2022水利水電工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)

目錄TOC\o"1-2"\h\u18916 418919 428077 513534 511760第一 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī) 625659 629827第一章系統(tǒng)建設(shè)的必要性 78992第二章系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和系統(tǒng)建設(shè)范圍 819997第一節(jié)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo) 826903第二節(jié)系統(tǒng)建設(shè)范圍 817160第三章水文預(yù)報(bào)方案配置 1330852第四章站網(wǎng)規(guī)劃 14594第一節(jié) 1418834第二節(jié)站點(diǎn)布設(shè) 1523429第五章通信方案及工作體制 2128035第一節(jié)通信設(shè)計(jì)的一般要求 219013第二節(jié) 2113712第三節(jié)工作體制 3716608第四節(jié)系統(tǒng)組網(wǎng)方案 40443第六章設(shè)備及土建 4222776 4232579 4223567 437060第七章投資估算 4519573第二 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè) 4722513第一章系統(tǒng)任務(wù)及功能 4821970 4819235 4828286第二章水文預(yù)報(bào)方案 50189351. 50144982. 50133913. 51187984.尼爾基— 525134第三章遙測(cè)站網(wǎng)論證 5328388第一節(jié)遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)原則 5325650第二節(jié)遙測(cè)水文站與水位站論證 544356第三節(jié)遙測(cè)雨量站網(wǎng)論證 5518893第四章通信設(shè)計(jì) 6429027第一節(jié)通信方式概述 645570第二節(jié)組網(wǎng)方案選擇 6425714第三節(jié)超短波通信 6523919第四節(jié)衛(wèi)星通信 7614845第五節(jié)公用通信 8710672第六節(jié)短波通信 8830384第七節(jié)工作體制 9130423 9120125第五章供電與防雷設(shè)計(jì) 9321904第一節(jié)供電 934374第二節(jié)防雷 10115313第六章設(shè)備配置及軟件功能設(shè)計(jì) 10430825第一節(jié)設(shè)備配置 10420027第二節(jié)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1099258第三節(jié)應(yīng)用軟件 11128059第七章土建工程設(shè)計(jì) 11731548第一節(jié)水庫遙測(cè)水位站 11829041第二節(jié)河道遙測(cè)水文(水位)站 12323223第三節(jié)遙測(cè)雨量站 12932676第四節(jié)中繼站 13224918第五節(jié)中心站 13612995第八章建設(shè)進(jìn)度及人員編制 13825375 1382963 13812114 13820400第九章投資概算 14125329 14118059 1415209 142廠要,逐步實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)代化管理目標(biāo),采用現(xiàn)代科技對(duì)水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理及預(yù)報(bào)為一體的自動(dòng)化技術(shù),是有效解決江河流域及水庫洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進(jìn)手段。它綜合水文、電子、通信、傳感器和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的有關(guān)最新成果,提高了水文測(cè)報(bào)時(shí)效。在江河防洪、水庫安全度汛和電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,以及水資源合理利用等方面發(fā)揮了重要作用。我國(guó)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)研制始于20世紀(jì)70年代中期1～8,初期產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)一些水庫實(shí)地應(yīng)用。80年代中期開始以較高的起點(diǎn),建成了一些規(guī)模較大的測(cè)報(bào)系統(tǒng)。1985年,原水利電力部編制的159—85 《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范》吸取了各單位在研制建設(shè)測(cè)報(bào)系的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),統(tǒng)一了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用。為適應(yīng)設(shè)計(jì)工作需要,1989年2月,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以 89水規(guī)規(guī)字第74號(hào)文下達(dá)了關(guān)于發(fā)送《新建大、中型水利水電工程設(shè)計(jì)中水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)意見》的通知以下簡(jiǎn)稱通知,明確提出,新建大中型水利水電工程經(jīng)論證確有必要,應(yīng)增加水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)同水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng),以下簡(jiǎn)稱測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì),并明確規(guī)定水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是水利樞紐、水電站工程設(shè)計(jì)的組成部分,在水利工程可行性研究階段水電工程預(yù)可行性研究階段,下同應(yīng)論證建設(shè)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的必要性,研究遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)、通信方式,編制水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃,提出投資估算。初步設(shè)計(jì)階段水電工程可行性研究階段,下同編制水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),提出投資概算。通知還對(duì)設(shè)計(jì)工作中概算編制、必要性論證、站網(wǎng)布設(shè)、功能設(shè)置、通信方式選定、儀器設(shè)備配置以及計(jì)報(bào)告編寫等內(nèi)容作了明確規(guī)定。水利工程項(xiàng)目建議書設(shè)計(jì)階段需要編制測(cè)報(bào)系統(tǒng)初步劃,主要論證建設(shè)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的必要性,初擬站網(wǎng)和通信方式及估算投資等。1994年水利部頒布了SL61—94《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范》,1996年原電力工業(yè)部頒布了DL/T5051—1996《水利水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》,2000年水利部頒布了SL250—2000《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》,2003年,水利部頒布了SL61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系根據(jù)DL/T5020—93《水利水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》、DL5021—93《水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》和DL/T5051—1996《水利水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系階段需進(jìn)行測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)內(nèi)容按SL61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和DL/T5051—1996《水利水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》執(zhí)行。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃的主要內(nèi)容如下水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下通過近30年來我國(guó)測(cè)報(bào)系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各科研和設(shè)計(jì)單位從設(shè)備研制開發(fā)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行都積累了寶貴的符合中國(guó)國(guó)情的經(jīng)驗(yàn),但在系統(tǒng)規(guī)劃和總體設(shè)計(jì)時(shí)也存在著對(duì)規(guī)程規(guī)范理解的差異。本手冊(cè)在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)編制而成,作為執(zhí)行61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和5051—1996水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》的工具書,供測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃和總體設(shè)計(jì)時(shí)參照使用。第一 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)在水利水電工程可行性研究階段,應(yīng)重點(diǎn)論證系統(tǒng)建設(shè)的必要性,并編制測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃,系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作應(yīng)在收集以下資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行。(或地區(qū)(比例尺不小于1∶50000)流域內(nèi)氣象、水文資料,包括重要水文、水位站的最高及最低水位、防洪標(biāo)準(zhǔn)的位及流量、測(cè)洪標(biāo)準(zhǔn)的水位及流量、瞬時(shí)最大流速、含沙量極端氣溫、相對(duì)濕度、最大風(fēng)速、短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度、最長(zhǎng)連陰雨時(shí)間、日照時(shí)數(shù)等特征資料; 產(chǎn)匯流時(shí)間和洪水害。已建、在建和擬建的水利水電工程的位置,現(xiàn)有的水文預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度方案,本篇共分7章,對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃的工作流程、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行介紹,并列舉了系第一章系統(tǒng)建設(shè)的必要性例第二章系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和系統(tǒng)建設(shè)范圍第一節(jié)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)需要備用通信方式時(shí),第二節(jié)系統(tǒng)建設(shè)范圍[10]信息。其系統(tǒng)建設(shè)范圍擬定為蘭州、靖遠(yuǎn)至沙坡頭壩址區(qū)間。在站網(wǎng)布設(shè)時(shí),根據(jù)水文情位站和壩下出庫水文站,主要理由如下。圖1-2-1瀾滄江上的漫灣水電站,控制面積114500k2,干流為一狹長(zhǎng)形見圖122在干流上游設(shè)有舊州水文控制站94100k2舊州至壩址的洪水傳播時(shí)間約20h,已能滿足工程運(yùn)行上游延伸至干流溜筒江水文站(F=83000km2),使漫灣測(cè)報(bào)系統(tǒng)范圍由原來的干流舊州水文 9394k28895k2擴(kuò)大至19995k2,區(qū)間干流河道長(zhǎng)度由258km 增長(zhǎng)至630k。對(duì)漫電站,預(yù)見期由24h增加至40h對(duì)小灣施工期,預(yù)見期也達(dá)35h。不僅滿足了漫灣和小灣兩個(gè)電站水情測(cè)報(bào)的需要,同時(shí)也滿足了小灣上游銜接梯級(jí)功果橋電站97200k2,正在可行同樣,在漫灣電站下游分別有大朝山電站(2003年底全部建成,并已建水情測(cè)報(bào)系統(tǒng))、糯扎渡(F=144700km2,堆石壩壩高261.5m,裝機(jī)容量5850MW,庫容237億m3)及景洪電站圖1-2-2瀾滄江舊州— 期僅有7～8h,水庫調(diào)節(jié)性能又小,因此區(qū)間站網(wǎng)的布設(shè)按沙溪口水庫預(yù)報(bào)預(yù)泄進(jìn)行分析,圖1-2-3閩江沙溪口—第三章水文預(yù)報(bào)方案配置匯流計(jì)算常用單位線、等流時(shí)線等方法,在水文預(yù)報(bào)方案配置時(shí),一般需多個(gè)預(yù)報(bào)方案,第四章站網(wǎng)規(guī)劃是測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃的重要內(nèi)容,不但關(guān)系到系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)模和投資,而且關(guān)系到洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度及系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)。站網(wǎng)布設(shè)應(yīng)遵循科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行、管理方便的原則,使擬定的遙測(cè)站網(wǎng)密度恰當(dāng)、分布合理,采集到的實(shí)時(shí)水情信息具有較好的代表性。在系統(tǒng)規(guī)劃時(shí),主要采用經(jīng)驗(yàn)公式、技術(shù)導(dǎo)則等方法估算遙測(cè)站網(wǎng)密度,并結(jié)合站網(wǎng)現(xiàn)狀、交通及經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況,初步擬定遙測(cè)站網(wǎng)。第一節(jié)對(duì)收集到的資料進(jìn)行整理,[13、14]鴨綠江梯級(jí)電站的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng),地處中朝界河,第二節(jié)站點(diǎn)布設(shè)系不穩(wěn)定的以及新建的遙測(cè)站,了豐碩的研究成果,并于90年代出版了SL34—92《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》。雨量站網(wǎng)密1.根據(jù)SL34—92SL34—92《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》中,雨量站網(wǎng)論證部分5.1.4規(guī)定,在不具備分析條表1-4-1 江西省經(jīng)驗(yàn)公式15、16數(shù)量問題,1981年,原水電部水文局安排在江西省德興縣境內(nèi)籌建雨量站網(wǎng)密度實(shí)驗(yàn)研究區(qū)。具體應(yīng)用時(shí),T可取流域匯流歷時(shí);面雨量誤差E一般取±10%～±20%為宜,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)取±10%,欠發(fā)達(dá)地區(qū)取±20%。表1-4-2為用式(1-4-1)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)、外幾個(gè)控制站配表1-4-2平原2660km2面積上,把原有的28個(gè)雨量站加密為66個(gè),作為模型試驗(yàn)區(qū)。至1982年,觀測(cè)近 式中符號(hào)意義與式(1-4-1)相同,E以百分?jǐn)?shù)計(jì)。表1-4-3為公式(1-4-3)計(jì)算的不同面積表1-4-3見表144我國(guó)已建或擬建系統(tǒng)的實(shí)際情況,比較符合我國(guó)國(guó)情。將這些系統(tǒng)站網(wǎng)密度與面積之間的關(guān)系繪于半對(duì)數(shù)格紙上,與幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對(duì)比,河南省經(jīng)驗(yàn)公式143144所列站網(wǎng)密度接近。表1-4-4區(qū),最合適的做法是按大約500m高差來規(guī)劃高度帶,在各個(gè)帶上布設(shè)測(cè)站最小密度為100～表1-4-5第五章通信方案及工作體制第一節(jié)通信設(shè)計(jì)的一般要求通信方式的選擇應(yīng)切合實(shí)際、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)對(duì)通信的要求、測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信方式可以選擇超短波、衛(wèi)星、、短波或有線等方式中的一種,也可以是混合方式。遙測(cè)站數(shù)較少或地形不太復(fù)雜的地區(qū),宜采用單一方式組網(wǎng)。在滿足本系統(tǒng)通信的前提下,通信信道應(yīng)能可靠準(zhǔn)確地傳輸水文數(shù)據(jù),第二節(jié)等多種方式。不同的通信方式各有其自身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),其特點(diǎn)和適用性亦不盡相同。在進(jìn)行通信方式設(shè)計(jì)時(shí),要結(jié)合不同通信方式在本地區(qū)應(yīng)用的實(shí)際情況,確定設(shè)計(jì)方案。(一視距傳播損耗小,接收信號(hào)穩(wěn)定,但傳播距離短,超短波通信的特點(diǎn)是信號(hào)傳播較穩(wěn)定、通信質(zhì)量較高,但受地形和距離的限制需設(shè)立由于它具有技術(shù)較成熟、設(shè)備較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),所以迄今為止,它在測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用較多,是目前測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的一種主要通信方式。(二通信速率。n,即國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)原國(guó)際海事衛(wèi)星系統(tǒng)它提供全球范圍移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。其中站業(yè)務(wù)n—是一個(gè)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng),采用數(shù)字化技術(shù),可向用戶提供衛(wèi)星全球覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)或固定數(shù)據(jù)通信,其傳輸速率為300b,工作在頻段。通信特點(diǎn)。Inmarsat—C主要提供兩種通信方式,即電文方式和數(shù)據(jù)報(bào)告方式,當(dāng)發(fā)(4)優(yōu)缺點(diǎn)。Inmarsat—C站設(shè)備體積小,重量輕,安裝調(diào)試及維護(hù)方便,功耗較低,抗惡劣環(huán)境能力與抗雨衰能力較強(qiáng)。在長(zhǎng)江、黃河和珠江等流域已有應(yīng)用,通信速率。北斗衛(wèi)星工作在L/S/C頻段,上行頻率1.6GHz,下行頻率2.4GHz。出站信通信特點(diǎn)。我國(guó)自主研制的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星能夠全天候、全天時(shí)地為中國(guó)及周邊國(guó)家提供衛(wèi)星定位、導(dǎo)航和通信服務(wù)。具有多重通信確認(rèn)機(jī)制,測(cè)站終端在發(fā)送信息時(shí),可以從網(wǎng)管中心或用戶端接收中心衛(wèi)星站獲得發(fā)送或接收狀態(tài)的確認(rèn)回執(zhí),在通信失敗的情況下及時(shí)重發(fā)數(shù)據(jù),從而保證了關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整、可靠傳輸系統(tǒng)采用了調(diào)制方式,支持多用戶同時(shí)并發(fā)業(yè)務(wù),可同時(shí)入站的用戶數(shù)量非常大,素。適用范圍。北斗衛(wèi)星覆蓋5°～55°N,70°～145°E的中國(guó)全境及亞洲大部分地區(qū),尤其優(yōu)缺點(diǎn)。北斗衛(wèi)星具有通信速度快、支持多用戶并發(fā)處理、高可靠性、低功耗、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)等特點(diǎn),系統(tǒng)工作在C 頻段,受雨衰引起的損耗和產(chǎn)生的噪聲響相當(dāng)小與其他衛(wèi)星通信方式比較通信費(fèi)用較低。目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成的最北部的尼爾基測(cè)報(bào)系統(tǒng)和最南部的海南大隆測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用北斗衛(wèi)星組網(wǎng),通信效果質(zhì)量都較好。與超短波通信方式相比,通信衛(wèi)星(VSAT系統(tǒng)通信速率。VSAT系統(tǒng)工作波段為Ku波段,上行頻率14GHz,下行頻率12GHz。數(shù)據(jù)(4)優(yōu)缺點(diǎn)。測(cè)報(bào)系統(tǒng)使用的VSAT系統(tǒng)是水利部租用的亞洲二號(hào)衛(wèi)星Ku波段1/2轉(zhuǎn)發(fā)器,利用它組建測(cè)報(bào)系統(tǒng)具有傳輸速率高、傳輸數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點(diǎn),VSAT系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用高、設(shè)備功耗大,一般需要交流電供電。使用頻段是Ku波段,存在(三GSM 優(yōu)缺點(diǎn)。GSM是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成,目前已經(jīng)是一項(xiàng)很成熟穩(wěn)定的數(shù)字站點(diǎn)布設(shè)受移動(dòng)通信網(wǎng)覆蓋的限制,獨(dú)立性較差,(4)優(yōu)缺點(diǎn)。GPRS(GeneralPacketRadioService)的英文簡(jiǎn)稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS允許用戶在分組交換模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),從而提供了一種高效率、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),理論上只要是GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域都可以提供GPRS服務(wù)。GSM需要10～30s,而GPRS只需要極短的時(shí)間就可以訪問到相關(guān)請(qǐng)求;對(duì)于費(fèi)用而言,GSM是按連接近幾年來,(GSM)的發(fā)展較快,其中尤以SMS(ShortMessagingService)短信息CDMACDMA移動(dòng)通信是應(yīng)用擴(kuò)頻技術(shù)的通信系統(tǒng),具有較高的頻譜利用率,在相同帶寬可以比GSM容納更多用戶,而且可以使用較小的發(fā)射功率,降低對(duì)環(huán)境的電磁污染,頻段在800～(四需維護(hù)信道,節(jié)省維護(hù)費(fèi)等。但是,有線信道的缺點(diǎn)也很明顯,在野外使用時(shí)容易遭受雷擊;數(shù)據(jù)建立連接時(shí)間長(zhǎng),受話路影響,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差撥號(hào)方式存在呼損率同時(shí)很多遙測(cè)站地處偏遠(yuǎn)地區(qū),公用電話網(wǎng)絡(luò)不是很發(fā)達(dá),且公用網(wǎng)絡(luò)易在惡劣天氣時(shí)破壞,用公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水情數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件。(五超短波、衛(wèi)星系統(tǒng)、GPRS/GSM短信系統(tǒng),超短波通信需要做出每條線路的地形剖面圖,計(jì)算每條線路的路徑損耗,然后初步推算每條通信電路的電路余量,對(duì)理論計(jì)算不滿足要求的線路,需調(diào)整測(cè)站或中繼站的位置。在設(shè)計(jì)中除應(yīng)留有足夠的衰落儲(chǔ)備量和外部噪聲惡化量之外,還必須有一定的電路余量。達(dá)到中繼電路的電路余量應(yīng)不小于10d,測(cè)站電路余量應(yīng)不小于5dB計(jì)算有如下工作。(一在不小于1∶50000圖1-5-1作出每條線路從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的路徑剖面圖。為了考慮地球曲率對(duì)電波傳播的影響,路徑剖面圖要繪制在按不同的等效地球半徑系數(shù)K 值制定的專用坐標(biāo)紙上。因?yàn)榘l(fā)、收兩點(diǎn)之間的距離在10km以上時(shí),地形剖面圖必須考慮地球曲率引起的凸起和對(duì)流折射的影響。地球斷面凸起高度見圖151的計(jì)算方法如下h——地球任意一點(diǎn)斷面凸起高度,m,地球中點(diǎn)斷面凸起高度用H表示;K——等效地球半徑系數(shù),按照SL199—97《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)規(guī)定》中坐標(biāo)紙的具體畫法如下通常采用的比例是:橫軸1cm代表1km,縱軸1cm代表10m,也可根據(jù)地形采用另外的 例如,選定距離為60km,按K=4/3計(jì)算,取d1=1km、5km、10km、15km、20km、25km 時(shí)計(jì)算的地球凸起高度 通信線路地形剖面圖要畫在坐標(biāo)紙的中央。具體做法是在地形圖上將發(fā)、收兩端連接得一直線,由此量出站距,如果站距是30k,則在坐標(biāo)紙橫軸中間點(diǎn)兩邊各15m 處,作發(fā)、收站站址,以等效地球表面的曲線為縱坐標(biāo)的起點(diǎn)由一端站接或收開始,沿通信線方向,將地形轉(zhuǎn)折處標(biāo)高畫在坐標(biāo)紙上,將這些標(biāo)高用直尺連起來即得出路徑的剖面圖。(二 路徑損耗Lb(dB)由自由空間損耗Lbf(dB)和附加損耗A(dB)(由于各種不同傳播方式引起d——通信距離例如,采用頻率228.8MHz,收、發(fā)兩站距離為19km時(shí),圖1-5-2算的依據(jù)是惠更斯—菲涅耳原理。一個(gè)刃形山峰繞射的衰減因子,在TR視線被阻時(shí),Hc為負(fù);視線不受阻時(shí),Hcn——障礙物個(gè)數(shù)具體做法是在算第一峰時(shí),把第二峰看成接收點(diǎn)在算第二峰時(shí),又把第一峰當(dāng)作發(fā)射點(diǎn),對(duì)于每個(gè)山峰的阻擋損耗按刃形單峰來計(jì)算。以此類推,把計(jì)算的損耗相加即為總損耗舉例如下。度為380m,接收站海拔高度為350m,山峰A的海拔高度為450m,山峰B的海拔高度為420m,發(fā)射站距第一個(gè)山峰的距離7km,山峰A與山峰B相距13km,山峰B距接收站10km,采用頻率為圖1-5-3 在計(jì)算山峰B的繞射損耗時(shí),將山峰A作為發(fā)射站,則在計(jì)算Hc的公式中h1=Hs1,同理計(jì)同理,可以計(jì)算出3r0、Hc、F0、d1、d2、d和λ用相同單位(m)條平行于發(fā)射站到接收站的連線TR的T′R′,在障礙物上截取的NM即為r0圖1-5-4求r0由μ0=1.1查圖1-5-5曲線得:V0(μ)=-14dB,圖1-5-5衰減因子V0與地形參數(shù)μ(三衰落余量用ΔVp表示,在平原地區(qū)衰落因子為0.1dB/km,在阻隔為兩峰以上的地區(qū),衰落不同。為加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,引入一個(gè)干擾電平保護(hù)度(I)。I的取值應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件確表1-5-1環(huán)境條件與外部噪聲惡化量參考值單位(四在超短波通信電路設(shè)計(jì)中,除應(yīng)留出足夠的衰落余量和干擾保護(hù)度(外噪聲惡化量)之Pt——發(fā)射機(jī)輸出功率,目前超短波測(cè)報(bào)系統(tǒng)中,多數(shù)選用發(fā)射機(jī)輸出功率5W、25W的Lt、Lr——發(fā)射、接收饋線損耗,dB,SYV—50—7—1型電纜衰耗為0.137dB/m?？筛鶕?jù)2.A——繞射損耗,dB;在經(jīng)過理論計(jì)算后,將各條線路的計(jì)算結(jié)果列表,表內(nèi)包括線路名稱(收發(fā)端站名、線路間距離d、發(fā)射功率電平、收發(fā)天線增益G、、收發(fā)饋線損耗、、路徑損耗(L)、接收機(jī)門限電平(Pr)、信號(hào)衰落儲(chǔ)備(ΔVp),干擾電平保護(hù)(I)以及電路余量等內(nèi)表1-5-2第三節(jié)工作體制自報(bào)式由遙測(cè)站設(shè)備控制,按照規(guī)定的時(shí)間間隔(如6h或被測(cè)水文參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增量(如水位升降1雨量增加1時(shí),遙測(cè)站自動(dòng)向中心站發(fā)送水文數(shù)據(jù),中心站設(shè)備始終處于等待接收工作狀態(tài)。遙測(cè)站電臺(tái)沒有接收要求,值守電流極小。發(fā)射電臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性較高。一年之內(nèi)發(fā)射機(jī)工作不超過4000次,功耗很小,電源容量要求低。此外,式是20世紀(jì)80年代初由美國(guó)M公司傳入我國(guó),已成遙測(cè)雨量站的主流制式。自報(bào)式的缺點(diǎn)是易受同頻干擾。因?yàn)楸姸嘧詧?bào)式測(cè)站使用同一個(gè)頻率向中心站(繼站)發(fā)報(bào),如某瞬時(shí)有一個(gè)以上的測(cè)站同時(shí)發(fā)報(bào),中心站或中繼站)將無法接收而丟失數(shù)據(jù)。對(duì)于這個(gè)問題,遙測(cè)站可采用發(fā)送累積雨量的辦法來解決。這樣,時(shí)段雨量最多產(chǎn)生1誤差,而且上一時(shí)段少了1雨量,下一時(shí)段會(huì)多1雨量,對(duì)洪水預(yù)報(bào)影響很小。目前,國(guó)內(nèi)已建的測(cè)報(bào)系統(tǒng)中,第四節(jié)系統(tǒng)組網(wǎng)方案測(cè)報(bào)系統(tǒng)通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)的目的在于選擇最為經(jīng)濟(jì)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸信道,構(gòu)成水情數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。其中包括通信方式、通信頻率、通信路線及中繼站址等各項(xiàng)內(nèi)容的選擇,要對(duì)各種可能的方案進(jìn)行比較,計(jì)算信道質(zhì)量,滿足通信質(zhì)量要求。各種通信方式及工作體制道的分析、選擇與確定外,還應(yīng)考慮與河流上下游、干支流梯級(jí)系統(tǒng),已建系統(tǒng)與待建系統(tǒng)之間的關(guān)系,以及與所在地區(qū)防汛指揮部門的信息交流關(guān)系。因此,規(guī)劃設(shè)計(jì)階段組網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):圖1-5-6支漫水河擬建白蓮崖水庫。佛子嶺水庫于1996年建成水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng),組網(wǎng),遙測(cè)站網(wǎng)從自身調(diào)度出發(fā)在上游兩條支流均布設(shè)了局部遙測(cè)站網(wǎng),綜合考慮系統(tǒng)范圍內(nèi)已建子系統(tǒng)的通信方式和通信技術(shù)的新發(fā)展,既解決通信傳輸[22]柳州市洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)。根據(jù)該地區(qū)情況,采用超短波通信時(shí),第六章設(shè)備及土建對(duì)一個(gè)具體的測(cè)報(bào)系統(tǒng),通過前述章節(jié)的論述,初步確定了系統(tǒng)的覆蓋范圍,規(guī)模、站別及位置,系統(tǒng)的通信方式短波、超短波或衛(wèi)星等確定了通信組網(wǎng)方式及中心站、遙測(cè)站的數(shù)量、位置等。這些設(shè)計(jì)成果最終要通過設(shè)備及土建來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能。在測(cè)報(bào)系統(tǒng)中,儀器設(shè)備是系統(tǒng)運(yùn)行的主體,土建是儀器設(shè)備正常運(yùn)行的保障,配合,才能確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于測(cè)報(bào)系統(tǒng)涉及水文、通信、計(jì)算機(jī)等專業(yè)技術(shù),儀器設(shè)備來自國(guó)內(nèi)外不同的生產(chǎn)廠商,通信組網(wǎng)有多種方式,系統(tǒng)處于不同的自然地理環(huán)境,服務(wù)對(duì)象不同,因此,必須把質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性放在首位。設(shè)備選型工作一定要以產(chǎn)品質(zhì)量、性能價(jià)格比為重點(diǎn),通過調(diào)研后,推薦設(shè)備類型。由于生產(chǎn)廠家多,若選型不當(dāng),常運(yùn)行,還會(huì)背上一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。因此,一個(gè)好的規(guī)劃方案,是下階段系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。鑒于土建工程須在測(cè)報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備配置方案基本確定后方可進(jìn)行,系統(tǒng)規(guī)劃階段土建的技術(shù)指標(biāo)和工程量。以水庫水位站為例,可根據(jù)掌握的各方面有關(guān)信息,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定是采用壓力式、浮子式還是非接觸式水位計(jì)及相應(yīng)的土建形式和大致尺寸即可滿足要求。不必確定儀器設(shè)備的具體型號(hào)、技術(shù)指標(biāo)和具體的土建工程量。中心站設(shè)備及軟件。通信終端機(jī)、接收機(jī)、避雷器、衛(wèi)星云圖等接收設(shè)備計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀、電源、投影儀等數(shù)據(jù)處理設(shè)備服務(wù)器、路由器、交換機(jī)等數(shù)據(jù)共享設(shè)備表1-6-1××××塔、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)等設(shè)施,系統(tǒng)建成運(yùn)行證明選定的方案是合適的,用,土建規(guī)劃應(yīng)特別注意以下問題土建工程的建設(shè)項(xiàng)目要齊全,初擬土建型式,第七章投資估算系統(tǒng)規(guī)劃報(bào)告,估算系統(tǒng)投資并將其作為工程投資的一部分。按照水利水電概(估)算編制按當(dāng)前國(guó)內(nèi)已建系統(tǒng)的情況,設(shè)備和土建費(fèi)用是測(cè)報(bào)系統(tǒng)總投資的主要部分。估算時(shí)和分析。可參照本流域或相似流域,對(duì)自然地理情況、水文氣象特性、價(jià)格指數(shù)、勞動(dòng)力工資都大致相似的新建系統(tǒng)的各類測(cè)站的建設(shè)費(fèi)用,分類進(jìn)行估算。由于通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,當(dāng)本系統(tǒng)采用了尚未應(yīng)用的新技術(shù),或由于流域自然特征而采用特殊的土建設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按此進(jìn)行投資估算。表171～表173是某水電站工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)投資估算表,是20世紀(jì)90設(shè)計(jì)概算幾項(xiàng)具體工程費(fèi)用編制規(guī)定》以及當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)價(jià)格,參照鄰近地區(qū)已建系統(tǒng)的實(shí)際費(fèi)用而編制的。表1-7-1投資估算表單位:表1-7-2建筑工程費(fèi)估算表單位:表1-7-3設(shè)備安裝工程費(fèi)估算表單位:第二 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)水利水電工程初步設(shè)計(jì)階段,需進(jìn)行測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)較系統(tǒng)規(guī)劃更為具體,其設(shè)計(jì)深度基本滿足系統(tǒng)招標(biāo)設(shè)計(jì)的要求。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行,并補(bǔ)充收集以下資料:需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查勘,以便進(jìn)一步了解遙測(cè)站情況,以及地形、氣候、人文及交通情況,查勘之本篇共分9章對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的工作流程、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)方法、分析論證等作了較詳細(xì)的介紹,列舉了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的部分實(shí)例。第一章系統(tǒng)任務(wù)及功能根據(jù)需要遙測(cè)站可具有存儲(chǔ)功能,存儲(chǔ)容量一般為90d、180d、360d的信息量,并留有～30d遙測(cè)站、中繼站和中心站均需進(jìn)行過電壓保護(hù),無人看管的遙測(cè)站和中繼站,8.第二章水文預(yù)報(bào)方案初編水文預(yù)報(bào)方案應(yīng)按照SL250—2000《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》的要求進(jìn)行。使用資料在尼爾基水利樞紐工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃時(shí),根據(jù)工程承擔(dān)下游防洪任務(wù)的需要,模型預(yù)報(bào)方案而壩址至防洪斷面區(qū)間配置了合成流量加無控區(qū)間降雨徑流預(yù)報(bào)方案。在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)壩址以上現(xiàn)有水文站、雨量站、氣象站,壩址到防洪控制斷面富拉爾基水文站齊齊哈爾市區(qū)間,干支流控制站的資料進(jìn)行收集、整理,采用15年的資料分別編制了入庫洪水預(yù)報(bào)方案、尼爾基—齊齊哈爾區(qū)間洪水預(yù)報(bào)方案,尼爾基水利樞紐工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)站網(wǎng)圖如圖221所示。以降雨徑流、流域匯流方案為主的洪水預(yù)報(bào)方案如下編制石灰窯、古里降雨徑流及流域匯流方案,編制科后站降雨徑流及流域匯流方案, 圖2-2-1甘河。編制加格達(dá)奇—柳家屯河系預(yù)報(bào)方案,預(yù)報(bào)結(jié)果演進(jìn)到甘河河口,預(yù)見期為～5d尼爾基—第三章遙測(cè)站網(wǎng)論證第一節(jié)遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)原則測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)需決定系統(tǒng)建設(shè)中站網(wǎng)的具體布設(shè)、通信方式及組網(wǎng)最優(yōu)方案,從量的基礎(chǔ)上,以定量分析方法進(jìn)行站網(wǎng)論證,從而取得以較少的站點(diǎn)獲得較好的預(yù)報(bào)效果的目的。遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)應(yīng)使水文預(yù)報(bào)方案的預(yù)報(bào)項(xiàng)目的精度最終達(dá)到甲級(jí)的要求?，F(xiàn)有站網(wǎng)密度達(dá)不到水文預(yù)報(bào)的精度要求時(shí),站網(wǎng)布設(shè)過程中,第二節(jié)遙測(cè)水文站與水位站論證新建大中型水利水電工程上游缺乏水文資料,第三節(jié)遙測(cè)雨量站網(wǎng)論證不均勻,大部分集中在我國(guó)中、東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),方公里至上萬平方公里。同一地區(qū)的站網(wǎng)密度差別也較大,段。對(duì)于面雨量的允許誤差,按照250—2000《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》規(guī)定,20作為徑流深預(yù)報(bào)的許可誤差而面雨量分析的允許誤差應(yīng)小于用降雨徑流分析的凈雨深允許誤差,故分析中常采用10作為面雨量的允許誤差。該算例選取5場(chǎng)暴雨,暴雨量變化在30～110m之間,兩種計(jì)算方案誤差都不算大,的趨勢(shì)是站數(shù)越多,誤差越小,13站方案平均誤差4.5最大誤差7.320站方案平均誤差0.6最大誤差1.523站方案平均誤差0.4最大誤差1.1。結(jié)合模型方案分析后,該系統(tǒng)選取了20站方案。表2-3-1鏡泊湖—蓮花區(qū)間不同站數(shù)3d表2-3-2圖2-3-1布爾哈通河流域1960年8月21～23日暴雨等值線圖表2-3-3布爾哈通河五道水庫以上面平均雨量比較表按水文預(yù)報(bào)要求,將系統(tǒng)籠罩范圍分區(qū),(包括區(qū)間面積),采表2-3-4表2-3-5表2-3-6表2-3-7表2-3-8站網(wǎng)論證的主要手段,特點(diǎn)是能把站點(diǎn)的多少、布設(shè)的位置與將采用的預(yù)報(bào)模型有可能達(dá)到的精度聯(lián)系起來,不但能作定性分析,而且能作定量計(jì)算,從而確認(rèn)站點(diǎn)的位置和數(shù)量。該法主要步驟如下水水文要素摘錄以及日蒸發(fā)量等,應(yīng)用水文數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入、自然檢錯(cuò)、改錯(cuò)以及時(shí)段值的計(jì)算等,為上述參數(shù)率定子系統(tǒng)提供輸入文件。對(duì)于每一年,從汛期開始至汛末,給定計(jì)算時(shí)段,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行連續(xù)演算,與實(shí)測(cè)洪水過程對(duì)比,對(duì)誤差不大于20為合格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。蓮花水電站水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中牡丹江流域鏡泊湖—牡丹江流域森林覆蓋率46植被較好,年降水量550～750,為東北較濕潤(rùn)地區(qū),以蓄潤(rùn)地區(qū)廣泛應(yīng)用,效果較好,蓮花電站測(cè)報(bào)系統(tǒng)也配置該模型,它具有分層、分塊、分水源的特點(diǎn),模型概念清晰,結(jié)構(gòu)比較合理,能連續(xù)演算,使用方便,計(jì)算精度較高。本系統(tǒng)按照模型應(yīng)用成果對(duì)遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)進(jìn)行分析論證的具體作法為依照站網(wǎng)所在的鏡泊湖—蓮花區(qū)間內(nèi)水文站分布情況、資料條件和模型計(jì)算的要求,將區(qū)間流域分成6片,地形、下墊面、雨洪特性等差異而取用不同的模型參數(shù)在各片中又按其面積的大小和片內(nèi)雨量站點(diǎn)及小支流分布情況再分成幾個(gè)單元,以便考慮降雨分布不均的影響和單元塊之間的匯流差異。本系統(tǒng)共分19個(gè)單元,各片和單元?jiǎng)澐智闆r及雨量站點(diǎn)數(shù)見表239。表2-3-934km從近年的較大洪水資料中選用1981～1983年、1985～1987年和1991年資料,摘錄各年從各場(chǎng)洪水過程的計(jì)算與實(shí)測(cè)擬合精度看,干流站擬合精度較支流高,支流站洪量擬合精度較洪峰為高。這表明,在擬選站網(wǎng)條件下應(yīng)用分散式預(yù)報(bào)模型并加上實(shí)時(shí)校正,干流站洪峰、洪量預(yù)報(bào)精度能達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn),支流站洪峰預(yù)報(bào)精度相對(duì)較差,其原因主要是支流地形復(fù)雜、變化大,雨量代表性不足所致。如荒溝水文站以上用晨光和荒溝兩個(gè)雨量站計(jì)算,洪峰、洪量擬合精度較差,增加紅星站,用三站計(jì)算擬合精度明顯改善長(zhǎng)汀以上用三站和四站分別作了計(jì)算,四站擬合精度明顯好于三站?；臏虾烷L(zhǎng)汀以上如再增加站點(diǎn)擬合精度還能提高,因其為支流,增、減站點(diǎn)對(duì)干流控制點(diǎn)的擬合精度影響不大,蓮花電站防洪而言,掌握干流控制站洪水和入庫洪水是主要的。總之,定量論證后擬選的20個(gè)雨量遙測(cè)站點(diǎn)用分散式預(yù)報(bào)模型計(jì)算精度能滿足要求。表2-3-10第四章通信設(shè)計(jì)第一節(jié)通信方式概述表2-4-1第二節(jié)組網(wǎng)方案選擇各種通信方式均有其優(yōu)點(diǎn)和不足,超短波通信具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)具有超短波中繼站交通、建站、維護(hù)困難實(shí)地查勘盡管如此,因其后期運(yùn)行費(fèi)用較少,特點(diǎn)突出,所以是目前國(guó)內(nèi)外測(cè)報(bào)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種通信方式。由于衛(wèi)星通信、M系統(tǒng)具有工程建設(shè)周期短,點(diǎn),已被越來越多的用戶采用。論述,包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、運(yùn)行維護(hù)比較、可靠性比較等方面的內(nèi)容,第三節(jié)超短波通信超短波電路設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞通信電路的可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行分析論證。通信電路的靠性主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的可靠性兩個(gè)方面?？傮w設(shè)計(jì)應(yīng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)圖上作和通信電路理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,進(jìn)行通信電路測(cè)試和通信質(zhì)量計(jì)算,以及通信組網(wǎng)方案的綜合比較,確定組網(wǎng)方式以及與之相匹配的設(shè)備組合。通信質(zhì)量理論計(jì)算時(shí)要留出足夠的衰落儲(chǔ)備,防止因氣候條件變化等原因造成信號(hào)衰落,影響電路的可靠性。對(duì)于應(yīng)留出的衰落儲(chǔ)備值,由于各地的情況不同,目前還難以準(zhǔn)確計(jì)算,只能依據(jù)經(jīng)驗(yàn),并考慮當(dāng)?shù)氐刃У厍虬胂禂?shù)K 的全年變化情況粗略選定。外部噪聲與有用信號(hào)一起進(jìn)入接收機(jī)使通信質(zhì)量下降為此要留出一定的噪聲惡化量,以保證通信可靠。外部噪聲干擾的影響可以用接收機(jī)輸出端信噪比的變化來衡量,當(dāng)外部噪聲干擾較大時(shí),等效噪聲輸入功率應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試取得,測(cè)量有困難時(shí),可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)一般按下列步驟進(jìn)行遙測(cè)站較少或地形不太復(fù)雜的地區(qū),對(duì)于流域面積小、通信質(zhì)量較好,圖2-4-1圖2-4-2表2-4-2水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)超短波通信專用頻段表單位[34]內(nèi)蒙古綽勒水利樞紐水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)。該水利樞紐所在流域尚未建立其他系統(tǒng),表2-4-3 +137dBμV;頻率范圍為20～1000MHz。對(duì)于路徑損耗在150dB以下的電路,也可用靈敏度稍分為大小兩擋,分別為25W和5W,電源電壓為12V。線、饋線后的接收機(jī)輸入端開路電壓A(dBμv)。接收機(jī)輸入端電壓A(dBμv)、場(chǎng)強(qiáng)儀讀數(shù)Y(dBμv)和場(chǎng)強(qiáng)儀衰減讀數(shù)B(dB)表2-4-4電測(cè)設(shè)備按照支線(測(cè)站到中繼站、測(cè)站到中心站)余量大于5dB,(中繼站到中繼每個(gè)站點(diǎn)至少要連續(xù)做三次測(cè)試,每次測(cè)1min,如三次測(cè)量值偏差小于或等于1dB,則際應(yīng)用的頻率一致或接近。接收站一般用全向天線,在發(fā)射端中止發(fā)射期間,當(dāng)電測(cè)路徑損耗小于135dB時(shí),信道暢通,可滿足要求;當(dāng)電測(cè)路徑損耗大于155dB時(shí),[36]表2-4-5電測(cè)測(cè)站情況記錄表(發(fā)端表2-4-6通信電路特性測(cè)試原始記錄表(收端表2-4-7于門限電平,設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容表2-4-8第四節(jié)衛(wèi)星通信國(guó)內(nèi)已建的水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)所采用的衛(wèi)星通信方式主要有北斗衛(wèi)星、 和圖2-4-3一、Inmarsat—C圖2-4-4Inmarsat司。該公司作為中國(guó)向國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織負(fù)責(zé)的唯一經(jīng)辦機(jī)構(gòu),有Inmarsat業(yè)務(wù),包括Inmarsat-A、B、M、C、及Mini-M型標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)。其強(qiáng)大的技術(shù)支持和n—通信系統(tǒng)空間段包括通信衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站和網(wǎng)控中心。衛(wèi)星地面站為衛(wèi)星和陸地網(wǎng)之間的連接樞紐。n擁有和運(yùn)營(yíng)空間段,制定通信技術(shù)規(guī)程。各國(guó)簽字方擁有和運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星地面站,負(fù)責(zé)對(duì)用戶提供服務(wù),制定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。n—C用戶終端體積小、重量輕,全向性收發(fā)天線。用戶終端的能耗低,可以使用蓄電池、太陽能等電源,尤其適n終端的通信方式有兩種電文方式和數(shù)據(jù)報(bào)告方式。電文方式是利用信息信道傳送大批量數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。采用電文方式傳送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)到達(dá)地面站后要重新打包,然后轉(zhuǎn)發(fā)給接收方,需要的傳輸時(shí)間比較長(zhǎng),通常要五六分鐘,若地面站當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)忙則傳輸時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些。但電文方式傳送數(shù)據(jù),由于采用了錯(cuò)誤校驗(yàn)、信息重發(fā)和收妥確認(rèn)等技術(shù)手段,數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员容^高。電文方式一次最多可傳送數(shù)據(jù)32K 字節(jié)。據(jù)報(bào)告方式是利用信令信道傳送小批量數(shù)據(jù),一次最多傳送32個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)報(bào)告方式分為兩種一是移動(dòng)終端到陸地用戶數(shù)據(jù)報(bào)告方式,經(jīng)由地面N 或網(wǎng)另一是移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告方式。數(shù)據(jù)報(bào)告方式傳送時(shí)間比較短,從發(fā)送端到接收端為40左右,非常適合于要求傳輸數(shù)據(jù)快、傳送信息量小的稀路由用戶,如水文測(cè)報(bào)、輸油輸氣管理監(jiān)控、地震、森林及海洋等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集。移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告業(yè)務(wù)的工作方式是將一組用戶,如一個(gè)水利部門所有野外無人值守站和監(jiān)控中心站,組成一個(gè)網(wǎng),。此網(wǎng)中所有終端都有各自不同的成員號(hào),(中心監(jiān)控站其余終端為從站(在水利部門即為野外無人值守站。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可容納255個(gè)從站,如果一個(gè)網(wǎng)的容量不夠,可申請(qǐng)使用多個(gè)網(wǎng)號(hào),每個(gè)衛(wèi)星地面站的網(wǎng)號(hào)資源可達(dá)65536向主站控制中心發(fā)送數(shù)據(jù),每次可發(fā)1～3包,各個(gè)包捎帶數(shù)據(jù)量分別為8字節(jié)、12字節(jié)、12節(jié),共32個(gè)字節(jié)。主站可向網(wǎng)中所有從站發(fā)送數(shù)據(jù)或控制指令,也可以向網(wǎng)中某一從站發(fā)送數(shù)據(jù)或控制指令。通過PSTN或PSDN網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)告方式的特點(diǎn)是地面站與中心控制站間不是通過衛(wèi)星鏈路連接,而是通過PSTN或PSDN有線網(wǎng)連接。移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告方式的特圖2-4-5Inmarsat—C本系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到SL61—2003信道帶寬:1.25/2.5/5kHz。固態(tài)儲(chǔ)存器:Flash512K字節(jié)和SRAM256K電源:10～32V直流電,接收和發(fā)射功率分別為4.8W和81W。(一北斗空間衛(wèi)星包括三顆地球同步軌道衛(wèi)星,在北斗衛(wèi)星終端設(shè)備開機(jī)的條件下,單次通信工作流程如下北斗地面中心站向衛(wèi)星連續(xù)發(fā)送載波,載波上的數(shù)據(jù)流含有測(cè)距信號(hào)、電文幀、時(shí)間碼等,稱為詢問信號(hào)詢問信號(hào)經(jīng)北斗衛(wèi)星變頻放大,通過四個(gè)波束向服務(wù)區(qū)域廣播主叫衛(wèi)星終端接收詢問信號(hào)并響應(yīng),將待發(fā)數(shù)據(jù)調(diào)制完畢后連同被叫終端目的地址D碼)規(guī)定數(shù)字報(bào)文格式通過任一可見波束發(fā)向衛(wèi)星北斗衛(wèi)星將收到的主叫衛(wèi)星終端的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到北斗地面中心站北斗地面中心站收到主叫衛(wèi)星終端發(fā)來的報(bào)文,在識(shí)別用戶碼和用戶身份鑒權(quán)通過后,將報(bào)文內(nèi)容連同被叫終端D碼信息發(fā)射到北斗衛(wèi)星,中心,網(wǎng)管中心將報(bào)文寫入數(shù)據(jù)庫,等待用戶查詢、下載等處理請(qǐng)求。覆蓋范圍:5°～55°N,70°～145°E中國(guó)全境及亞洲大部分地區(qū))。(二通信設(shè)備包括用戶終端、接收/發(fā)射天線、PDA監(jiān)控掌上電腦(選配)、CPS2030天線整機(jī)監(jiān)測(cè)功能。設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后對(duì)整機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括以上監(jiān)測(cè)內(nèi)容通過顯示或聲光方式進(jìn)行指示,并能以終端通信協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式通過串口輸出給外設(shè)。終端開機(jī)或重新捕獲衛(wèi)星信號(hào)后,自動(dòng)發(fā)送一個(gè)特殊格式的查詢報(bào)文,網(wǎng)管中心收到此報(bào)文后,將需轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給該終端。發(fā)射EIRP值:不小于13dBW發(fā)射信號(hào)功率穩(wěn)定度:±0.5dB一次最長(zhǎng)發(fā)射信號(hào)周期);±1dB24h,工作環(huán)境條件)相對(duì)濕度:5%～98%45℃)振動(dòng):0.1g/20～100)Hz。(三)北斗民用網(wǎng)管中心介紹的位置信息,包括經(jīng)度、緯度以及高程等信息。北斗衛(wèi)星終端用戶可以直接通過北斗衛(wèi)星終端發(fā)送定位請(qǐng)求而進(jìn)一步獲得定位信息定位請(qǐng)求經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)后將所獲得的北斗衛(wèi)星終端定位信息反饋給請(qǐng)求用戶。分信息。授時(shí)信息為UTC美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,GPS差分信息用于對(duì)GPS信息進(jìn)行個(gè)別北斗衛(wèi)星終端用戶(指揮級(jí)用戶和陸地網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過使用群組呼功能發(fā)送同一消息,而該消息可同時(shí)被多個(gè)北斗衛(wèi)星終端用戶所接收。用戶可以通過使用該功能建立自己的閉合用戶群組odroup。指揮級(jí)用戶或陸地網(wǎng)絡(luò)用戶所發(fā)出的群呼消息僅被指定的閉合用戶群組所屬的北斗衛(wèi)星終端用戶所接收,而閉合用戶群組之外的北斗衛(wèi)星終端用戶將不會(huì)收到該消息。圖2-4-6(四設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)等特點(diǎn),滿足測(cè)報(bào)系統(tǒng)所要求的實(shí)時(shí)性、抗雨衰、準(zhǔn)確性以及可靠性要求。系統(tǒng)工作在頻段,受雨衰引起的損耗和產(chǎn)生的噪聲影響很小在數(shù)據(jù)傳輸過程中自動(dòng)生成嚴(yán)格的糾、檢錯(cuò)功能,從而保證傳輸誤碼率優(yōu)于10,下誤碼率可以優(yōu)于10系統(tǒng)具有多重通信確認(rèn)機(jī)制,測(cè)站終端在發(fā)送信息時(shí),可以從網(wǎng)管中心或用戶接收中心衛(wèi)星站獲得發(fā)送或接收狀態(tài)的確認(rèn)回執(zhí),在本次通信失敗的情況下及時(shí)重發(fā)數(shù)據(jù),從而保證了關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整、可靠傳輸;系統(tǒng)采用了CDMA調(diào)制方式,不大,(見圖2-4-7),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)流域內(nèi)水圖2-4-7監(jiān)控中心站與遠(yuǎn)端測(cè)站構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸模式,遠(yuǎn)端測(cè)站將本地水情數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心站,由監(jiān)控中心站對(duì)遠(yuǎn)端測(cè)站發(fā)送相應(yīng)的回執(zhí)確認(rèn)信息,遠(yuǎn)端測(cè)站根據(jù)不同的回執(zhí)確認(rèn)信息采取相應(yīng)的行動(dòng),自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠或重新發(fā)送水情數(shù)據(jù)。在此過程中,網(wǎng)絡(luò)管理中心將對(duì)所有遠(yuǎn)端測(cè)站發(fā)送的水情數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,因此,當(dāng)監(jiān)控中心站的衛(wèi)星用戶終端出現(xiàn)異常情況不能正常接收數(shù)據(jù)時(shí),用戶可通過登錄到網(wǎng)絡(luò)管理中心下載相應(yīng)的水情數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心站負(fù)責(zé)對(duì)所有水情數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、檢查、存儲(chǔ)、顯示、打印以及統(tǒng)計(jì)分析等處理,監(jiān)控站。衛(wèi)星鏈路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心站,衛(wèi)星通信費(fèi)用較高,用戶可以考慮采用陸地專線(如DDN、幀中繼、VPN等)連接傳輸方式實(shí)現(xiàn)通信組網(wǎng)方案,建立水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。水情數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星入站鏈路直接發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理中心,并由網(wǎng)絡(luò)管理中心直接向遠(yuǎn)端測(cè)站發(fā)送回執(zhí)確認(rèn)信息,遠(yuǎn)端測(cè)站根據(jù)回執(zhí)信息確認(rèn)發(fā)送成功與否,決定是否重發(fā)水情數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)管理中心將所有接收到的水情數(shù)據(jù)通過專線發(fā)送到用戶水情監(jiān)控中心,水情監(jiān)控中心通過專線將指令或信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理中心,然后再以廣播方式播發(fā)至所有遠(yuǎn)端測(cè)站或單獨(dú)發(fā)送到某一指定遠(yuǎn)端測(cè)站。(五小花間水文遙測(cè)系統(tǒng)尼爾基水利樞紐水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)江口水電站水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)該系統(tǒng)建設(shè)始于2002年7月,位于江口電站以上的芙蓉江流域,控制面積為7793k2。系統(tǒng)中心站設(shè)在江口電站,距重慶市130k。系統(tǒng)范圍為江口電站以上芙蓉江流域內(nèi)所布設(shè)的24個(gè)水文遙測(cè)站點(diǎn),2個(gè)中心接收站。該系統(tǒng)采用北斗系統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行組網(wǎng),地網(wǎng)接入網(wǎng)管中心作為該系統(tǒng)的備份通道。系統(tǒng)自2002年10月建成運(yùn)行以來,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,所有的測(cè)站數(shù)據(jù)在3全部收齊,統(tǒng)計(jì)傳輸成功率在98%以上。三、VSATVSAT測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用亞洲2號(hào)通信衛(wèi)星經(jīng)水利部衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,其組圖2-4-8VSAT亞洲二號(hào)通信衛(wèi)星定位于100.5N 赤道上空的地球同步軌道上,亞洲二號(hào)衛(wèi)星有954帶寬的U轉(zhuǎn)發(fā)器,還有20個(gè)36帶寬和4個(gè)72z帶寬的頻段轉(zhuǎn)發(fā)器亞洲二號(hào)衛(wèi)星配備了大功率的行波管,從而使下行功率及波束覆蓋均有很大改善。亞洲二號(hào)衛(wèi)星的高上行靈敏度和高下行對(duì)小站通信創(chuàng)造了極為有利的條件。另外,還采用了高冗余的設(shè)置,以保證15年壽命期間的高可靠性。T系統(tǒng)ylpuen)又稱T系統(tǒng)lpuen)是新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。通過一個(gè)中心站和許多遠(yuǎn)端站組成通信網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)稀這樣的網(wǎng)主要以數(shù)據(jù)通信為主,也可為主站和小站之間或小站之間提供話音、圖像及其他綜合電信和信息業(yè)務(wù)。系統(tǒng)中心站由站設(shè)備配置有衛(wèi)星小站設(shè)備、—1W型衛(wèi)星數(shù)據(jù)終端機(jī)、雨量計(jì)或水位計(jì))、進(jìn)口免維護(hù)蓄電池、太陽能電池板及充電控制器等設(shè)備,其組成框圖如圖24所示。衛(wèi)星數(shù)傳終端機(jī)的作用是完成水位、雨量的采集和存儲(chǔ),控制衛(wèi)星設(shè)備的上電、掉電和數(shù)據(jù)傳輸;各測(cè)站電源均是采用太陽能電池板向蓄電池浮充供電的直流電源各測(cè)站能通過鍵盤發(fā)送人工觀測(cè)的水文參數(shù)值,如流量、蒸發(fā)量、泥沙含量等。圖2-4-9第五節(jié)公用通信Nubchngphoneok移動(dòng)通信網(wǎng)Moblymorobeounon數(shù)據(jù)通信網(wǎng)aounonok等,測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用公用通信網(wǎng)可以節(jié)省大量維修工作。近年來,中的短信息技術(shù)在水文報(bào)汛系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛。SMS是GSM中唯一不要求建立端到端業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù),消息的傳輸總是由處于GSM外部的SMSC(ShortMessagingServiceCenter,短消息服務(wù)中心)進(jìn)行中繼,消息有目的地和起源地,理論上計(jì)算一次短消息傳輸最長(zhǎng)需要6s。每條短消息可傳160或140個(gè)字節(jié)(傳遞160個(gè)7bit編碼數(shù)據(jù)或140個(gè)8bit編碼數(shù)據(jù),或70個(gè)UNICODE碼),GSM短信目前收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)約0.1傳感器、終端機(jī)、手機(jī)終端等。U通過—232標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口與手機(jī)終端相接。中心站主要硬件設(shè)備有服務(wù)器、中心通信控制器)、手機(jī)終端。服務(wù)器利用串行口和U通信,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)接收、時(shí)鐘同步,下發(fā)雨量自報(bào)量級(jí),U通過—23標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口與手機(jī)終端相接。系統(tǒng)通信利用一部手機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,同時(shí)接收來自中心站的控制指令。手機(jī)的發(fā)送和接收由U控制,并根據(jù)相應(yīng)參數(shù),向遠(yuǎn)端發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)和控制指令,同時(shí)接收遠(yuǎn)端的指令,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或執(zhí)行指令。中心站可以接入寬帶網(wǎng)與其他中心或上級(jí)主管部門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。利用GSM短信息服務(wù)作為通信信道在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意和解決以下問題圖2-4-10GSM有解決信息堵塞的措施。由于短信息用戶數(shù)量龐大,因此會(huì)出現(xiàn)信息堵塞,對(duì)水文數(shù)據(jù)傳輸帶來延時(shí),必須研究解決措施。廣東省水文局在北江遙測(cè)系統(tǒng)改造中,根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)所屬遙測(cè)站大多地處偏遠(yuǎn)地區(qū),短消息的用戶量較少,出現(xiàn)堵塞的機(jī)會(huì)很少信息傳輸?shù)钠款i往往出現(xiàn)在短信中心,所以只要解決了短信中心到水情接收中心的傳輸問題,即可解決信息堵塞的問題。為此,他們經(jīng)過與移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行溝通,由移動(dòng)方面提供一個(gè)特服號(hào)碼,然后通過專線連接短信中心與水情接收中心,解決了信息排隊(duì)現(xiàn)象。 要選用適用于GSM短信息(SMS)技術(shù)的遙測(cè)站終端機(jī)RTU第六節(jié)短波通信頻率為3～30MHz稱為短波(或HF)波段,利用大約300km上空的電離層反射的原理進(jìn)短波系統(tǒng)由中心站和多個(gè)遙測(cè)站組成,系統(tǒng)包括短波電臺(tái)及天饋線、TFPM短波調(diào)制圖2-4-11圖2-4-12(2)作用距離:0～600km(360°,全方位,按需要可延伸)。第七節(jié)工作體制特點(diǎn)已作了介紹,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)的功能要求合理確定自報(bào)式、應(yīng)答式和混合式的工作體制。目前國(guó)內(nèi)已建測(cè)報(bào)系統(tǒng)大多采用自報(bào)式工作體制。百色水利樞紐水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)1中心站,46個(gè)遙測(cè)站經(jīng)電路測(cè)試及綜合比較,采用衛(wèi)星組網(wǎng)方案。結(jié)合系統(tǒng)的功能要求和地處偏遠(yuǎn)山區(qū)的特點(diǎn),系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備低耗省電、維修方便、可靠性和實(shí)時(shí)性高的自報(bào)式工作體制。第五章供電與防雷設(shè)計(jì)第一節(jié)供電(一(二(一測(cè)站的設(shè)備較少,且功耗低。測(cè)站的用電量較小,多數(shù)測(cè)站地處偏僻地方,用交流供電會(huì)有困難。目前,(二這是最普遍應(yīng)用的測(cè)站工作方式,由可充電蓄電池組、太陽能電池、充電控制器組成測(cè)站電源。以太陽能電池作為充電電源,不受人為因素干擾,沒有運(yùn)行成本,基本不需要維護(hù)能夠長(zhǎng)期自動(dòng)維持測(cè)站的供電。在使用中,沒有前兩種測(cè)站供電方式的需人工充電和防電源線雷擊干擾的缺點(diǎn)。測(cè)報(bào)系統(tǒng)的絕大部分測(cè)站供電采用這種方式,應(yīng)用得很成功。(三影響。這些因素在一天內(nèi)都在發(fā)生變化,所以光電轉(zhuǎn)換效率也在不斷變化。充電控制器也要耗電,其中的電子線路也影響充電性能。此外,天氣、環(huán)境、沙塵、水汽等對(duì)太陽能電池的性能也有很大的影響。 供電電流。全天以靜態(tài)電流供電,(較)長(zhǎng)連續(xù)陰雨天間的最短間隔天數(shù)要求,要保證蓄電池能恢復(fù)和保證供電。——取最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)——按氣象資料或用戶要求決定,在南方可取30d以上,少實(shí)際計(jì)算時(shí),安全系數(shù)為1.2,溫度修正系數(shù)取1,最長(zhǎng)連陰雨天數(shù)可取為30d,深度取為0.75鉛酸蓄電池)。則式(2-5-1)次。如某測(cè)站靜態(tài)電流5mA;工作電流6A(25W電臺(tái)),每次工作時(shí)間2s,每月平均工作900次(每天平均工作30次)。該測(cè)站日均耗電Q(未考慮傳感器的耗電)為蓄電池容量用h安時(shí)表示,是蓄電池在額定電壓范圍內(nèi)放電電流和放電時(shí)間的乘積。測(cè)站供電要求在12V的10～20范圍內(nèi)。由于使用電臺(tái)功耗較大,流可達(dá)6,也為了增大裕度,所以選取更大的蓄電池,常用24h容量的蓄電池。蓄電池的每一單元電壓很低,必須串聯(lián)或并聯(lián)以增加電壓或供電電流。測(cè)報(bào)系統(tǒng)一般選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的成品電池,如12、24h。按實(shí)際情況,一些測(cè)站可以用更小一些的容量。對(duì)太陽能電池的一般要求是單晶硅太陽能電池。這是最早應(yīng)用、也是最成熟的太陽能電池。使用350～450m的單晶硅片,由單晶硅切割而成。光電轉(zhuǎn)換效率最高,可達(dá)20左右。性能穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng)可達(dá)20年是普遍使用的太陽能電池。由于材料是單晶硅,成本高,制作工藝復(fù)雜,成本。所以,單晶硅太陽能電池的價(jià)格較高,不易推廣到民用領(lǐng)域。多晶硅薄膜太陽能電池。多利用化學(xué)氣相沉積法在基板上沉積多晶硅薄膜,太陽能電池。光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15左右,轉(zhuǎn)換效率也很穩(wěn)定。它的制作成本比單晶硅太陽能電池低得多,有應(yīng)用前途。但仍處于試制或試用階段,已開始有實(shí)用產(chǎn)品。圖2-5-1(2)太陽能電池功率的計(jì)算。單晶硅太陽能電池的伏安特性如圖2-5-1所示。從圖25中可知,用于12V蓄電池充電的最大功率點(diǎn)(Pm)的電壓約為16.8V。這時(shí),功率為1W能電池的充電電流為60mA左右。12V蓄電池的工作電壓為12.8V,充電電流應(yīng)在70mA左電速度。測(cè)站用12V電源時(shí),相配的12V太陽能電池板是定型產(chǎn)品,已考慮了充電電壓?jiǎn)柋?-5-1表251中,日輻射量是當(dāng)?shù)氐亩嗄昶骄^測(cè)值,由年平均值計(jì)算得到此平均日輻射量,能用于較長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)算,不代表某一季節(jié)、某一天的輻射值。太陽能電池板都傾斜朝向南方,傾角因南北、東西地點(diǎn)不同而不同。修正系數(shù)是斜面修正系數(shù),計(jì)算太陽能電池發(fā)電量時(shí)要應(yīng)用。再計(jì)算每瓦太陽能電池的日發(fā)電量。由前述已知,充12V蓄電池的1W單晶硅太陽能電池的充電電流一般為70mA。實(shí)際上1W(254)計(jì)算仍以南京為例,各參數(shù)如下:1W太陽能電池充電電流為70mA;日平均標(biāo)準(zhǔn)光照時(shí)間為3.64h;斜面系數(shù)Kop為1.0249;修正系數(shù)C為0.8。計(jì)算1W太陽能電池在南京地區(qū)的日發(fā)電量Qw為 率P為在上例中,可計(jì)算得到測(cè)站功耗Q為0.22Ah,由此計(jì)算P=0.22/0.21=1.05(W)為了加大可靠性和補(bǔ)充陰雨天的耗電,實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)應(yīng)用5W、10W等型號(hào)的太陽能電計(jì)算使用的平均日輻射量是多年平均值,對(duì)某一天來講并沒有實(shí)用價(jià)值。由于蓄電池已有30d的儲(chǔ)備電能,在開始工作時(shí)已充滿了電。工作中從多日平均值考慮,于每日的耗電量。在正常光照日,全系數(shù)在連陰天后的晴天會(huì)很快補(bǔ)充蓄電池在連陰天中用去的電能。測(cè)站常取5W、10W的太陽能電池,蓄電池容量為12Ah、24Ah?，F(xiàn)在有些測(cè)站的自動(dòng)第二節(jié)防雷對(duì)于過電壓保護(hù)和接地部分,在T505—1996《水利水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》有明確規(guī)定測(cè)報(bào)系統(tǒng)的遙測(cè)站、中繼站和中心站必須設(shè)置避雷、過電壓保護(hù)和接地宜采用聯(lián)合接地方式。遙測(cè)站、中繼站的接地電阻應(yīng)小于10,若采用均衡接地方式,可不受此限制。中心站的接地電阻應(yīng)小于5。測(cè)報(bào)系統(tǒng)的遙測(cè)站、中繼站和中心站均應(yīng)采取以下防雷擊措施天線和突出屋面的物體應(yīng)在避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)屋頂應(yīng)敷設(shè)閉合均壓帶機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)敷設(shè)環(huán)形接地母線,閉合均壓帶與環(huán)形接地母線間應(yīng)用四根對(duì)稱布置的連接線互相連接。中心站房應(yīng)有金屬屏蔽網(wǎng),中繼站一般地勢(shì)較高,容易遭到雷擊,因此要加強(qiáng)防雷措施,主要有法,國(guó)內(nèi)所建系統(tǒng)的中繼站設(shè)備很少發(fā)生事故(當(dāng)然,必須要保證站房?jī)?nèi)不得引入包括交流電源在內(nèi)的任何可能引雷的導(dǎo)線)。圖2-5-2為中繼站防雷設(shè)施示意圖。滿足接地電阻小于10Ω的要求,可采用降阻劑、降阻模塊等進(jìn)行處理。雷針,但埋設(shè)大筒時(shí)一定要保證達(dá)到足夠的深度(埋深不得小于30cm,寒冷地區(qū)達(dá)到凍土層圖2-5-2池組;9—(約3cm厚);10—高壓絕緣瓷瓶(20kV以上);11—鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)站第六章設(shè)備配置及軟件功能設(shè)計(jì)第一節(jié)設(shè)備配置繼機(jī)、前置通信控制機(jī)、計(jì)算機(jī)及其外設(shè)等主要設(shè)備,以及電源、避雷裝置和用于系統(tǒng)安設(shè)備是依據(jù)通信組網(wǎng)方式及工作體制進(jìn)行配置的,其基本原則是遙測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠性高、適應(yīng)野外工作、功耗低并具有優(yōu)良的防雷性能,滿足系統(tǒng)所要求的各項(xiàng)功能。在總體設(shè)計(jì)時(shí),本著定型定功能,不確定廠家的原則進(jìn)行設(shè)備配置。選用的主要設(shè)備均應(yīng)經(jīng)過國(guó)家授權(quán)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的技術(shù)鑒定,并符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)實(shí)施工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證的產(chǎn)品,應(yīng)優(yōu)先選用已取得生產(chǎn)許可證企業(yè)的產(chǎn)品對(duì)實(shí)施市場(chǎng)準(zhǔn)入管理制度的產(chǎn)品,應(yīng)選用取得市場(chǎng)準(zhǔn)入資格的產(chǎn)品選用國(guó)外設(shè)備時(shí),平,產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的情況,并經(jīng)專門檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)通過后,方可選用對(duì)于為系統(tǒng)配套而選用的新型產(chǎn)品,必須通過行業(yè)管理部門的鑒定,并經(jīng)過試用考核后,方能在設(shè)計(jì)中推薦。中心站。中心站一般配置接收天線、饋線、避雷器、無線接收機(jī) 電臺(tái)、解器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備。在功能要求高的系統(tǒng),可增加服務(wù)器、大屏幕投影儀、衛(wèi)星云圖接收機(jī)等。1.一般采用翻斗式雨量計(jì)。我國(guó)有分辨力在0.1～1.0m范圍內(nèi)的翻斗式雨量計(jì),應(yīng)根據(jù)自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的任務(wù)和系統(tǒng)所在地區(qū)降雨量的大小,合理選定分辨力,但0.1m力雙翻斗式雨量計(jì)在測(cè)報(bào)系統(tǒng)中很少選用。一般降水量大的地區(qū)分辨力可取0.5～1.0,國(guó)家基本站或降水量小的地區(qū),分辨力選0.1～0.5。設(shè)備應(yīng)在環(huán)境條件、技術(shù)參數(shù)、輸出特征上滿足61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的要求。翻斗式雨量計(jì)技術(shù)指標(biāo)如下分辨力:1.0mm或0.5mm承雨口內(nèi)徑:φ200±0.60)mm,刃口40°～45°工作環(huán)境條件:溫度0～+50℃,相對(duì)濕度小于95%40℃)水位傳感器種類很多,有浮子式、壓力式、氣泡式、非接觸式、電子水尺等。水位傳感器應(yīng)在環(huán)境條件、技術(shù)參數(shù)、輸出特征上滿足61—2003范》的要求。件、技術(shù)參數(shù)、輸出特征上滿足SL61—2003征、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上滿足SL61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的要求。調(diào)制解調(diào)器。不同通信信道應(yīng)選用與其相匹配的調(diào)制解調(diào)器。用超短波傳輸數(shù)據(jù)時(shí),通常采用移頻鍵控制式的調(diào)制解調(diào)器用N傳輸數(shù)據(jù)時(shí),使用的通用調(diào)制解調(diào)器應(yīng)有入網(wǎng)許可證當(dāng)電話線路信噪比及信號(hào)衰減指標(biāo)較差及對(duì)連接時(shí)間要求很短時(shí),應(yīng)選用專用調(diào)制解調(diào)器,并根據(jù)線路信噪比情況選定傳輸速率和差錯(cuò)控制方式。專用調(diào)制解調(diào)器的主要技術(shù)性能應(yīng)滿足入網(wǎng)需要及61—2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的要求。收發(fā)信機(jī)。短波、超短波收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)不低于國(guó)家80系列短波、超短波收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。M收發(fā)模塊、衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)包括氣象衛(wèi)星接收機(jī)的技術(shù)指應(yīng)符合我國(guó)M 移動(dòng)通信網(wǎng)或相應(yīng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并滿足2003《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)要求。增益。全向天線,2～8dB;定向天線,單付6～12dB電壓駐波比。天線和50Ω阻抗電纜連接時(shí),其電壓駐波比應(yīng)小于1.5天線應(yīng)能防水、防腐蝕,為抑制其他無線電頻率干擾,根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求及所確定的通信體制,中繼機(jī)可增加如下功能整機(jī)靜態(tài)值守功耗(含接收電臺(tái)值守功耗):小于60mA×12V。環(huán)境條件:溫度-10～+45℃,相對(duì)濕度小于95%(40℃)。關(guān)于中繼冷備份和熱備份的問題, 根據(jù)規(guī)范要求,設(shè)計(jì)測(cè)報(bào)系統(tǒng)時(shí)要配備一定數(shù)量的備品備件,對(duì)通信中信息流程、流向進(jìn)行控制,中心站硬件可根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)如下擴(kuò)展功能數(shù)據(jù)接收、處理,第二節(jié)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)稱。測(cè)報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是指對(duì)收到的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、校驗(yàn)、存儲(chǔ),編制水文圖表,以及實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)、調(diào)度作業(yè),向上級(jí)和外系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理由設(shè)在中心站主計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)收集到的遙測(cè)數(shù)據(jù),根據(jù)由遙測(cè)站提取的固態(tài)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù),(5)Email第三節(jié)應(yīng)用軟件測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用軟件作為測(cè)報(bào)系統(tǒng)功能的最終體現(xiàn),總體設(shè)計(jì)需明確系統(tǒng)應(yīng)用軟件的功能、內(nèi)容和主要的軟件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用軟件安裝在中心站,針對(duì)不同的系統(tǒng),應(yīng)用軟件的功能和作用不盡相同,但綜合起來講,應(yīng)用軟件的主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)節(jié)計(jì)算、數(shù)據(jù)庫管理及水務(wù)計(jì)算。根據(jù)系統(tǒng)任務(wù),應(yīng)用軟件一般包括數(shù)據(jù)管理軟件、存儲(chǔ)和部門提供水情信息及成果報(bào)表的通信軟件等。1.用性等因素,如選用WINDOWS、UNIX等。用較多的程序設(shè)計(jì)語言有VB、VC、C++、JAVA等。操作系統(tǒng)可選用Windows、WindowsServer程序等。選用適用的程序設(shè)計(jì)語言,如VB、VC、PowerBuilder.根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小,選用適用的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),如SQLServer、Oracal圖2-6-1遙測(cè)站號(hào)、站名、測(cè)站類別(雨量站、水位站、水文站)、水位基值、遙測(cè)站地理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水雨情要素, 洪水預(yù)報(bào)軟件應(yīng)具有如下功能洪水預(yù)報(bào)作業(yè)及預(yù)報(bào)信息的查詢,圖2-6-2 和水工建筑物的,軟件中應(yīng)考慮洪水調(diào)度和工程措施對(duì)水量的影響。對(duì)一般工程措施而言,水量的增減應(yīng)遵循現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要求,按照預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行分洪或引水模擬操作,圖形顯示等。對(duì)于水庫而言,可以包括調(diào)度方案制定與仿真、調(diào)度方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)選,如按調(diào)交互生成方案、上級(jí)下達(dá)的決策調(diào)度方案等調(diào)度方案優(yōu)選考慮決策者的傾向,依據(jù)水庫水位和防護(hù)點(diǎn)的組合流量等多目標(biāo)對(duì)生成方案優(yōu)劣進(jìn)行排序優(yōu)選或推薦,或粗估相應(yīng)的災(zāi)情。功能如下此部分為系統(tǒng)擴(kuò)展功能,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),多媒體軟件可以包括如下內(nèi)容第七章土建工程設(shè)計(jì)土建設(shè)計(jì)是總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一,主要對(duì)遙測(cè)站的站房、圍欄、水位測(cè)井、天線定、可靠地運(yùn)行,避免自然和人為因素的破壞,充分發(fā)揮遙測(cè)系統(tǒng)的性能和作用。本章主要介紹超短波通信方式土建設(shè)計(jì),其他通信方式組網(wǎng)的系統(tǒng)、土建設(shè)計(jì)都相對(duì)簡(jiǎn)單。由于不同系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)各站點(diǎn)的地理位置、環(huán)境條件、地質(zhì)條件和具體要求的差別,土建設(shè)計(jì)的內(nèi)容也會(huì)有所不同,難以實(shí)施統(tǒng)一的土建設(shè)計(jì)方案,在設(shè)計(jì)過程中可以因地制宜地進(jìn)行調(diào)整,使土建工程既符合規(guī)范要求,又美觀、實(shí)用,并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。與國(guó)家高程系統(tǒng)聯(lián)測(cè),或者與附近重要的基礎(chǔ)設(shè)施(國(guó)家水文站、水利水電工程等)的高程 天線塔在12m以上時(shí),應(yīng)在天線掛高點(diǎn)下架設(shè)安裝平臺(tái)?，F(xiàn)有的土建設(shè)施應(yīng)盡可能利用,以減少土建的工程量,節(jié)省投資,應(yīng)盡量將遙測(cè)雨量站與遙測(cè)水位站合并成一個(gè)遙測(cè)站,第一節(jié)水庫遙測(cè)水位站廠、壩區(qū)附近水工建筑物總布置圖及庫區(qū)大比例尺地形圖擬建站址處大比例尺地形圖、平面布置圖,擬建站站址的地質(zhì)構(gòu)造、標(biāo)高、土壤分布情況,若沒有,應(yīng)進(jìn)行地形測(cè)量。對(duì)已建水庫,測(cè)量時(shí)機(jī)宜選擇在庫水位較低的枯水季節(jié)進(jìn)行,工程特征資料,特別是水庫承擔(dān)的任務(wù)(如防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等)、水庫的調(diào) 水庫泥沙淤積情況,庫區(qū)雷電情況和地震烈度, 建站地點(diǎn)應(yīng)是岸坡穩(wěn)定,全國(guó)已建的測(cè)報(bào)系統(tǒng)中,水庫遙測(cè)水位站的建站位置大都選擇在發(fā)電引水口附近翼墻邊上,此處取水口為深度引水,流速不大、水面平穩(wěn)、水位代表性好,水工建筑物有垂直邊壁且閘室可作儀器站房,不用另建站房。再者,閘室的底板高程一般低于其他的水工建筑物,可觀測(cè)到死水位以下高程。有的水電工程,將大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與庫水位觀測(cè)結(jié)合在一起。綜合各方面情況,水庫水位井設(shè)計(jì)如下:(右)側(cè)混凝土翼墻內(nèi),在溢洪道閘門上游約60m處;井筒為內(nèi)徑50cm的無縫鋼管,井口高程226.82m,225.41m高1.41m,井底高程202.25m,比水庫死水位203.00m低0.75m;20cm的連通鋼管,管端伸出導(dǎo)墻0.6m,管端至井筒中心線2.1m,管端底高程202.20m,其中下游側(cè)一根為備用管,上游側(cè)一根用同徑無縫鋼管,沿導(dǎo)流墻底部向上游延伸55m到庫區(qū);連通鋼管管端另接有長(zhǎng)80cm的T(如圖2-7-1所示),內(nèi)徑為22cm,套管兩端口焊接有井字形鋼筋攔污柵,以防卵石進(jìn)入管內(nèi),兩管套接處配有T字形鋼筋插銷,拔出插銷圖2-7-1通風(fēng)管和照明取暖電源。房頂設(shè)天線、太陽能電池板和遙測(cè)雨量計(jì),嵌套式鋼管,鋼管間10cm的空間以防凍材料充填。鋼管底部焊接有鋼筋攔污柵,以防雜物進(jìn) 圖2-7-2小山水電站詳細(xì)情況見前述水位井采用內(nèi)外雙層鋼管,中間填充材料,為確保井內(nèi)水體不封凍,又設(shè)計(jì)了在井內(nèi)水體的水面下加溫的方法,具體做法是將一500的電熱水器用防水線和一牽引線連接,置于水下約1.0m處加熱,確保井內(nèi)水體不結(jié)冰如圖272所示。具體使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)一是應(yīng)根據(jù)氣候變化,特別是庫內(nèi)冰層的變化,掌握好開始加溫的時(shí)機(jī)、每天加溫的次數(shù)以及每天開始加溫的時(shí)間二是隨時(shí)根據(jù)庫水位的變化,升降電熱水器的入水深度。如果電熱水器不及時(shí)調(diào)整,若水位上升,電熱水器入水深度增大,電熱效果差甚至水面結(jié)冰,達(dá)不到預(yù)期的目的水位下降,有可能使電熱水器露出水面被燒壞。應(yīng)該說明的是,冬季庫水位的變化是緩慢的,并不用天天升降電熱水器,此工作量并不大,房保溫除了站房設(shè)計(jì)時(shí)考慮的保溫措施外,再根據(jù)站房的大小采用加一個(gè)電暖氣的辦法即可解決。第二節(jié)河道遙測(cè)水文(水位)站河道遙測(cè)水文、水位站的建站位置應(yīng)滿足水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范要求。建站位置的河段應(yīng)順直,邊坡穩(wěn)定,水位流量關(guān)系單一。土建設(shè)施要盡量靠近岸邊,以減少土建的工程量,時(shí)被漂浮物毀壞。應(yīng)盡量將遙測(cè)雨量站與遙測(cè)水位站合并成一個(gè)遙測(cè)站,以節(jié)省設(shè)備與土建的投資,便于運(yùn)行維護(hù)與管理。測(cè)井的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GBJ138—90測(cè)井不應(yīng)干擾水流的流態(tài),測(cè)井截面應(yīng)能容納浮子隨水位自由升降,浮子與井壁應(yīng)有5～10cm間隙。水位滯后水位測(cè)井的設(shè)計(jì),結(jié)冰河流要考慮冬季的凍脹、流冰期冰塊的撞擊