范圍：根據(jù)監(jiān)測河段水位變化范圍確定；分辨率1.0cm；測量精度：±2cm（10m），±23cm（1015m），±3cm（15m）；工作環(huán)境:溫度-1050，濕度<95%(40)。3) 遙測終端機主要技術(shù)要求：供電方式：蓄電池或鋰電池向設(shè)備供電，太陽能電池板浮充供電；值守功耗：小于等于2mA（電池電壓12V時）；設(shè)備平均無故障工作時間：MTBF25，000小時；工作溫度：3060，濕度：090。4) GP

8、RS/GSM模塊工作頻率：支持雙頻GSM/GPRS，符合ETSIGSMPhase2+標(biāo)準(zhǔn)；協(xié)議：支持TCP/IP，標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集；發(fā)射功率：2W（900MHz）/1W（1800MHz）；功耗(mA12V)：150mA（工作），10mA（空閑）；電源：5V35V；頻率誤差：0.1ppm；數(shù)據(jù)接口：RS232/RS485；工作溫度：-2560。5) 北斗衛(wèi)星終端天線波束寬度：俯仰方向25°90°,水平0°360°；頻率：接收S波段，發(fā)射L波段；接收靈敏度：C-157.6dBW；接收信號誤碼率：1×10-7；發(fā)射EIRP值：13dBW；MTBF（平

9、均故障間隔時間）：25000小時；功耗：平均功耗6W，發(fā)射最大功耗120W；工作環(huán)境：溫度-20+55，濕度598（45）；電源：932VDC；接口標(biāo)準(zhǔn)：RS232C。6) 超短波通信終端 作頻段：220240MHz；數(shù)據(jù)速率：1200bps；運行模式：半雙工；信道帶寬：12.5/25KHz；功率：125W。 6. 無線超短波通信超短波（223MHz235MHz）網(wǎng)絡(luò)介紹。7. 無線GPRS網(wǎng)絡(luò)GPRS(GeneralPacketRadioService，通用無線分組業(yè)務(wù))作為第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信(3G)的過渡技術(shù)，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是G

10、SM Phase2+ (1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。    GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個新的網(wǎng)絡(luò)，同時在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加一些硬件設(shè)備，并對原軟件升級，形成了一個新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項無線高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)E-mail、進行Internet瀏覽、即時聊天等。    GPRS系統(tǒng)使用現(xiàn)有的

11、GSM無線網(wǎng)絡(luò)。GPRS和GSM共用相同的基站和頻譜資源，只是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加了一些硬件設(shè)備和軟件升級。因此，實現(xiàn)GSM升級至GPRS非常容易，且中國移動借助原GSM網(wǎng)絡(luò)，所以GPRS覆蓋非常廣。目前中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡(luò)遍及240多個城市。8. 北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的民用用戶服務(wù)平臺。9. 系統(tǒng)工作過程描述水情自動檢測預(yù)報系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集、傳輸通道和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)組成，具體工作過程：遙測站自動監(jiān)測雨水情數(shù)據(jù)，當(dāng)雨水情數(shù)據(jù)改變達到設(shè)定的限值時或達到設(shè)定間隔時間時，自動上報雨水情數(shù)據(jù)信息。

12、遙測站數(shù)據(jù)通過VHF電臺、GPRS模塊和北斗衛(wèi)星無線終端設(shè)備向三個不同的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙測數(shù)據(jù)；VHF超短波通信數(shù)據(jù)經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)送達中心站，GPRS通信數(shù)據(jù)經(jīng)過移動運營商設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)可以由GPRS無線傳送到中心站或可以由互聯(lián)網(wǎng)送達中心站，北斗衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)經(jīng)北斗衛(wèi)星民用網(wǎng)管中心轉(zhuǎn)發(fā)通過互聯(lián)網(wǎng)送達中心站。中心站設(shè)備接收各個站點雨水情數(shù)據(jù)，中心測報軟件對數(shù)據(jù)進行儲存、分析，形成數(shù)據(jù)庫，三個傳輸通道數(shù)據(jù)互為補充，以提高數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性。測報軟件依據(jù)數(shù)據(jù)實時反應(yīng)遙測站雨水情信息，可圖文顯示或打印報表，同時判斷是否超過設(shè)定的報警限制并發(fā)出聲光報警。分中心站數(shù)據(jù)庫與中心站數(shù)據(jù)庫進行交互、互為補充，分中心測報軟

13、件可從中心站數(shù)據(jù)庫獲取其權(quán)限范圍內(nèi)的遙測站雨水情信息，可圖文顯示或打印報表，同時判斷是否超過設(shè)定的報警限制并發(fā)出聲光報警。測報軟件可通過GPRS通信通道對遙測站和中繼站遠程查詢歷史雨水情信息，也可遠程設(shè)置遙測站或中繼站參數(shù)。10. 軟件功能1、通信和采集功能        1.1 支持GPRS、CDMA、GSM、數(shù)傳電臺、TCP/IP及專線等多種通信方式        1.2 接收各個遙測站，歷史數(shù)據(jù)自動存盤。    

14、;    1.3 可查詢各個遙測站。2、時鐘同步功能       服務(wù)器、工作站可以通過網(wǎng)絡(luò)進行時鐘的同步，數(shù)據(jù)通信前臺機對各個監(jiān)測站進行廣播校時，實現(xiàn)整個       水文自動測報系統(tǒng)時間同步，校時每15分鐘自動進行一次，也可以手動發(fā)送。3、數(shù)據(jù)補調(diào)功能       采取數(shù)據(jù)暫存技術(shù)，在數(shù)據(jù)未能送達指定服務(wù)器時，數(shù)據(jù)存放在當(dāng)?shù)兀到y(tǒng)正常后實現(xiàn)自動調(diào)補，把缺失的數(shù)據(jù)從本站補調(diào)回水文自動

15、測報系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。       3.1 自動補調(diào)：計算機具有動態(tài)數(shù)據(jù)補調(diào)功能，不須人工干預(yù)，軟件會定時搜索歷史數(shù)據(jù)庫，把丟失的數(shù)據(jù)自動補調(diào)回來，數(shù)據(jù)完整性好。       3.2 人工補調(diào)：調(diào)度人員可隨機補調(diào)某個測站或所有測站在某一時刻丟失的數(shù)據(jù)，時刻保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。       3.3 自動補調(diào)的時間和次數(shù)可人工設(shè)置。4、具有基于優(yōu)先級別的任務(wù)調(diào)度功能，事故、 越限優(yōu)先報警，報警記錄可查詢、打印。 

16、60;     4.1 主要參數(shù)超限以聲、光方式報警。       4.2 故障、超限報警定位準(zhǔn)確。       4.3 能人工中斷聲、光報警。       4.4 支持手機短信報警。5、數(shù)據(jù)庫管理功能       5.1 自動形成歷史數(shù)據(jù)文件。      

17、5.2 可對歷史數(shù)據(jù)按多種條件進行查詢、修改。       5.3 對不可測得的參數(shù)可人工輸入。       5.4 可對歷史數(shù)據(jù)進行各種統(tǒng)計、處理。6、圖形顯示功能       6.1 可顯示各種水文監(jiān)測點分布圖、地圖等。       6.2 數(shù)據(jù)可實時地在畫面上動態(tài)顯示。       6.3 圖

18、上的參數(shù)及其顯示位置可在線修改。7、多種形式的曲線       7.1 可繪制時變曲線、直方圖、餅圖、機泵運行圖等多種形式的曲線。       7.2 可繪制多種形式的單軸、多軸對比曲線。       7.3 曲線可輸出到繪圖儀上。8、報表功能       8.1 可打印各種日志表、日、月、年統(tǒng)計報表。       8.2 報表格式可在屏幕上預(yù)覽。       8.3 報表的數(shù)據(jù)來源可靈活定義。9、美觀的圖形用戶界面       9.1 具有圖符、對話框、滾動條等資源。       9.2 支持鼠標(biāo)、觸摸屏操作。11. 設(shè)備外觀設(shè)