水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案Verl.O修訂記錄日期修訂版本描述作者備注1. 概述山洪災(zāi)害是山丘區(qū)在一定強(qiáng)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(diǎn)，山洪及其誘發(fā)的泥石流和滑坡，往往對(duì)局部地區(qū)造成 毀滅性災(zāi)害，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。近年來(lái)，我國(guó)山洪災(zāi)害問(wèn)題日益突出，每 年都造成大量人員傷亡，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)主要包括水情遙測(cè)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(duì)江、河、湖泊、水庫(kù)、渠道和地下水等水文參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)容包括: 水位、流量、降雨（雪）、風(fēng)速等。水情自動(dòng)

2、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用多種無(wú)線通訊方式實(shí)時(shí)傳送監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)，各通信數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(jí)管理功能，監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理等功能。2）采集功能：采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位、降雨量等水文數(shù)據(jù)。3）通信功能：監(jiān)測(cè)中心可分別與被授權(quán)管理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行通訊。4）告警功能：水位、降雨量等數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的告警上限時(shí)，監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件主動(dòng)告警。5）查詢功能：監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件可以查詢各種歷史記錄。6）存儲(chǔ)功能：前端監(jiān)測(cè)設(shè)備具備大容量數(shù)據(jù)存數(shù)功能；監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)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(bào)表，供趨勢(shì)分析。3. 系

3、統(tǒng)設(shè)備組成、監(jiān)測(cè)中心站等使水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)由前端遙測(cè)站、測(cè)量設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)（超短波中繼站） 部分組成。主要組成設(shè)備為：1）前端遙測(cè)站：自動(dòng)遙測(cè)終端機(jī)。2）測(cè)量設(shè)備：翻斗式雨量計(jì)、水位計(jì)等。3）中繼站：中繼站終端設(shè)備中繼機(jī)。4）中心站設(shè)備：前置接收機(jī)、中心計(jì)算機(jī)等。5）其他設(shè)備：太陽(yáng)能電池板及充電控制器、避雷針等。4. 設(shè)備功能1）自動(dòng)遙測(cè)終端機(jī)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(gè)計(jì)量單位（1mm或水位每變化一個(gè)計(jì)量單位時(shí)，自動(dòng)采集、存貯并向中 心發(fā)送數(shù)據(jù)。B、達(dá)到設(shè)定的時(shí)間間隔時(shí)，即自動(dòng)采集、存貯和發(fā)送數(shù)據(jù)。雨量發(fā)送累計(jì)值，水位發(fā)送實(shí)時(shí) 值。C、支持超短波、GPRS

4、北斗衛(wèi)星等多種無(wú)線通訊方式。D 可現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程（通過(guò) GPRS設(shè)定站號(hào)和各項(xiàng)遙測(cè)數(shù)據(jù)的上、下限報(bào)警值等工作參數(shù)，數(shù)據(jù) 越限時(shí)立刻上報(bào)告警信息。E、支持現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程升級(jí)設(shè)備程序。F、支持遙測(cè)，和歷史數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程查詢功能。G 具有自檢功能，低壓報(bào)警功能。H、具有信道機(jī)超時(shí)發(fā)送強(qiáng)迫掉電功能。I、可擴(kuò)展連接其他水文傳感器、采集器接口。2）中繼機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖：B、C、GPRS+JL J忑電接 口3）中心站設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖:I i；.rp ?,互鹿財(cái)按口蒂電池設(shè)備功能包括:設(shè)備功能包括：A. 全天候值守、實(shí)時(shí)接收遙測(cè)終端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理、管理和存儲(chǔ)。B. 對(duì)所接收的信息進(jìn)行解碼、合理

5、性檢查、糾錯(cuò)，并按要素分類進(jìn)行存儲(chǔ)。C. 對(duì)遙測(cè)終端站進(jìn)行遠(yuǎn)程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改、校時(shí)。D. 監(jiān)視遙測(cè)終端站點(diǎn)的工作狀態(tài)功能。有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性高。 可設(shè)定中繼站站號(hào)、工作信道。接收到下屬遙測(cè)站數(shù)據(jù)，經(jīng)譯碼、糾錯(cuò)后加上中繼站信息再編碼發(fā)送。GPR5模塊丄捽單兀衣陽(yáng)能電 池板樣制單尤前JI接枚機(jī)電譚in中心站水情I動(dòng)盟測(cè)預(yù)報(bào)系 統(tǒng)數(shù)據(jù)斥訐理軋fl忙忻肛列頂 報(bào)軟件VPM設(shè)備CGPR$/衛(wèi)星恂比獨(dú)中心計(jì)算機(jī)搖口3趙短波電臺(tái)接收機(jī)超短波電臺(tái) 境射機(jī)戲匚器E. 自動(dòng)對(duì)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(kù)滿足分中心數(shù)據(jù)查詢、洪水預(yù)

6、報(bào)、報(bào)表輸出及其它水文業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求；G. 數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的維護(hù)功能，。5. 設(shè)備主要技術(shù)要求1）翻斗式雨量計(jì)主要技術(shù)要求：分辨力：0.2mm承雨器徑：200+0.6mm 刃口角40 50 ;測(cè)量精度：w 4%雨強(qiáng)圍：0.014 mm/min （允許通過(guò)最大雨強(qiáng) 8mm/min）;平均無(wú)故障工作時(shí)間：MTBF 40000小時(shí)；誤碼率：10-4 ;信號(hào)輸出標(biāo)準(zhǔn)：磁鋼干簧管式接點(diǎn)通斷信號(hào)（單信號(hào)或雙信號(hào)），接點(diǎn)允許承受的最大電壓不小于15V,允許通過(guò)電流不小于150mA輸出端絕緣電阻不小于1MQ,導(dǎo)通電阻不大于10Q，接點(diǎn)工作壽命在50000次以上；供電和防雷：無(wú)功耗傳感器，傳感器及輸出信號(hào)傳輸具

7、有防雷措施； 防堵塞：傳感器具有防堵、防蟲(chóng)、防塵措施；支持有線傳輸，通過(guò)外接無(wú)線短傳終端支持無(wú)線遠(yuǎn)距離傳輸。工作溫度：-10 C+50 C；相對(duì)濕度：不限。2）浮子式水位計(jì) 主要技術(shù)要求：量測(cè)圍：根據(jù)監(jiān)測(cè)河段水位變化圍確定；分辨率1.0cm ；測(cè)量精度：w± 2cm （w 10m）, w± 2 3cm （1015m）, w± 3cm （ 15m）；工作環(huán)境：溫度-10+ 50C，濕度95%（40C）。3）遙測(cè)終端機(jī)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(yáng)能電池板浮充供電； 值守功耗：小于等于 2mA（電池電壓12V時(shí)）； 設(shè)備平均無(wú)故障工作時(shí)間：M

8、TBF25, 000小時(shí)； 工作溫度：30C+ 60 C,濕度：090%。4）GPRS/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）：w 150mA（工作），w 10mA （空閑）； 電源：+ 5V+ 35V； 頻率誤差：w 0.1ppm ； 數(shù)據(jù)接口： RS232/RS485; 工作溫度：-25 C+ 60C。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

9、：接收S波段，發(fā)射L波段； 接收靈敏度：CW -157.6dBW; 接收信號(hào)誤碼率：W 1 X 10-7 ; 發(fā)射EIRP值：13dBVy MTBF（平均故障間隔時(shí)間）：25000小時(shí)； 功耗：平均功耗W 6W發(fā)射最大功耗W 120W 工作環(huán)境：溫度-20 C+55C，濕度5%98%（ 45C）; 電源：932VDC 接口標(biāo)準(zhǔn)： RS232C6）超短波通信終端 作頻段：220240MHz 數(shù)據(jù)速率：1200bps; 運(yùn)行模式：半雙工； 信道帶寬：12.5/25KHZ ; 功率：125W6. 無(wú)線超短波通信超短波（223MHz235MHz）網(wǎng)絡(luò)介紹。7. 無(wú)線GPR測(cè)絡(luò)GPRS（Ge neral

10、PacketRadioService，通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)）作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信 （3G）的過(guò)渡技術(shù)，是由英國(guó)BT Cell net公司早在 1993年提出的，是GSMPhase2+ （1997 年）規(guī)實(shí)現(xiàn)的容之一，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動(dòng)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(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加一些硬件設(shè)備，并對(duì)原軟件升級(jí)，形成了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體。GPRS能給用戶提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)無(wú)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(guò)GPRS可以在移動(dòng)狀態(tài)

11、下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)E-mail、進(jìn)行In ternet瀏覽、即時(shí)聊天等。GPRS系統(tǒng)使用現(xiàn)有的GSM無(wú)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(jí)。因此，實(shí)現(xiàn)GSM升級(jí)至GPRS非常容易，且中國(guó)移動(dòng)借助原GSM網(wǎng)絡(luò)，所以 GPRS覆蓋非常廣。目前中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國(guó)所有省、直轄市、自治區(qū)，網(wǎng)絡(luò)遍及240多個(gè)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(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的民用用戶服務(wù)平臺(tái)。9. 系統(tǒng)工作過(guò)程描述水情自動(dòng)檢測(cè)預(yù)報(bào)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

12、作過(guò)程： 遙測(cè)站自動(dòng)監(jiān)測(cè)雨水情數(shù)據(jù)，當(dāng)雨水情數(shù)據(jù)改變達(dá)到設(shè)定的限值時(shí)或達(dá)到設(shè)定間隔時(shí)間時(shí)，自 動(dòng)上報(bào)雨水情數(shù)據(jù)信息。遙測(cè)站數(shù)據(jù)通過(guò)VHF電臺(tái)、GPRS模塊和北斗衛(wèi)星無(wú)線終端設(shè)備向三個(gè)不同的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙測(cè)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(dá)中心站，GPRS通信數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)可以由GPRS無(wú)線傳送到中心站或可以由互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)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(guò) 互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)中心站。中心站設(shè)備接收各個(gè)站點(diǎn)雨水情數(shù)據(jù)，中心測(cè)報(bào)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析，形成數(shù)據(jù)庫(kù)，三 個(gè)傳輸通道數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充，以提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。測(cè)報(bào)軟件依據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反應(yīng)遙測(cè)站雨水 情信息，可圖文

13、顯示或打印報(bào)表，同時(shí)判斷是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限制并發(fā)出聲光報(bào)警。分中心站數(shù)據(jù)庫(kù)與中心站數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互、互為補(bǔ)充，分中心測(cè)報(bào)軟件可從中心站數(shù)據(jù)庫(kù)獲取其權(quán)限圍的遙測(cè)站雨水情信息，可圖文顯示或打印報(bào)表，同時(shí)判斷是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限制并發(fā)出 聲光報(bào)警。測(cè)報(bào)軟件可通過(guò) GPRS通信通道對(duì)遙測(cè)站和中繼站遠(yuǎn)程查詢歷史雨水情信息，也可遠(yuǎn)程設(shè)置遙測(cè) 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(tái)、TCP/IP及專線等多種通信方式1.2接收各個(gè)遙測(cè)站，歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)存盤。1.3可查詢各個(gè)遙測(cè)站。2、時(shí)鐘同步功能服務(wù)器、工作站可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)鐘的同步，數(shù)據(jù)通信前臺(tái)機(jī)

14、對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行廣 播校時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)時(shí)間同步，校時(shí)每15分鐘自動(dòng)進(jìn)行一次，也可以手動(dòng)發(fā)送。3、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)功能采取數(shù)據(jù)暫存技術(shù)，在數(shù)據(jù)未能送達(dá)指定服務(wù)器時(shí)，數(shù)據(jù)存放在當(dāng)?shù)?，待系統(tǒng)正常后 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)補(bǔ)，把缺失的數(shù)據(jù)從本站補(bǔ)調(diào)回水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。3.1自動(dòng)補(bǔ)調(diào)：計(jì)算機(jī)具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)功能，不須人工干預(yù)，軟件會(huì)定時(shí)搜索歷史 數(shù)據(jù)庫(kù)，把丟失的數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)調(diào)回來(lái)，數(shù)據(jù)完整性好。3.2人工補(bǔ)調(diào)：調(diào)度人員可隨機(jī)補(bǔ)調(diào)某個(gè)測(cè)站或所有測(cè)站在某一時(shí)刻丟失的數(shù)據(jù)，時(shí) 刻保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。3.3自動(dòng)補(bǔ)調(diào)的時(shí)間和次數(shù)可人工設(shè)置。4、 具有基于優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)調(diào)度功能，事故、越限優(yōu)先報(bào)警，報(bào)警記錄可查詢、打印

15、。4.1主要參數(shù)超限以聲、光方式報(bào)警。4.2故障、超限報(bào)警定位準(zhǔn)確。4.3能人工中斷聲、光報(bào)警。 4.4支持手機(jī)短信報(bào)警。5、數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能5.1自動(dòng)形成歷史數(shù)據(jù)文件。5.2可對(duì)歷史數(shù)據(jù)按多種條件進(jìn)行查詢、修改。5.3對(duì)不可測(cè)得的參數(shù)可人工輸入。5.4可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、處理。6、圖形顯示功能6.1可顯示各種水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖、地圖等。6.2數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)地在畫(huà)面上動(dòng)態(tài)顯示。6.3圖上的參數(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(shí)變曲線、直方圖、餅圖、機(jī)泵運(yùn)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(duì)比曲線。7.3曲線可輸出到繪圖儀上。8、報(bào)表功能8.1可打印各種日志表、日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表。8.2報(bào)表格式可在屏幕上預(yù)覽。8.3報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)源可靈活定義。9、美觀的圖形用戶界面9.1具有圖符、對(duì)話框、滾動(dòng)條等資源。9.2支持鼠標(biāo)、觸摸屏操作。11. 設(shè)備外觀設(shè)計(jì)及安裝要求12. 系統(tǒng)組網(wǎng)工作原理如下圖所示，系統(tǒng)可以搭建多傳送通道兼容通信系統(tǒng)，系統(tǒng)由前端遙測(cè)站數(shù)據(jù)采集設(shè)備、供電設(shè)備