水电厂水情自动测报系统管理办法

水电厂水情自动测报系统管理办法（通用8篇）

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇1

电力工业部关于颁《水电厂水情

自动测报系统管理办法（试行）》的通知

电安生[1996]917号

各电管局，有关省、市、自治区电力局，各勘测设计院，有关水电开发公司，重点水电厂：

为切实加强水电厂水情自动测报系统的管理，充分发挥其在防洪、发电、保障水电厂安全运行等方面的综合作用，现颁发《水电厂水情自动测报系统管理办法（试行）》，请各有关单位认真贯彻执行。

附件：水电厂水情自动测报系统管理办法（试行）

1996年12月27日

附件：

水电厂水情自动测报系统管理办法

（试 行）

电 力 工 业 部

1996年12月27日

水电厂水情自动测报系统管理办法

（试 行）

一、总则

1.1 为加强水情自动测报系统（以下简称测报系统）的管理，保证正常运行，充分发挥其在防洪、发电等方面的作用，提高水电工程的综合效益，根据《中华人民共和国防汛条例》和能源部《水电厂防汛管理办法》，特制定本办法。

1.2 本办法适用于电力行业的大中型水电厂。其他水电厂可参照执行。1.3 水电厂应根据需要积极建设测报系统。

1.4 测报系统建设应遵照实用可靠、经济合理和技术先进的原则。设备选型原则上应立足于国内。

1.5 国家电力调度通信中心负责归口管理。

二、建设管理

2.1 新建水电工程，测报系统的建设按基建程序办理。

2.2 已建水电厂，由电厂提出测报系统可行性研究报告，报主管单位审查批准。立项后，由主管单位负责组织设计和方案审定。水电厂负责组织实施，主管单位负责监督。

2.3为保证工程施工质量和良好的售后服务，主管单位或业主宜在调查研究的基础上以招标或议标的方式选择设备和确定施工单位，中标承建单位应严格按设计要求进行施工。水电厂应组织有关人员积极参与测报系统建设的全过程，主管单位或业主负责监督。

2.4 测报系统建成后，水电厂要对测报系统进行不少于一个水文年的试运行，按有关规范和规定对测报系统的可靠性、畅通率和水文预报方案等进行严格考核。考核合格方可验收。

2.5 测报系统验收应按设计要求和有关规定，由主管单位或业主组织有关部门的领导和专家进行验收。考核验收资料应整理归档。

2.6测报系统验收后，经过2~3年的运行考核，运行正常，可取消人工测报站。但重点站必须有备用措施。

2.7 水电厂应要求设备供货和承建单位保证优质的售后服务，对测报系统发生的问题，要按合同及时解决。

三、运行管理

3.1 水电厂负责测报系统的运行管理和设备维护，指定切实可行的运行维护管理规程，建立技术档案，做到分工明确，责任落实。主管单位或业主负责监督管理。

3.2 为保证测报系统设备的安装、测试、巡查和维护，水电厂应配备必要的仪器、仪表和车辆。

3.3 测报系统的运行维护实行汛前检查、汛期巡查和汛后检查制度。3.3.1 汛前检查

水电厂应把测报系统的汛前检查列为防汛检查工作的内容之一，对测报系统进行全面的检查调试，特别是野外设备的运行状况和通信的畅通率等。主管单位应进行复查，发现问题及时处理。

3.3.2 汛期巡查

水电厂在汛期应对测报系统设备进行定期巡查，发现故障，及时处理。3.3.3 汛后检查

水电厂在汛后应及时对测报系统设备进行认真地检查维护和管理。3.4 汛期测报系统出现故障时，水电厂应及时组织抢修。

3.5 水电厂每年汛后应对测报系统的运行情况进行全面的总结，包括设备运行情况、水文预报的情况、测报系统的效益、存在的问题和改进的意见等。总结报告应于年底以前报主管单位。

主管单位应对所辖电厂的测报系统运行情况进行全面的总结，并于年底前报国家电力调度通信中心。

3.6 汛后水电厂应针对测报系统存在的问题制定整改计划，落实整改措施。重大问题报主管单位研究决定。

3.7 测报系统的运行管理水平应作为水电厂运行管理和企业达标创一流的一项考核内容，由主管单位负责考核。

四、人员

4.1 水电厂应按设计要求配备具有较高技术水平的通信、水文和计算机等方面的专业技术人员。

4.2 为提高运行管理和维护人员的素质，应加强专业培训工作。4.2.1 水电厂应组织有关人员积极参加承建单位的培训工作。

4.2.2 主管单位应有计划地组织所辖水电厂测报系统运行维护管理人员的培训工作。

4.3 测报系统维护人员长年从事野外工作，应享受野外巡线人员的待遇。4.4 水电厂或其主管单位应维持测报系统运行维护管理人员的相对稳定。

五、奖罚

5.1 各级主管部门应对所辖水电厂测报系统的运行管理水平进行考评，对运行管理成绩显著的单位和个人应给予表彰。

5.2 对违反本办法规定，发现问题未及时采取措施，致使测报系统不能正常发挥作用，造成严重后果的，应追究直接责任人和单位主管领导的责任。

六、附则

6.1 各单位可根据本办法制定实施细则。6.2 本办法由电力工业部负责解释。6.3 本办法自发布之日起执行。

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇2

三座店水库位于内蒙古赤峰市, 是十五期间最大的水利枢纽工程, 承担着水库周边流域的雨水情信息采集、处理, 还兼顾着赤峰市的城市防洪、供水以及灌溉等综合任务。此系统将为三座店水库周边流域雨水情信息的采集提供先进、可靠、准确的技术保障和监测手段, 确保工作人员及时、准确、有效的获得雨水情信息, 为赤峰市的城市防洪、供水及下游农业灌溉提供充分的信息和调度决策支持, 从而产生巨大的社会效益和经济效益。

1 系统的工作制式

1.1 工作制式

系统为自报式, 采用的是Inmarsat—C的卫星通信系统。该通信系统属于数字系统, 是以存储以及转发的方式, 进行低速数据的传送, 其有着以下几种特点[1]:第一是体积较小、第二是重量较轻、第三是低功耗、第四是运行的费用相对较低, 此外, 加上其不会受到地形条件的影响, 在水情自动测报系统中, 最适合作为数据通信。

在内蒙古赤峰市三座店水库中, 其水情自动测报系统会采取一定的结构形式, 而三座店做采取的是分层分布式结构, 以Inmarsat—C进行组网, 以水位雨量遥测站为基础层, 对以下几方面的数据参量进行采集, 第一是雨量方面的数据, 第二是水位方面的数据, 其发送信息的方式是采用“自报式”方式, 来向水库中心站进行信息发送工作。其管理层是水库分中心站, 对遥测站传输的水文数据进行接收, 然后对其进行适当的加工与处理, 从而使得洪水预报结果能够更为准确。

2 系统的主要功能

2.1 测站

本系统中数据采集器选用NARIACS300, 是我国唯一基于数据采集平台概念设计的, 乃是采用全表面贴装工艺的微功耗数据采集器。特别适合于电能供应有限、使用环境条件恶劣、提供高可靠性的专用系统, 有强大的远程通信能力。四个RS-232接口可同时提供4信道远程通信服务, 能满足目前水利电力系统对双信道功能的需求。

ACS300数据采集器具有强大的自检功能, 当设备出现故障时, 能够提供非常全面的报告与记录, 方便用户对系统运行方式以及配置进行相应的调整, 促使系统在短时间内能够调整到一个最佳状态。可以同时进行以下几方面工作: (1) 遥测雨量、 (2) 遥测水位数据、 (3) 人工置数, 这是依据无人看守的野外环境进行设计的。采用以下两种方式来进行供电: (1) 小容量蓄电池、 (2) 小功率太阳能, 在日常工作当中, 遥测站的工作会处于一个较低功耗的守候状态, 当降雨为0.5毫米时, 雨量计翻斗就会进行一次运行, 降雨为2毫米时测站数传仪就会发生一定的变化, 其雨量累计值就会自动加2, 同时进行信道编码, 然后将其发送至中心站。

测点选定原则。雨量站的选择是对三座店水库降雨水文资料进行统计的基础, 在该雨区内, 选取一些点, 这些点要具有代表性, 用以确保水情记录能够准确。该工程的遥测雨量站共计23个, 雨量站所采用的是一体化法拉第筒集成方式, 其中以下几种设备集成在全密封筒形机箱内, 第一是通讯终端、第二是数据采集器、第三是蓄电池等。筒形机箱有着其相应的位置, 应置于高强度防锈铝合金立筒;以下几种设备安装在铝合金立筒上, 第一太阳能电池、第二是天线、第三是雨量计。不需要修建遥测站设备站房以及架设天线塔, 并且无专门防雷接地要求, 无需建设避雷地网。管理局在三座店水库上游建成了13个雨量遥测点, 水库下游10个雨量遥测点几经完成了基础设施建设, 正在进行雨量采集器的安装工作, 从而形成一个相对完整的水情自测报系统。

2.2 中心站

中心站是系统内的信息收集中心, 也是信息调度中心, 在中心站设备中, 其设备的可靠性对水情测报系统有着至关重要的作用, 能够对测站发来的数据进行无线接收, 然后经过解码、检查后将数据进行存储。

系统软件的组成:

(1) 系统初始化:对于新建系统, 要对以下几方面参数进行初始化设定, 第一是站号、第二是站名、第三是测站属性、第四是水位计类型、第五是水位基质、第六是水位上限等等。

(2) 通信状态:“通信状态”软件模块能够将一些没有经过处理的信息进行显示, 还能够显示处理过后的水情数据, 以便对中心站的通信状态进行监视。

(3) 实时数据:主要包括以下几种: (a) 表格, (b) 棒图, (c) 流域图。当接收到遥测站所传输的数据之后, 中心站会对这些数据进行判别, 消去误码, 并且以表格的形式显示出来。“流域图”则是对所选测站的水情数据进行显示, 其中包括该站的时段总雨量值, 日降雨量, 该站的平均雨量值以及该站的最大雨量等。

(4) 数据查询:数据查询模块由以下几个子模块构成, 选用国内最常用的翻斗式雨量计, (a) 雨量记录查询, (b) 水位记录查询, (c) 原始数据查询, 第四是测站通信次数查询, 第五是人工置数查询等, 显示查询结果的方式可以为以下两种, 第一是表格的方式、第二是棒图的方式, 查询的方法大体相同。

(5) 系统管理:系统管理模块由以下几个子模块所构成, (a) 时间设置、 (b) 测站参数设置、 (c) 系统参数设置等。可以对时钟进行设置, 可以对测站进行添加以及修改或者是删除, 也可以对各测站的有关参数进行修改, 例如对雨量的增量值进行修改。

(6) 打印输出:可以按照时间以及测站号的组合方式, 对以下几方面数据进行打印输出: (a) 雨量时段数据, (b) 水位记录数据, (c) 通信记录数据。可以按照日雨量以及月雨量对表格进行输出打印或者是图形输出。

3 系统设计思想

三座店水库水情测报存在以下几方面的问题:第一是交通问题、第二是通讯问题、第三是管理问题, 尤其是在山洪暴发时, 有很大的可能会造成交通中断, 而通讯中断的这种情况会影响到工作的开展。基于此, 水情自动化测报系统需要单独组网, 同时要有以下几种能力:第一是良好的防雷能力、第二是较好的抗干扰能力, 这样才能够更好的掌握雨情、水情, 才能够做好水库的防汛工作。

4 自动化技术的作用

随着科学技术取得了较大的突破, 自动化技术也得到了较大的发展, 在各领域得到了较为广泛的运用。在水利工程管理当中, 特别是在水情测报工作当中, 因为要在流域内设置多个测站, 这些测站通常都会设在一些各方面条件都和环境较为恶劣的地区。而水情测报又需要具备以下几种特性: (1) 实时性, (2) 准确性, (3) 可靠性, (4) 综合性等, 那么就需要对流域内的雨情水情有着较为全面的了解, 要对这些数据进行及时的分析, 以便为防汛工作提供较为科学的依据。人工测报就很难满足这些要求, 将自动化技术运用到测报系统当中, 使得这些问题得到了较好的解决, 能够对雨情以及水情的信息进行及时的收集, 做到防汛以及发电等综合管理, 进而使得工程的安全得到极大的保证。

摘要：在防洪调度工作中, 水情自动测报系统有着非常重要的作用。本文主要围绕赤峰市三座店水库水情自动测报系统, 分析系统的实时性以及综合性等特点。

关键词：三座店水库,水情测报,自动化,防洪调度

参考文献

[1]王莉.浅谈水情自动测报系统在水库管理中的作用[J].中国环境管理干部学院学报, 2005, 04:53-55.

[2]刘国力.水情自动测报系统在水库管理中的作用[J].中国西部科技 (学术) , 2007, 11:112-113+142.

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇3

关键词：水情自动测报系统；安全；运行管理

中图分类号：TV124 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0120-02

水情自动测报系统主要应用了通讯、遥测和计算机等技术，完成流域内雨量、水位、流量等水文参数的实时收集和处理、联机预报，以实现防洪、灌溉、发电、航运等优化调度，提高防洪、发电能力和充分利用水力资源，使水电站安全、经济运行水平稳步提升，其经济效益及社会效益都将十分显著。水情自动测报系统近年来发展很快。目前，全国系统建设的重点是防洪地区、重要水库和水电站，已取得了明显的经济效益和社会效益。同时，在水情自动测报系统建设方面也积累了丰富的经验，使得水情自动测报系统在设备的研制、土建、防雷、运行管理等方面都日趋完善。本文从水情自动测报系统安全运行管理方面进行了分析。

1 水情自动测报系统安全建设新思路

1.1 水情自动测报系统安全建设原则

水情自动测报系统安全建设既要能满足水情的近期要求，又要适应今后远程调度水电厂集控自动化建设的发展要求，并符合防汛度汛、联合调度及经济运行管理的要求。

系统实行流域总体规划、分级控制、互留接口、信息共享和分步实施五项原则，使系统各部分关系明确、层次分明、便于系统管理和维护。在保证可靠性和性价比的前提下，系统具有设计合理、功能实用、维护方便等特点；在保证可靠性和性价比的前提下，尽量采用水情自动测报系统研究、通信技术及计算机技术的最新科研成果。在保证可靠性和性价比的前提下，系统具有最大的可维护性，即除设备本身具有通常意义上的可维护性外，还使用户在系统的长期运行过程中，可以方便地采购到价格合理、质量上乘的备品备件。

1.2 水情自动测报系统安全建设结构

水情自动遥测系统应用传感器、无线通讯、计算机及遥测遥控等技术，在流域内实现实时水情、水资源信息自动数据采集、传输、处理入库等，为防汛指挥和优化阶梯型水电厂区间调度提供信息。系统由中心站、中继站、遥测站、通信信道等组成。

①水文遥测站。遥测站由水情遥测终端机、超短波电台、定向天线、天线避雷器、馈线、水位传感器、雨量传感器、蓄电池以及太阳能电池板等组成。

②雨量遥测站。系统中，水文遥测站使用超短波信道进行通信方式。除了通信设备外，遥测站还需配置以下设备：水情遥测终端机、水位传感器、雨量传感器、蓄电池以及太阳能电池板等。

③中继站。中继站由水情遥测终端机（中继机，包括人工置数及数据现场显示功能）、通讯设备（馈线、同轴避雷器）、电源系统（太阳能电池板组、太阳能充电控制器、免维护电池）及水位、雨量传感器等组成。

④中心站。中心站提供数据通信、处理、存贮、数据再现功能。系统一般采用自报式工作方式，在此方式下，系统的遥测站通常处在低功耗状态，可靠性高，不会受外界的同频干扰。

1.3 水情自动测报系统安全建设测报功能

①数据采集功能。各遥测站均为无人值班，自动或由上级站发送命令，启动遥测站执行任务，采集雨量、水位等信息，实时数据经过检错、纠错、编码和调制后，通过通道送往中心站，采集任务完毕后，自动关机。实时采集或定时向中心站发送水情数据信息。

②数据处理功能。中心站的计算机对于采集到的信息进行实时处理、计算出几小时累加雨量、日雨量和全流域时段平均降雨量及各级电站实时出库泄洪流量。

③数据显示和记录功能。在水情测报中心站、分中心，可以查看历史资料、实时资料和雨水情预报资料。可实时显示各站点的雨量、水位等数据，计算各种时段值和累加值。并将水情数据及计算结果自动记录和打印。

④水情预报、洪水调度、水务管理、监控告警功能。对接收到的数据经过处理后，立刻得出结果，迅速为防汛指挥部提供防洪调度的参考指令，以及平时为电站提供优化水库调度的参考意见。

⑤数据共享功能。经中心站处理过后的雨情、水情编辑成互联资源或在企业MIS网上公布，实现信息资源共享。

2 水情自动测报系统安全运行、管理新思路

2.1 定期维护——水情自动测报系统安全运行的保障

对系统设备的运行状态进行全面检查和测试，发现和排除故障，更换存在问题的设备部件，并做好记录。并每年度对水情测报系统运行及缺陷情况进行评估和分析。

①信道维护。卫星、GSM/CDMA、PSTN等利用公众信道的遥测数据全部中断时，应首先检查中心站设备。中心站设备正常时，应及时与卫星、GSM/CDMA、PSTN服务商联系并尽快处理。

②电源维护。其一，蓄电池。蓄电池充电、更换时要注意正负极性；根据要求进行充放电和定期容量校验；长期保存的蓄电池或新买的蓄电池必须严格按生产厂家提供的方法维护及建议。其二，浮充电源装置。检查光板防护罩是否破损，有无遮挡；检查开路电压、短路电流；检查太阳能稳压器是否在正常范围内。其三，直流电源箱。检查交流供电是否符合要求；检查避雷模块是否失效；断开交流电，检查蓄电池是否失效。其四，UPS电源。检查供电是否符合要求；检查蓄电池是否失效；断开交流电源，检查UPS容量和供电时间是否满足设计要求。

③故障处理及要求。中心站故障应在2 h内处理；水库坝上、下水位故障应在6 h内处理；发现部分中心站故障，汛期应在24 h内处理；发现重要的遥测站故障，汛期应在48 h内处理。并采用两套监控方案（语音报汛系统和24 h监视），确保故障及时发现，及时处理。

④系统管理。水情自动测报系统建成投运后，要重视系统的运行管理，并定期进行评价。评价的指标有系统畅通率、系统可用度两项指标。提升水情测报系统软件运行水平和通道稳定性。

⑤管理人员。其一，人员配备。为保证水情自动测报系统的可靠运行，系统应配备具有通信，水文，计算机等方面专业知识的维护人员，配备人员的数量应根据水情测报系统的规模、管理模式试确定。其二，人员职责。系统运行管理人员应熟悉系统原理、结构和有关设备的功能技术指标，掌握系统运行管理规程，日常运行维护管理、维护做到认真仔细。

2.2 水情自动测报系统管理新思路

①培训高素质水情自动测报系统管理人员是前提。水情自动测报系统稳定运行，对电厂水调自动化系统，保证水电站防洪安全、保证电网安全经济运行以及增发电量方面发挥重要作用，具有显著的经济效益和良好的社会效益。系统管理人员也是电厂安全生产系统管理活动的主要参与者，其素质的好坏直接决定着水情自动测报系统管理的合理性与可行性。通过政治理论和业务技能并行的培训方法，利用多重考核手段，如绩效考核、选拔考核等方式培养出业务水平过硬的水情自动测报系统管理人员。全面提高水情测报系统管理人员的综合素质与工作态度。

②不断提升科学先进的水情自动测报系统管理手段和方法是关键。科学先进的水情自动测报系统管理手段和方法是系统管理工作的关键所在，一套科学先进的水情自动测报系统管理手段和方法可以从各个方面保障管理工作的公正、有效。所以，我们要不断的引进和吸收国内外科学先进的管理手段和方法，同时，在实际运用中，根据所操作的具体情况，不断的改进、完善管理手段，以此来适应不断出现的新的水情自动测报系统管理问题。

3 结 语

本文提出了一套水情自动测报系统安全建设和安全运行管理新思路，可供实践应用。然而，如何更好的保障水情自动测报系统建设安全、管理安全，还需要需在实践过程中不断探索，创新和总结经验，以提高安全和运行管理水平，保证阶梯流域水文信息采集的及时性、完整性和准确性，拓实水电厂运行安全管理基石。

参考文献：

[1] 王国华,单文坤.跨流域梯级水电站水调自动化系统实践[J].云南水力发电,2010,(6).

[2] 李江琳,胡大琼,许良明.水情自动测报系统在李仙江梯级水电站工程中的应用[J].云南科技管理,2008,(3).

水文自动测报系统研究综述 篇4

水文自动测报系统研究综述

本文通过国内、外背景的.叙述,提出了研究和建设水文自动测报系统的必要性和现实意义,介绍了水情自动测报的一般组成,并综述了其发展历程,最后对前景进行了展望.

作 者：时京林 丁文学 付树卿 作者单位：新疆维吾尔自治区石河子水文水资源勘测局,新疆,石河子,83刊 名：中国西部科技英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA年，卷(期)：“”(4)分类号：P64关键词：水情自动测报系统 系统组成 发展历程 前景展望

一种多功能水情自动测报系统设计 篇5

水情自动测报系统是集传感器、通信技术和计算机技术于一体, 用来实现水位、雨量、流速、流量等水情数据采集、处理、存储、预报和传输的自动实时数据采集系统。利用它可以及时准确地掌握水情信息并作出正确的预报和决策, 对国家的防汛抗旱工程意义重大。水情自动测报系统大都在野外运行, 长期连续工作, 数据采集量大, 要求可靠性高、功耗低、体积小、存储容量大、易操作。传统的水情自动测报系统, 数据采集方式和数据输出方式往往具有一定的局限性, 部分系统带有液晶显示屏LCD, 如LCD1602, 显示信息少, 可读性差, 系统功能单一, 可操作性和可控性不能满足现代水情监测的要求。

综合考虑上述特点, 本文设计了主要由PIC单片机、LCD12864液晶模块、GSM模块、FLASH存储芯片组成的多功能水情自动测报系统, 实现了对开关信号、模拟信号、数字信号、RS 485接口传感器信号的采集, 带有中文菜单操作界面的LCD, 不仅能显示水情数据, 还有通道选择、参数设置等控制功能, 极大地方便了人机交互, 同时使系统的可扩展功能性和适应性加强。利用现有网络, GSM模块的短消息服务非常适合传输速率低, 数据信息量小的水情数据传输[1]。该系统由高可靠性、低功耗的芯片组成, 简单小巧稳定可靠。

1总体设计方案

水情自动测报系统由传感器采集电路、单片机、时钟芯片、FLASH存储芯片、液晶显示器、按键、RS 232、RS 485电平转换芯片和GSM模块组成。系统由220 V交流转换成开关电源12 V供电, 当市电无法供电的时候, 由太阳能电池供电。

系统总体设计框图如图1所示。

系统采集的信号有开关信号、4～20 mA模拟电流信号、16 b格雷码数字信号、RS 485接口传感器信号等, 基本覆盖了各类水情传感器。通过对LCD中文菜单界面的操作, 可以设定这4种信号形式的转换系数、采集时间间隔、报警数值门限。

系统对信号采集、处理、存储, 并实时显示在LCD上, 每隔一段时间, 系统通过GSM模块将水情数据发送到监控中心;同时系统每隔一段时间监测水情及仪器供电电压, 如果超过正常范围, 立刻通过GSM模块将报警信息传送给监控中心。系统可控制为PC机输出模式, 由人工回收至监控站将数据传输到PC机。

2硬件电路设计

2.1 传感器信号采集电路

开关信号 传感器类型主要是翻斗型雨量计, 系统将开关信号转换为电压信号, 一个开关信号对应一个电压脉宽, 利用不可重复触发型的单稳态CMOS芯片CD4098, 对电压信号整形、防抖, 传给单片机进行计数, LCD中文菜单操作界面可设定每次开关对应的毫米雨量。

数字信号 传感器类型主要是机械型水位传感器, 采用格雷码形式, 16 b格雷码分两次输出到单片机RD0～7, 系统需要进行格雷码解码。

模拟信号 工业标准的4～20 mA电流[2], 传感器类型是压力型水位计、流量计、流速计, 经精密电阻取样转换成0.400～2.000 V电压信号, 进入A/D转换器转换, 再将转换结果通过I2C总线RC3, RC4传给单片机, 同时系统用TL497提供24 V的传感器电压, 采集电路不工作时, 控制TL497不供电, 以降低功耗。

2.2 单片机控制模块

单片机选用PIC16F887[3], 其干扰能力出色, 功耗低, 非常适合野外作业。PIC16F887内部主要集成I2C总线、SPI接口、输入捕捉/输出比较/脉宽调制CCP模块、A/D转换器、看门狗定时器WDT等功能部件, 有35个I/O口, 8 KB程序存储容量, 1个串口。PIC16F887完成数据采集、LCD中文菜单界面显示、数据发送等功能。

单片机控制电路结构框图如图2所示。

2.3 A/D转换芯片

A/D转换芯片选用ADS1110[4], 它具有16位分辨率, 片内2.048 V的基准电压, 采用SOT23-6小型封装, 无需外接任何器件, 单电源工作, 每次转换后自动断电, 空闲时期低功耗工作, I2C串行接口。2.048 V的基准电压, 接收0.400～2.000 V的电压信号, 极大地保留了精度, 同时占用空间小, 功耗低。

2.4 LCD液晶显示器

LCD选用基于ST9720控制芯片的带中文字库的128×64点阵图形液晶显示模块JHD512-12864, 可显示16×16汉字或者16×8字符, 故可显示4行8列汉字或4行16列字符, 接口方式串、并口可选, 操作指令简单, 低功耗设计。LCD与单片机采用并口连接, 提供中文菜单界面, 主要完成实时显示数据、查询数据、功能设置等功能。

2.5 时钟芯片

时钟芯片选用Dallas公司的涓流充电时钟芯片DS1302[2], 其内含有一个实时时钟/日历和31 B静态RAM, 简单的串行接口可与单片机I2C总线[5]进行通信, 其备份电源脚连接可充电电池, 保证时钟实时性。2.5 V下功耗小于300 nA, 功耗极低。

2.6 FLASH存储器

存储芯片选用Atmel公司的FLASH存储芯片AT45DB161D[6], 容量16 Mb (2 MB) , 掉电数据不丢失, 简单的串行接口可与单片机SPI总线[5]通信。容量大, 接口简单, 芯片设计小巧, 典型工作状态读取电流为15 mA。

2.7 GSM模块

GSM模块选用AYG-52D GSM Modem, 内嵌高可靠性的GSM引擎 (GSM Cellular Engine) 和51单片机系统 (MCS51) , 标准RS 232接口或RS 485接口可选。

一般GSM模块是利用AT指令进行通信, 而AYG-52D有自己的一套指令, 将用户从繁杂的GSM通信标准解析和调试中解脱出来。透明数据传输, AYG-52D GSM Modem自动完成数据格式转换, 传输数据长度不超过140 B。手机号可以小于11 位, 不足位用0FFH填充, 非法帧将被丢弃。

帧结构如下:

帧头 (固定为0AAH) +指令码 (1 B) +号码+数据

单片机的RC6, RC7通过MAX232与GSM模块进行数据通信, 通信速率是9 600 Kb/s, 采用8位异步通信方式, 1位起始位, 8位数据位, 1位停止位。当需要发送水情数据到监控中心, 单片机发送数据帧格式如图3所示。

3软件设计

系统的软件设计采用PIC单片机C语言编程[7], 所用的是Hitech公司的PICC编译器, 编译软件是MPLAB IDE v8.10。

3.1 系统软件设计

多功能水情自动测报系统软件设计流程如图4所示, 系统上电后首先初始化。初始化程序[8]主要包括对单片机的寄存器、I/O、TMR0、TMR1、主控同步串行端口MSSP模块、串口、看门狗等进行设置;对LCD进行初始化设置, 包括设置LCD为8位并口通信, 关光标, 开显示, 不闪烁;对时钟芯片DS1302进行初始化, 读当前时间。

系统默认开关信号为雨量, 4～20 mA模拟电流信号为水位, 数据每隔5 min采集存储一次, GSM每隔24 h发送一次数据, 其中水位需要多次采集, 去掉最大值和最小值, 然后取平均值, 消除波浪影响。可以操作LCD界面重新设定信号代表水情类型、采样和发送时间间隔。

LCD设定和查询操作及数据采集不在同一时间段, 所以程序可以采用循环查询方式, 有键按下, 则处理按键行为;水情数据采集时间到, 则采集数据;警情发生或GSM发送时间到, 则调用GSM发送程序[9]。

3.2 LCD中文菜单程序设计

系统设计的LCD中文菜单界面简洁易懂, 为多级嵌套方式, 提供实时显示、参数设置、查询数据功能。菜单结构如图5所示。

参数设置内容包括日期、站号、串口输出模式、发送时间间隔、开关通道设置、模拟通道设置、数字通道设置、RS 485通道设置, 其中通道设置水情类型、采样时间间隔、转换系数、报警门限值。

查询功能包括查询当前时间到当月1号0时的5 min水位、流量、流速和当前时间前24 h的小时雨量, 可通过“确认”, “返回”, “LEFT”, “RIGHT”, “UP”, “DOWN”6个键来实现对界面的操作[10]。

多级嵌套方式菜单的实现需要利用C语言的结构体数组, 即在一个结构体变量中存放若干组数据, 而每个数组元素都是一个结构体类型的数据, 它们都分别包括各个成员 (分量) 项。该结构体的定义如下:

接下来给所有的菜单项按顺序编上状态索引号, 即ID号。ID号是识别不同界面在这个菜单结构位置的切入点。在定义上述结构体的基础上对其进行初始化, 列举出所有菜单项的当前ID和按下“确认”, “返回”, “DOWN”, “UP”, “LEFT”, “RIGHT”键后转向的ID, 以及当前ID对应显示函数指针, 形成上述结构体为元素的数组, 每个元素对应一个界面, 每个界面对应一个菜单ID。每个结构体对应的功能操作函数单独完成对应ID应该显示的内容和操作, 方便不易出错。

程序有一个当前界面指针key_func_index, 默认值为0, 按键响应程序根据结构体将按键对应的ID赋给key_func_index, 再通过key_func_index值调用结构体对应的功能操作函数。

上层菜单的功能操作函数主要是界面的显示, 最底层菜单的功能操作函数包括参数设置和查询, 不仅实现界面的显示, 而且对按键动作做出相应参数的修改。

4结语

该系统整机平均功耗为15 mA, 最大瞬时功耗为50 mA左右, 可适应具有开关信号、4～20 mA模拟信号、数字信号和RS 485接口信号的传感器, 同时具有友好的人机操作界面, 是理想的水情测量设备。系统可以应用于观测江河﹑湖泊﹑水库﹑水电厂等的水情测量, 完成水情测量﹑信号转换﹑显示存储等任务, 既可作为水情测报系统﹑水利工程自动化系统配套, 又可与计算机直接通信, 完成水情测量数据采集存储任务, 也可配GSM传输到任意的地方部门, 与防汛﹑报汛﹑调度系统并网使用。系统目前已投入试运行, 性能良好。

参考文献

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[9]唐慧强, 徐芳.基于GPRS的水情自动测报仪[J].仪表技术与传感器, 2008 (1) :74-76.

[10]陆铮, 罗嘉.单片机C语言下LCD多级菜单的一种实现方法[J].工矿自动化, 2006 (1) :50-51.

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇6

水情自动测报系统是为适应防洪调度需求,在水域上游修建的测预报系统。001水利枢纽工程位于新疆境内某河支流上,属于流域性规划梯级调度性质,为满足汛期及结冰期的防洪调度需求,流域共设56个水情自动测报遥测站,其中包括气象站、雨量站、水文站、中继站。测报系统采用二级中继接收发射至中心站的运行模式。主要通讯方式采用超短波通讯。由于地域的特殊原因,超短波通讯在001水利枢纽工程的运行中具有较高的可靠度。

本文主要介绍此种通讯方式在西部地区水情自动测报系统中的运用及优缺点。

1 工程简介

001水利枢纽工程位于新疆境内某河支流下游,是该河规划的最大一座控制性水利枢纽工程。工程任务以灌溉为主,兼有发电、防洪综合效益。水库总库容19.5亿m3,电站装机容量320 MW,控制灌溉面积523.45万亩,工程规模为大(1)型Ⅰ等工程。根据防洪任务需求,水情自动测报系统覆盖上游流域,设有1个中心站、6个中继站、10个水文站、39个遥测站。

2 自动测报系统组网特点

001水利枢纽工程水情自动测报系统采用二级中继。由遥测站接收信号,转发至中继站,通过中继站向中心站的进一步传送,数据发射至局域网显示页面。通信方式采用超短波信号传输。主要具备以下特点:

1)自报式系统式单向数据传输系统。遥测站只发送遥测数据,通信设备只需要配置调制器和发射机。接收端只需要解调器和接收机,大大简化设备的值守和通信部分;

2)遥测数据是在传感器的参数发生变化时传送,参数的变化是连续的,真实地反映出每个传感器的参数变化过程和捕捉参数的极值中心数据,收集设备随时给收到的遥测数据加注时标,数据的实时性强;

3)数据的传输在时间上分散,充分地利用了信道资源,在保证碰撞概率小于一定的值时,可传送更多的数据。信道的利用率高,对于一个中小规模的遥测系统,数据的连续性优于同等规模的其他系统;

4)数据的连续性便于中心数据处理。如果受到干扰或碰撞产生数据丢失现象,则对于单调变化的参数可在中心发现并插补,对于有增有减的参数,可通过对数据的合理性检验判别数据的对错,对数据进行增补和删除;

5)成本低,可适当地增加测站数量以提高预报的精度,在组成较大的遥测站网时,可采用设置分中心的办法建网,以保证数据碰撞概率在允许的范围之内;

6)由于自报式遥测站值守功耗极低(一般值守电流在50 μA以下),使供电系统相对简单。

由于新疆地域辽阔、多数站点位于无人值守的山区或旷野,对于遥测站的多年安全运行方式中,使用此种方式较稳定。

3 超短波通信

001水利枢纽工程水情测报系统主要采用的是超短波通讯方式。超短波是指波长在1 m～10 m,频率30 MHz～300 MHz的无线电波,其传输机理是对流层内的视距与绕射传播。在水利数据遥测系统中,测站实测的水利信息,送入遥测终端机(RTU),经过信源和信道编码,由调制解调器调制成射频载波,经功率放大后发射到中继站。中继站接收到测站发来的射频信号,解调成音频信号,经中继仪解调成数字信号、纠错编码、数据再生、调制、放大后发送回中心站;中心站将信号解调、信道译码和信源译码后,经前置计算机送入主计算机系统。

超短波通信方式是在水情自动测报系统中运用最为广泛的一种通信方式,在001水利枢纽工程运行中因为其技术成熟、故障处理简单、运行成本低,使其在使用过程中可靠度相对较高。

3.1超短波组网的优点

1)技术成熟,设备简单易于配套;

2)实时性好;

3)独立性好,完全是自身的专用网络。

3.2超短波组网在运行过程中显现的缺点

3.2.1受地理因素影响

由于新疆山区的分布不均匀,水情测报系统通常位于山区,但少数处于林区,受天气等自然因素的比较,使得超短波在传输过程中出现数据滞留的现象。

3.2.2受自然因素影响

新疆雷电灾害相对严重,遥测站分布区域多属没有设置防雷设施的,在遥测站的安装中,防雷地网要求高,野外设备防冻害的技术措施难度大、成本高,建设费用大,维护管理不便。

3.2.3设备一旦受损影响数据传输

由于设备安装的较远,若发生天线在野外受损的现象,使信号不易发出,且信号较差地发出,信号的发射时间比较受影响。

4结语

目前,在新疆地区由于交通、气象、人文等多方面影响因素的总和制约下,采用超短波组网的通信模式中,无论从技术层面和经济条件,都是在相同可靠度通信方式下的优选。通过001水利枢纽工程水情自动测报系统近10年的运行经验表明,超短波通信方式在信息化时代的今天,使用的性价比依然很高。

参考文献

[1]王铁锋.水文自动测报系培训教材[Z].长春水文自动测报系统联合研究中心,2010.

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇7

1 水利水情自动化遥测系统的现状分析

1.1 水情遥测系统的概述

水情遥测系统主要为了满足防汛指挥系统建设的要求, 对实时水情进行测量和报告的自动化系统。水情遥测系统的发展是现代化水利水情检测技术发展的重要表现。水情遥测系统的建设经历了几十年的发展已经对多种高科技技术都具有一定的应用。系统通信方式由最初的超短波到如今卫星有线共用的方式, 对水情遥测系统的发展提供了更高的技术支持。并且, 通过系统的不断改进和组成元件的质量提高与技术发展, 其关键设备遥测终端的质量也不断提升, 无故障工作时间的提升度更是极为可观。

从工作内容上来讲, 系统的功能由最初仅仅对降水量、水位信息的测量转向水位、流速、流量、蒸发量等多种参数的共同测量。用户不仅可以对硬件进行编程和开发, 还能进行远程的控制, 对水情遥测系统的参数控制都能较快的掌握。所以水情遥测技术的开发极大地方便了系统的维护, 并能够合理的利用数据库和图形报表软件, 让水情信息加以量化。

1.2 水情遥测技术的具体结构组成

水情遥测系统的组成包括多种设备。一般来说, 主要的设备有水位传感器、降雨量测试器、要测站、通信设备和中心计算机系统等。在系统中, 遥测站通过传感器自动实时对水位进行采集, 通过无线通信装置向中心计算机系统发送水情报告, 最终通过中心计算机系统对所接收的水情数据进行具体的分析和预警。一般情况下, 水情遥测系统的结构图如下图所示:

2 水利水情自动化遥测系统的具体应用

2.1 水利水情自动化遥测系统的具体应用方案

水库在汛期要做到科学调洪, 就要对水情遥测系统做好准确和科学的应用方案。首先, 要及时并准确的采集各种水文水情的数据。对数据的把握是防洪调度的基本依据, 也是水情自动化测报的基本应用。让水情具体情况通过数据快速的传入到计算机中心能够极大的提高水情信息的时效和精确度, 从而让指挥系统能够迅速得出科学正确的实施方案。其次, 建立预报调洪的计算机模型。对水情的分析是需要中心计算机系统的整体运作的, 所以科学的应对水情问题应该对每个水库都建立独特的计算机模型, 对水流量、水流算法都进行程序化设计, 让计算机系统迅速加以分析和预测。

2.2 水情遥测系统的模块分类和应用。

水情遥测系统的模块分类主要分为信息采集子系统功能模块、数据终端模块、洪水预防子系统功能模块、洪水调度及水务子系统功能模块。下面笔者就对模块的分类应用做出具体分析。

对信息采集子系统功能模块的介绍。信息采集子系统一般采用GPRS组网传输水位的具体测量信息, 并利用定时自报, 结合定量加报的工作体制, 自动把数据终端站的信息发回到中心站。水位加报有两个水位标准, 一个是警戒水位, 一个是加报水位, 在利用定时定量预警设定之后, 对警戒水位与加报水位的监测可以通过SMS实现。雨量与水位的采集让水情测量的数据库记录多了更多的数据, 通过数据库存储水位和雨量的数据可以有效的开展预测工作。

对数据终端模块的功能介绍。数据终端机具有高可靠和低功耗的要求, 还能在满足基本功能的情况下十分快捷的处理传感器接口类型和数量。变换数据传输格式, 可以通过参数的改变与设计定义传感器和报警器的信息输入输出。通信接口都能同时连接两个或两个以上的通信口, 并根据所测量参数的不同进行不同的软件配置和频率输出。

对信息处理查询子系统功能模块的介绍。数据库包括水情遥测过程中的数据, 以及分析图像, 预测数据等。通过对静态图表和动态监视表进行系统的显示和分析, 对降雨量和水位以及流量动态都具有较强的反映作用, 通过对数据的统计和计入, 利用科学的检索和查询功能对历史雨量、水位和流量进行对比和分析, 利用数学建模的方式推演水位和水情的最终结果。同时, 信息处理查询子系统功能模块还能对系统进行实时备份和装载。

对洪水预报子系统模块的分析。对洪水预报子系统的总功能规划在中心站, 具体具有以下几项功能, 实现实时预报, 可以通过在线和离线两种方式进行。当系统处于应急状态时, 主要控制站仍能进行正常工作, 具体预报工作又包括洪峰总量和流量等参数。然后利用各种参数对洪水调度和泄洪控制进行计算和推演。

2.3 水情遥测系统的科学调控。

水电站的建成和水情遥测系统的建立都要做好科学的调控。一方面要确保电站的运行安全, 通过安全调控措施做到度汛的目的。另一方面要考虑水资源的浪费情况, 尽可能的减少弃用水, 对水资源也要保证最大的效益。也就是说, 对水情遥测系统进行利用的过程中, 不仅要达到水情的管理和预防, 还要考虑到预见性的科学调度, 做好水资源的经济效益工作。运用科学的处理方法, 能够在发挥水情监测的具体作用的同时, 顾及到其社会效益和经济效益, 并能最大程度的发挥自身的具体作用。

3 水利水情自动化遥测系统的具体意义与发展前景

水情遥测系统科学技术的发展和应用逐渐取得了显著的效用。而且在水利水情的测控中也具有重要的意义。首先, 水情遥测系统为汛期的水情调控起到了科学合理的作用。尤其是对雨量和水位的整体数据参数的参考, 更是对水情系统调控起到了决定性作用。

水情自动化测报系统的运作已经解决了长期以来水情监测与信息不畅的问题, 所以, 水利水情自动化遥测系统的发展会继续向快捷、自动化和高效率的方向发展。水情水调自动化技术也就是水情遥测技术, 是我国目前大力推进的水利信息化技术的重要组成部分。

参考文献

[1]张鸿, 王东, 王弛等.水情遥测系统在水库科学调度中的应用[J].黑龙江水利科技, 2012 (11) :238-239.

水电厂水情自动测报系统管理办法 篇8

碧流河是辽南地区较大的一支河流, 全长156km, 发源于辽宁省盖州市卧龙泉镇新开岭, 于普兰店市谢家屯附近流入黄海。碧流河水库位于碧流河干流上, 是一个以城市供水为主, 兼有防洪、发电、养鱼、灌溉、旅游等综合效益的大型水利枢纽工程, 是大连市最大的供水水源地, 最大库容9.34亿m3, 集水面积2085km2, 水库坝址以上流域多年平均降水量767mm, 降水量年际变化较大, 年内分配不均匀, 主要集中在6~9月, 流域洪水多发生在7~8两月, 造成流域发生暴雨洪水的天气系统主要有台风雨、黄河气旋、江淮气旋、华北气旋、冷锋雨等, 水库多年平均径流量为6.62亿m3。

2 水情自动测报系统概况

碧流河水库投入运行以来, 先后经历了几次大洪水的考验, 此前由于采用人工拍报和邮电传输, 水情信息传递不及时、不准确时有发生, 致使水情调度人员难以做出科学的预报和调度, 给水库运行带来诸多不利, 使水利工程不能正常发挥效益。1986年, 水库率先在东北地区建设了水情自动测报系统, 至2010年先后对系统进行了7次更新改造。系统由19个雨量站、5个水位站、2个中继站和1个中心站组成, 采用超短波和短信综合通信方式。系统可以实时监控流域雨量分布和上下游水位变化情况, 各遥测站均能实现信息的自动采集、传输和处理, 为防汛度汛提供及时、准确、可靠的水雨情信息。

3 水库调度

3.1 水库调度方案

汛期从6月1日~9月20日, 根据本流域气候和自然地理特性, 制定不同时期的防洪限制水位。 (见表1)

汛后逐渐蓄到69米, 水库可通过9孔弧型钢闸门、两个底孔泄洪, 同时也可结合发电小流量泄洪, 水库设计最大泄流量为9534m3/s, 弧型闸门尺寸为10.1×12.0m, 全开高度为4m。 (见表2)

3.2 防洪兴利调度原则

3.2.1 水库上游防洪目标和指标

确保房屋70.2m (相当于20年一遇洪水) 和耕地69.8m (相当于10年一遇洪水) 不受洪水淹没。

3.2.2 水库下游河段防洪目标和指标

a.当水库遭遇10年一遇洪水时, 水库的安全泄量不超过1500m3/s。

b.当水库遭遇20年一遇洪水时, 水库最大泄量不超过2500m3/s。

c.当水库遭遇50年一遇洪水时, 最大泄量不超过4750m3/s, 以不超过入库最大洪峰流量为控制。

d.当水库遭遇20年一遇以下洪水又遭遇城子坦大潮时, 水库提前6小时关闸

3~4小时, 进行错Á潮。

3.3 水情自动测报系统应用软件

3.3.1 洪水预报模型选定

水文模型是洪水预报的核心, 根据流域的水文特性, 选定大伙房 (简称“DHF”) 模型为产流计算模型, 模型由两部分组成, 一是八参数超渗产流计算模型;二是八参数变强度、变汇速度的经验单位线汇流计算模型。

3.3.2 中心站应用软件的组成及主要功能

碧流河水库水情自动测报系统中心站应用软件采用模块化程Á序结构, 由6个子系统组成, 可根据各个子系统的不同要求, 进行任意的组合。有数据接收处理子系统、通讯管理子系统、文件管理子系统、数据输出子系统、联机洪水预报处理子系统、系统设置子系统。

3.3.3 洪水预报

“DHF”模型在碧流河水库已运行24年, 通过对历史洪水的模拟和对历次洪水的实时预报看, 产流预报精度较高, 而汇流预报精度偏低, 在汇流计算过程中, 既考虑基流, 又考虑了前期径流退水过程对本次洪水的影响, 采用地下水退水过程对本次洪水的影响, 地下水退水曲线Qt=Q0e-βt, β=0.015, 坝址以上流域雨后3~5天径流量基本入库, 取时段长△t=3h。

从表3可知, 洪水预报精度和预见期, 均满足了水库调度的需要。

4 水利工程效益

碧流河水库运行以来, 先后遭遇了两次20年一遇的大洪水, 入库洪峰分别为5320m3/s、5750m3/s, 水库最大下泄量为1580m3/s和2250m3/s, 削峰率分别为70.3%、60.9%, 水利工程产生了巨大的社会效益和经济效益。根据“碧流河水库下游防洪效益调查分析与应用系统”, 测算出水库防洪效益为4.5亿元, 产生直接经济效益15亿元, 累计向大连市供水48亿立方米, 由于水库确保了大连市几百万人的生活用水和工农业用水, 它所产生的社会效益又远远大于它的经济效益, 水利工程发挥了巨大的作用, 而现代化的防洪调度系统无疑是水利工程发挥作用的重要保证。

结束语

碧流河水库水情自动测报系统的建成为水库科学预报和调度提供了重要保障, 水利工程的防洪效益和经济效益十分显著。随着东北老工业基地的振兴和大连国际航运中心的建设, 大连市经济社会的不断发展, 碧流河水库这一大型水利枢纽工程必将发挥更大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]大连工学院水利系水工教研室、大伙房水库管理局、水库控制运用[M].北京:水利电力出版社, 1978.