自动站测报

自动站测报（共11篇）

自动站测报 篇1

摘要：分析了地面气象测报业务自动站计算机维护的意义, 介绍了地面气象测报业务自动站计算机操作与数据的管理, 以期为地面气象测报业务自动站计算机的维护提供参考。

关键词：地面气象测报,自动站,计算机维护,操作,数据管理

目前, 气象站的计算机要24 h运作, 负责采集、分享、传输数据, 它是气象观测的重要设备, 气象站的工作人员只有做好地面气象测报业务自动站计算机维护工作, 才能做好气象测报。为了优化地面气象测报业务自动站计算机的工作性能, 总结了地面气象测报业务自动站计算机维护方式。

1 地面气象测报业务自动站计算机维护的意义

现代的地面气象观测仪器与信息技术、计算机技术紧密联系。地面气象观测仪器应用传感器工作, 将采集的数据传送给计算机, 计算机能够采集、分析、管理气象数据, 应用信息技术传送数据。在这一工作流程中, 计算机的工作状态为作业核心, 如果计算机出现各类故障, 就会影响气象观测仪器与信息软件的工作。气象站的工作人员要做好地面气象测报业务自动站计算机维护的工作, 让计算机在日常作业中有良好的工作状态。

2 地面气象测报业务自动站计算机操作的管理

2.1 硬件的操作

2.1.1 正确启动计算机。

计算机在启动的时候, 会受到一次强大的电流冲击, 它会对计算机硬件设备造成影响, 如果气象站的工作人员不会正确地启动计算机, 就会让计算机经常受到强大电流的冲击, 从而计算机的硬件可能会出现故障, 导致运行时出现很多问题。首先, 气象站的工作人员要尽量减少启动计算机的次数, 避免计算机经常受到冲击。其次, 气象站的工作人员要能正确地应用冷启动、热启动、软启动, 软启动是指启用特殊的指令让计算机中止现在的工作, 计算机作业出现故障必须重新启动计算机时, 要优先选择这种启动方式, 它不对计算机的硬件造成影响;如果计算机出现不能作业的情况, 软启动无效, 可应用计算机的热启动键, 让计算机在不中断电源的情况下重新启动, 这是一种对硬件冲击较小的启动方式;在软启动无效的情况下, 气象站的工作人员才可中断电源, 用硬启动的方式重启计算机, 在这一过程中, 气象站的工作人员必须要中断电源5~10 min, 待计算机设备冷却以后才可应用硬启动的方式, 否则频繁硬启动机算机会出现硬件故障问题。最后, 气象站的工作人员要掌握正确的开机顺序:在启动计算机时, 要先开启与计算机相联系的其他外设设备, 再启动计算机;在关闭计算机时, 要先切断计算机的电源, 再关闭其他外设, 避免外部设备对计算机造成冲击[1,2]。

2.1.2 正确使用计算机电源。

在插拔电缆时, 应当先切断计算机的电源, 再开始电缆作业, 如果在计算机正在作业的情况下插拔电缆, 电流会对计算机造成冲击。

2.1.3 做好计算机防雷措施。

在出现雷雨天气时, 雷雨产生的电源会给计算机造成冲击, 为了避免计算机受到雷电的干扰, 在雷雨天气下气象站工作人员要切断外接电源, 使用UPS电源作业, 同时, 在计算机作业前, 要检查计算机运行的情况, 避免在电源切换时丢失数据[3,4]。

2.2 软件的操作

2.2.1 正确使用软件。

目前网络信息共享有2种形式:第1种形式为广域网络, 它是每一台计算机都与网络相联;第2种形式为局域网络, 即数台计算机形成一个局域网络, 局域网络专设一个端口与互联网相联。局域网络具有高度稳定性的特点, 气象站的计算机使用局域网构成形式。虽然局域网的稳定性较高, 但气象站的工作人员在接收电子邮件、连接网页时操作不当, 计算机仍会受到外在攻击。气象站的工作人员必须做到专网专用, 避免计算机接收无关信息。

2.2.2 正确使用外部设备。

气象站需要用光盘、移动硬盘等外部设备存储数据, 这些数据如果感染病毒, 会引起计算机运行故障。气象站的工作人员要做好外部设备的保管工作, 避免出现设备混用的情况, 在计算机上应用这些设施时, 要先做好病毒扫描。

2.2.3 正确防治病毒。

部分气象站的工作人员对防治病毒软件的使用有错误的认知, 他们认为在计算机上使用多种防治病毒的软件, 可以互相配合。实际上计算机软件和软件之间, 可能会产生冲突的问题, 同性质的软件同时工作, 产生作业冲突, 可能会造成计算机软件不能运行或者经常死机的情况。为此, 气象站的工作人员只需安装一款高性能的防火墙软件和一款杀毒软件, 便可防治病毒, 这2种软件要经常升级, 让软件能够起到防治病毒的作用。

2.3 保养的操作

计算机使用时, 会产生静电, 吸引灰尘。灰尘会影响计算机的工作状态。气象站的工作人员要定期擦拭计算机, 为计算机除尘。擦拭计算机时要使用专门的软布, 计算机机箱内的灰尘可用吹风机吹除或用棉签擦试, 计算机屏幕要用专门的清洁液清洗。气象站工作人员要定期为UPS充放电, 保持UPS的工作性能。

3 地面气象测报业务自动站计算机数据的管理

3.1 分类管理数据

气象站的工作人员要用分类的思路管理数据, 以便搜索数据时, 能缩小搜索的范围, 提高搜索效率。文档的命名必须标准、直观, 便于管理。文件夹的分类要逻辑清晰、层次分明、索引明确、命名标准。

3.2 即时备份数据

气象站的工作人员要根据数据的重新性, 分级、即时地保管数据。第1类数据为核心数据, 它有非常重要的价值, 这一类数据要使用光盘、硬盘备份、异地备份, 必要时可请数据服务商帮助备份;第2类数据为重要数据, 可使用光盘、硬盘备份及异地备份的方法做好备份工作;第3类数据为一般数据, 可应用光盘、硬盘等常规备份的方法。

4 结语

气象站的工作人员可应用本次研究的方法做好计算机维护工作, 让计算机能高效地做好地面气象测报业务工作。

参考文献

[1]李震, 付东瑜.区域自动站信息统计、查询系统[J].农业网络信息, 2008 (1) :51-55.

[2]张志萍, 王卫东.一次自动站初始化故障原因及对策[J].现代农业科技, 2010 (11) :299.

[3]孔祥良, 郗兴文, 张金同, 等.自动站仪器维护措施[J].现代农业科技, 2011 (3) :320.

[4]黄小玲, 陈文燕.自动站报表预审中存在的问题及处理方法[J].现代农业科技, 2011 (23) :56.

自动站测报 篇2

一、填空题：（每空1分,共47分）

1、百叶箱、风向杆、围栏 1—3 大风和降雨（雪）2、5日

3、非业务 4、1个 2个 5、20时 30秒 6、0-100MV

7、传感器、数据采集器、微机、打印机、电源和专用电缆

8、台站基本参数、仪器差订正值、旬月报历史数据、审核规则库、操作员管理、交接班登记、值班日记、省区台站参数等系统

9、重大差错、观测错、操作错、发报错、使用超检仪器错

10、风标 七位格雷码盘 铂电阻

11、气压

温度

湿度

风 液体降水 地温 云 能见度 天气现象 降水 日照 蒸发 雪深

二、判断题（正确的打√，错误的打×。每题2分，共20分）

1、√

2、×

3、×

4、√

5、√

6、√

7、√

8、√

9、√

10、√

三、问答题（1-3题每题5分，4-6题每题6分，共33分）。

1、对比观测的目的是什么？

答：目的是对自动站资料进行质量评估，以确保历史资料的比较性、连续性和按时检查、分析人工观测与自动遥测记录的差异，及时发现重大质量问题。

2、自动观测项目缺测时，记录如何处理？

答：当气压、气温、湿度、风向风速、降水等观测项目在02、08、14、20时四个观测时次（一般站在08、14、20时三个观测时次）出现缺测时，或编发定时天气观测报告和其它种类的气象观测报告的观测时次出现缺测时，均应立刻进行人工补测。

3、怎样进行雨量传感器的维护？

答：雨量筒的进水漏斗口易被灰尘、树叶或草叶堵塞，容易造成雨量误测或缺测。因此根据各地情况，经常清洗雨量筒，用细铅丝将漏斗孔疏通，保证雨水能顺利进入翻斗。检查筒身，保证安装牢固，器口保持水平。雨量传感器维护时，应将采集箱后面板上的电缆插头卸下，以免误计数。

4、遥测仪测量哪几个气象要素？各个气象要素采用的感应元件是什么？

答：风向：单板风标，七位格雷码盘；风速：三杯式感应器，光电脉冲计数；气温及地温：铂电阻 湿度：湿敏电容；气压：两个同轴圆筒。内筒为振动筒，由镍基恒弹性合金制成；雨量：待业翻斗式雨量计。

5、写出有人工观测项目的自动站正点观测程序。答：50-59分，人工观测云、能、天、降水。雪深雪压等在40-正点后10分钟之间观测，电线积冰的观测时间不固定，以能测得一次积冰过程的最大值为原则；00分，采集器采集定时自动观测数据；00-03分，采集器将定时自动观测数据形成“定时观测数据文件”，存储并传送到微机。人工观测结果输入微机，微机检查全部观测数据，进行显示、存盘，并编发各种定时天气报告。

6、自动站每天的仪器巡视，其主要内容有哪些？

答：A、看微机实时观测数据的显示值是否正常； B、温湿度传感器是否正常；

自动站测报 篇3

关键词：水情自动测报；系统；运行；管理

近年来我国加快了水情自动测报系统的建设，水情自动测报系统的日渐完善对系统的运行管理提出了更高的要求，这就需要相关部门积极采取科学、合理的措施，加强对水情自动测报系统运行管理，提高系统的运行效率，为我国的水利调度和防汛等工作提高精准的数据，促进各流域水利工作的顺利开展。

1 水情自动测报系统的构成和分类概述

目前水利事业的现代化发展离不开水情自动测报系统的有效利用，其是水利事业自动化、智能化发展的重要构成要素，水情自动测报系统由水文传感器、数据采集终端（RTU）、数据传输信道、通信设备、应用软件、计算机数据处理系统等部分构成，其分类主要是按信息传输和所处不同位置来划分，其中按照信息传输方式可划分为有线传输（ISDN）、公用电话线（PSTN）、无线传输短波、超短波（UHF/VHF）、卫星和移动短信（GSM、CDMA、GPRS）等；按照水情自动测报系统所处的不同位置又可将系统分为遥测站、中继站（地面站、网管中心）和中心站。水情自动测报系统的主要作用是实时采集、传输、处理、存储管理以及预报和发布江河、水库和该流域的降雨量、水位以及流量等水情信息，该系统将计算机、电子、通信、遥感等多种学科和技术综合起来，通过综合运用这些技术实现各个区域的防汛抗旱工作，水情自动测报系统的有效应用对促进我国水利事业的发展具有重要的推进作用。

2 水情自动测报系统运行管理

2.1 加强系统运行管理的规范化、制度化建设

第一，制定全面、科学的运行规范。为了保障水情自动测报系统能够正常、稳定地运行，管理部门应综合分析该系统所辖区域的具体实况，制定出全面、科学并行之有效的系统运行管理规范和系统操作规程并严格落实，将运行规范贯穿于系统运行、操作、管理以及故障维修等各个工作环节当中，使各个环节的工作人员在负责本岗位职责时有章可循，通过严格落实规范要求和标准保障系统运行的整个过程都处于安全、稳定的状态，从而为相关部门提供精准的数据。第二，编制详细的系统运行报告。为了更详细地掌握和了解水情自动测报系统的运行情况，系统的操作、管理以及维修部门要相互配合，编制详细的系统运行报告，系统运行报告主要由系统的每日运行报告、月度运行报告、年度运行报告以及汛期运行报告组成，运行报告的内容要包含遥测站系统的通信情况、故障及处理情况、数据精度分析、系统尚存在的问题和处理意见等。汛期运行报告要格外地注意，做好汛前和汛后的系统运行情况分析和统计，保障汛期的水文测报的精度。通过分析、总结以及比较水情自动测报系统的运行报告可以基本掌握系统的运行情况，从而能够及时发现并处理系统运行过程中存在的问题，保障系统安全、高效地运行，为水利部门提供准确的水文情报。

2.2 完善水情自动测报系统运行管理机构的建设

如今，科学的发展以及水利工程建设速度的加快都推动了水情自动测报系统的大规模建立，从而转变了系统中信息量和信息传输机制，使基层中心站（分局）的管理、运维等工作面临巨大的挑战，其工作重点逐渐细化到水情数据的甄别、统计、处理以及对设备的运维和管理。面对新形势下的系统运行管理主要应从以下两点进行相应的完善：首先，水情自动测报系统的管理应设立专门的组织机构。在基层中心站（分局）中设立由专业、专职人员负责系统管理的机构或部门，根据系统运行的相关规范标准和要求，制定管理部门和个人的岗位职责并具体明确，同时配备系统巡检必须的设备和备品备件，专项负责辖区范围内的自动测报系统，提高系统的运行效率和质量。其次，转变信息传输模式，有效缓解基层中心站（分局）的管理压力。遥测站采集到的水文数据直接传输到中心站（省一级），由省一级中心站再将数据分发，这样可减轻中间环节的数据管理压力，提高数据传输的效率，有效缩短了基层中心站（分局）的工作时间，同时进一步提高省级中心站的数据分析、处理能力。

2.3 加强系统的定期巡检维护

水情自动测报系统的稳定运行必须有定期巡检和维护来保证，因此应建立健全水情自动测报系统的定期巡检维护体制，确保水情自动测报系统稳定、高效地运行。定期巡检维护需要专业的设备和工具，因此在系统的中心站应配置相关的巡检、维护机械设备和工具，包括仪表和备件等，从而为遥测站的检修工作提供方便，保障遥测站的检修工作能够及时、高效地完成。水情自动测报系统的定期巡检和维护工作主要是检查遥测站外部设备、天线以及遥测终端机等装置，保障遥测站外部设备的良好性能；天线附近不存在遮挡信号的障碍物；遥测终端机的各项技术参数符合规范标准。同时清洁设备外部、太阳能光板、天线并对这些关键部位进行除尘作业；对雨量筒、雨量漏斗以及雨量翻斗进行灰尘和污物的清理工作，保障这些设施的精度；调整雨量计翻斗的限位螺丝，利用量杯来校核雨量计精度，加水测试雨量计数据的采集和传输功能是否处于正常状态。通过加强系统的定期巡检和维护，提高系统的运行效率和质量。

总之，水情自动测报系统作为水文预测系统中重要的组成部分对水利工程管理具有重要的作用，加强对其运行管理，有利于为相关决策人员提供精确的数据和信息，提高防汛和调度及充分利用水资源等水利工程综合管理水平。

参考文献：

[1]张嘉鑫.天古崖水库水情自动测报系统设计[D].太原理工大学，2011.

[2]杨晓华.基于WEB的水库水情自动测报系统的研究与设计[D].山东农业大学，2012.

[3]张国学，彭凌.三峡枢纽水情自动测报系统运行管理模式研究[J].人民长江，2011，10：70-72.

[4]杨学伟，魏玲，杨延伟.流域水情自动测报系统建设和运行管理新思路探析[J].水电自动化与大坝监测，2011，05：74-76.

[5]李振强，罗志唐，乐国兴.梅州市清凉山水库水情自动测报系统建设与管理[J].水电自动化与大坝监测，2013，04：49-53.

自动站测报 篇4

现代科技的不断飞跃, 促使气象测报工作水平也逐步提高。作为气象测报基础之一的自动站测报, 也需要在质量上有所突破。当前这一工作中尚存在许多问题和困难, 面对新时代的挑战, 地面自动站测报质量被提上重要议题, 成为气象测报人员工作中重点思考的方向。为进一步加强地面自动站测报工作, 提升测报工作的质量, 改善现有地面自动站测报工作, 结合福建省惠安县气象局地面自动站测报工作中的实际展开分析, 提出了提高地面自动站测报质量应采取的具体措施, 为今后气象测报工作提供有利参考。

2 地面自动站测报质量现存问题

2.1 地面自动站测报设备不完善

长期以来, 因为多方面原因我国普遍未对地面自动站测报工作给予重视, 导致地面自动站测报设备陈旧老化, 更新换代进程滞后, 根本适应不了当今气象业务的需要。设备质量问题层出不穷, 制约了地面自动站测报工作的顺利进行, 而设备的不完善直接导致了测报数据的准确程度, 对测报质量产生重大影响。

2.2 测报人员自身管理问题

地面自动站专业素质的测报工作人员缺失严重, 在岗人员测报技术不娴熟, 存在疏忽和纰漏, 都对地面自动站测报质量起到了决定性作用。人员因素在环节上的影响会起到连带作用, 会让整个气象测报工作数据发生大的偏差, 导致了自动站测报工作不严谨, 质量低下。

3 促进地面自动站测报质量提高的建议与措施

针对上述两方面主要问题, 福建省惠安县气象局采取了如下措施, 供推广借鉴。

3.1 保证自动站测报设备正常运转

若要提高自动站测报质量, 就必须改善地面自动站测报设备的质量。福建省惠安县气象局投入资金, 重点对老化和落后的测报设备进行了更换和专业维护, 保证了设备的正常运转。通过强化专业维修人员培训, 严格规范仪器操作规程, 形成规范化管理和操控。同时针对设备埋设不规范、土壤层问题以及感应部分不密贴, 设备受杂草干扰影响测试效果等自动站地面传感器维护不规范问题进行了专门处理, 解决了传输线路老化、设备物理性损坏等关键技术问题。除此之外, 气象局还加强了对设备的定期检查, 填写巡回检查登记表, 对设备的情况做到了如指掌。这种做法完全符合测报工作的需要, 保障了地面自动站测报数据的准确无误。

3.2 大力抓好测报人员素质培养和能力提升工作

测报人员自身素质和工作能力是影响测报数据准确与否的重点, 丝毫的消极怠工或疏忽都会造成责任心的缺少, 工作中的差错都是因为责任心不强产生的。目前工作中普遍存在当班发现问题不及时解决, 不同下轮交接班人员沟通的现象, 出现问题了互相推诿, 给工作开展制造了不必要的麻烦, 反映出了员工个人素质问题。在工作中应该严格按照规定遵守交接班制度, 如实记录当时的具体气象数据, 与自动站显示实时数据进行对比分析, 判断设备运转情况, 发现仪器问题及时做好记录, 交接时要交代清楚, 减少不必要的错误情况发生。

对测报人员进行专业的技术培训, 练好基本功。让他们通过培训知道自己日常工作中的缺陷, 观测习惯上的不足, 加以注意和避免。对测报人员还要进行责任心教育, 增强其工作责任心, 确保在工作中树立起气象测报工作第一的意识, 不分散注意力, 不得过且过, 不私自涂乱改基础数据, 真正负起职责。定期进行地面自动站测报质量分析会, 让测报人员各抒己见分析错情, 集体参与大讨论, 提出解决办法, 互相监督促进提高, 积累经验。

3.3 充分利用现代化动态监控系统提高测报质量

高科技被运用到气象测报中已经是普遍现象, 建立健全气象观测系统平台成为气象发展的主要方向。动态的监控平台从设备情况、测报数据、质量、值班记录等方面进行全面而系统的监控。系统平台的实施能够尽早发现工作中的问题并得到有效的解决, 通过上传数据及时分析为地面自动站的测报质量提供了专业技术支持。

3.4 不断加强测报质量管理

加强测报质量管理首先要在抓人员构成的基础上进行, 对测报人员要进行优选, 提升测报队伍整体素养水平。其次要针对工作内容细化奖惩制度, 建立对应机制, 严格考核执行, 对优秀人员进行奖励, 对出现工作错误的人员按照规定进行经济惩罚, 甚至停职。再者加强监督管理, 设立监督检查组, 督导测报工作, 规范测报流程, 解决实际问题, 加强各站点交流, 扬长避短, 推广好的经验, 让地面自动站测报质量稳步提高。

3.5 开展有声有色的活动促进测报质量提高

测报工作是枯燥的, 测报人员长期从事这样的工作难免产生懒散情绪。但是气象局可以通过有声有色的活动来激发测报人员的工作积极性。比如开展员工的集体观测学习, 进行对多种突发事件综合处理的系列演练。演练过程必须细化, 从便携式气象设备使用、电源切换 (发电机发电) 、无线网络连接、备份计算机数据输入、手工传输长Z文件等项目都要涉及, 以保证在突发事件发生时能及时、高效、有序的开展工作, 进而促进测报质量的提高。

4 结语

动态测报系统平台的广泛应用给气象地面自动站测报工作提供了极大便利, 新的时期对于地面自动站的测报质量也就越高。想要不断提升地面自动站的测报质量, 必须具备多方面的条件。通过上述建议分析, 我们不难看出测报质量的主体影响要素仍旧是测报人。因此, 要切实保证自动站的测报质量, 在改善自动站的硬件基础条件之上, 更主要的是必须加强对测报人员的管理, 完善机制和规程的建设。伴随自动测报技术的日趋成熟和人员管理措施的不断完善, 我国地面自动站测报质量必将会得到更大的提升, 我国气象工作会迈开步伐, 实现由气象大国向世界气象强国质的跨越!

参考文献

[1]张若汉.加强业务管理提高测报质量[J].广西气象, 1982 (01) .

水情自动测报系统的管理和维护 篇5

水情自动测报系统在水文、防汛和水库调度领域广泛的应用.为了使其正常发挥作用,对系统进行日常的管理和维护就显得十分重要.总结了水情自动测报系统在运行过程中的`管理和维护方法以及系统发生故障时分析、判断和处理的经验.

作 者：李春晋 夏志昌 LI Chun-jin XIA Zhi-chang 作者单位：李春晋,LI Chun-jin(温州水文站,浙江温州,325000)

夏志昌,XIA Zhi-chang(温州市珊溪水力发电厂,浙江温州,325014)

自动站测报 篇6

关键词：农作物病虫害;ZigBee网络;红外检测;自动测报

中图分类号： TP273 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0406-05

收稿日期：2014-12-10

作者简介：陈光绒（1966—），男，浙江岱山人，硕士，副教授，研究方向为嵌入式系统、无线传感网。Tel：（0574）86891332。

农作物病虫害给农业生产带来了极大的危害，轻则使农产品产量减少、质量下降，重则使局部农地颗粒无收，所以加强农作物病虫害防治具有重要现实意义。目前常用化学、物理机械以及生物技术来防治农作物病虫害。长期以来，人们习惯用喷洒农药的化学方法来解决农作物病虫害问题，由此造成環境污染、土壤板结等生态问题[1]。随着信息技术的发展，数字农业的出现，物联网技术结合物理、生物技术防治病虫害的方法，不仅可以解决农药带来的环境污染问题，而且大大减少了成本，收到了良好效果[2]。性诱剂是采用物理机械的方法诱杀农作物病虫害的一种方法，但目前此方法存在病虫害数目难以统计、人们无法准确掌握病虫害的分布特性等问题。如让技术人员到田间去数诱捕器里的害虫，一方面工作量大，另一方面也不卫生。为此研制了一套基于物联网技术的农作物病虫害自动测报系统，能自动识别农作物病虫害的类型、自动统计病虫害的数量，以及根据这些数据进行预报、预警。

1 系统总体设计方案

系统采用“终端分机（ZigBee路由传感节点）+网关（ZigBee协调器+GPRS）+计算机信息发布系统”的框架[3-4]。框图如图1所示。

其中每个ZigBee终端机连4个诱捕器，在诱捕器中安装传感器，检测病虫害的进入，经数据统计和处理后，将数据显示在分机的面板上。

同时由ZigBee节点组成无线网络，分机和网关组成网络，自定通信协议，将分机相关信息通过无线网络传到网关，由网关转发给计算机采集系统。通过计算机上位机的处理，完成数据清零、采集以及记录号设定等操作，再由计算机信息处理系统完成数据的汇总及分析，并实施短信发送，做出相应的决策[5-6]。

2 硬件设计

2.1 终端分机硬件设计

根据每个终端需要实现的功能，其硬件电路包括：野外电源供给电路（图2-a）、CPU及控制电路、无线传输电路（ZigBee模块）、害虫（红外）检测电路4个部分。其中CPU及控制电路包括稳压电路CPU、LCD显示电路、按键电路（图2-b）。

2.2 终端分机设计

2.2.1 终端分机供电系统设计 终端分机任务是采集所监控点的害虫数量，设备通常固定在野外农田不同位置，采用市电供电难度很大，综合考虑，采用太阳能电池与电瓶配合给终端分机供电方式[7]。为防止太阳能对电瓶的过充和连续工作造成过放而损坏电瓶，因此必须采用充放电控制器，也可以用市场上成熟的太阳能充电控制器，这里不再详细叙述。

2.2.2 终端分机CPU电路及控制电路设计 终端分机的CPU及控制电路内部包括内置稳压电路、CPU电路、LCD显示电路、按键电路。 （1）稳压电路设计。考虑太阳能和电瓶的成本，要求终端分机系统的电流越小越好，因此电源采用DC-DC转换电路，选用TD1583（sop8）芯片，输出电流可达 3 A 时效率为95%，输出电压Uo=（1+R1/R2）×1.222[8]。其电路如图3所示。（2）CPU电路、LCD显示电路、按键电路设计。根据终端分机的功能要求，CPU需要有通信接口、液晶显示接口、按钮接口、红外传感信号接口（2组），因此选择STC15W202S，该芯片工作电压为2.5 V～5 V， 具有很好的抗

干扰能力。为简化用户操作，控制器设置了3个按钮：分别是设置/查看按钮、+1按钮、-1按钮。为降低系统耗电，同时兼顾显示信息，这里采用1602液晶显示模块。具体电路如图4所示。

2.2.3 无线传输电路设计 根据农田监控点距离相对近、监控点多的特点，无线传输采用ZigBee模块，其最大特点是可以自由组网，只要节点配置成路由方式，可以将传输范围覆盖到非常广范围，另外根据ZigBee的ID号和信道，可以组建不同的网络，这给实际应用带来了极大的便利[9]。考虑系统功能以及扩展需要，ZigBee直接采用透传模块，与CPU的串口相连接。基于CPU的5 V供电系统与 ZigBee 的3 V系统不

能直接相连，CPU 的TX端需要分压获得与3 V系统匹配的信号电平[10]，具体电路如图5所示。

2.2.4 害虫诱捕检测电路设计 害虫检测采用光电（红外）检测方式，通过诱捕器结构的特殊设计，使得害虫进入诱捕器时，因阻挡红外光而被检测到，同时为尽量精确测量，设置了相互垂直的1对红外收发系统[11]，如图6所示。

为减少传感器接入系统的能耗，发射时采用间歇发送脉冲方式，也就是每隔300 ms发射1次频率为1 kHz、持续时间为100 ms的脉冲串，通过单片机软件的特殊处理，不影响对害虫的正确计数。另外，在面板操作时间外液晶显示器都处于休眠状态。

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通过上述设计，电源的效率为75%，如选用12 V、7 A·h 的电瓶，可用8 d多的时间，能满足系统的要求，而且此电瓶价格较低，也为整个系统设计降低了成本。

2.3 网关部分设计

网关如同终端分机一样置于野外农田，只不过不直接采集害虫，它的任务有2个： 其一是定期向所“管辖”的终端分机采集数据;其二是利用GPRS接收来自远端公司服务器的数据“上传”和“清零”指令，转发给终端分机，并将采集的数据通过GPRS发回到公司服务器。

为降低用户今后维护难度，协调器采用CPU+ZigBee模块+GPRS方式，将这里的ZigBee模块配置成协调器即可，它在系统中起到组织者的作用：首先负责各个终端分机组网，组网完成后负责数据采集与转发。

网关的CPU需要与ZigBee通信，同时又要跟GPRS通信，所以选用STC15W1K32S，该芯片内置3个独立串行通信口，可以完全满足系统的要求，当然第3个串口可以预留给Wi-Fi或其他以后需要扩展的通信[12-13]。

网关部分的结构如图7所示。

具体实现时，CPU的TX端也必须经分压处理与ZigBee的RX相连。

为考虑今后维护方便，GPRS直接采用工业级模块，直接与CPU的串口相连即可，这样可以随意“脱卸”，方便故障判断与维护。

3 软件设计

3.1 终端分机程序设计

终端分机软件需要实现的主要功能有：按键扫描与功能执行、传感信号发送与检测、数据及信息显示、数据通信。软件设计上包括初始化函数、循环执行函数以及中断函数3大部分[14]。 其中初始化部分包括：I/O初始化、定时器初始化、中断初始化、串口初始化、内置EEPROM初始化、LCD初始化。 循环执行部分包括按键扫描、LCD显示、EEPROM写（数据修改后写入）、数据发送（有发送标志时发送）。 中断部分包括传感信号中断、定时器中断、通信中断。

下面就部分函数及功能的实现作一说明：

（1）按键扫描与执行

终端分机内部有1个按键，外部给用户提供3个按钮。

内部按键称为ID键，用来在出厂时给终端分机设定唯一ID号（即身份识别号），ID号包括机器版本号和数字序列，实现过程如下：

按一下此键，内部LED显示灯快闪，此时用专用ID发生器（自己制作）向终端分机发送1组5字节数码，其中包括1字节的数据头、3字节的ID号（4位版本信息，20位数字序列）和1字节的校验码，终端分机接收此数据序列后将ID号存入EEPROM，作为终端分机的唯一身份识别符。

对外给用户提供的按键有3个，分别是设置/查看键、+1键、-1键。

设置/查看键：设置主要是让用户设定终端分机的编号（此编号可以跟捕捉的害虫建立对应关系），按一下此键，进入设置界面，显示机器的编号并处于闪烁状态，此时可以通过+1、-1进行编号设置;查看是让用户查看当前的捕虫数量，同一个页面可以同时显示4个诱捕器的数据，操作时按1次“设置/查看”键进入设置状态，再按1次切换到查看状态，再按后回复正常。

+1键：将闪烁位的数据加1，设置范围为1～999。

-1键：将闪烁位的数据减1，设置范围为1～999。

按键功能执行流程如图8所示。

（2）通信中斷函数

终端分机的串口负责接收ID设置号、网关转发的信息，并根据需要发送数据。其中ID信息设置在按键中已经说明，这里给出数据格式，其余不再重复。

数据格式：数据头（1字节）、ID号（3字节） 、校验（1字节）

另外，终端分机主要任务是处理从网关转发的信息，为确保数据通信可靠，这里指定通信格式：

数据头（1字节）、ID号（3字节） 校验（1字节）

串口中断函数流程如图9所示，其中省略了ID=2、3、4。

3.2 网关软件设计

网关如同终端分机一样置于野外农田，只不过其不直接采集害虫，它的任务有2个： 其一是定期向所“管辖”的终端分机采集数据;其二是利用GPRS接收来自远端公司服务器的数据“上传”和“清零”指令，并将采集的数据通过GPRS发回到公司服务器或向终端分机发送数据清零指令[15]。

（1）接收来自服务器的信息

服务器的数据直接通过GPRS发给网关，数据格式如下：

数据头（1字节）、采集或清零指令（1字节）、终端分机ID号（3字节）、校验（1字节）

其中字节2中的采集用代码01、清零用代码02表示。

终端ID号如果非0，相当于定点采集或清零;如果ID全部为0，相当于广播（全部终端分机都执行）采集或清零指令。

校验是将数据头以外的所有字节“异或”处理，其余检验也如此。

（2）接收来自终端分机的信息

网关接收GPRS指令后，将此数据直接转发给网络内的终端分机，分机接收采集指令后将数据发给网关，数据上传给网关，如果接收的是清零指令，则清零后作应答。

终端分机回传的数据格式如下：

数据头（1字节）、0x01（代表采集）、终端分机ID号（3字节）、终端分机编号（1字节）、诱捕器1数据（2字节）、诱捕器2数据（2字节）、诱捕器3数据（2字节）、诱捕器4数据（2字节）、校验（1字节）

清零后应答数据格式如下：

数据头（1字节）、0x02（代表清零）、终端分机ID号（3字节）、 终端分机编号（1字节）、0x00 校验（1字节）

网关除了数据通信外，另一个主要任务是将定期采集到的数据“依次”存入内部的EEPROM中，根据每个终端分机的数据信息，需要给每个终端分机分配11字节的存储单元，如表1所示。

nlc202309051243

表1 分机11个字节存储单元

Id3 Id2 Id1 诱捕器1

高字节 诱捕器1

低字节 … 诱捕器4

高字节 诱捕器4

低字节

根据以上结构可以看出，分机号是一个十分关键的数据，知道所要找的分机就能立即找到其所有信息，计算公式如下：

addr=addr0+（number-1）×11;

其中addr是某个分机对应的数据区起始地址，addr0是总的数据区起始地址，number是所找分机自身的编号（1～255）。

同样的，要想获得某个分机（如编号n）的诱捕器1的数据，可以用下面公式找到数据所在的单元地址：

addr_n _h=addr0+（number-1）×11+3;

addr_n_l=addr0+（number-1）×11+4。

其中，addr_n _h是所找编号为n终端分机诱捕器1数据高字节所在的存储单元地址，Addr_n _l是低字节所在的存储单元地址。

4 系统测试与功能验证

启动计算机系统采集软件（计算机采集系统设计在此不作介绍），用户可设定系统的分机编号和目前记录号，按下“确认”键后，进入系统的主界面，系统默认的是COM1口，也可自行设定，其波特率为2 400 b/s。

（1）设置终端分机编号功能测试

软件可根据需要设置当前的记录号，可将记录号设置为1，点击“设置记录号”按钮，则系统自动从1开始依次设置分机记录号，用户可从软件界面中核对是否将某台ZigBee终端分机的记录号修改成1。经测试，能正常设置记录号。

（2）自动采集功能测试

用模拟的办法让某台ZigBee终端分机（如5号）进行计数，当用模拟的办法使第3个诱捕器为3时，在软件可看到4个诱捕器的害虫数分别为0、0、3、0（软件用“节点”表示），记录此数据。

设置“自动采集时间”，比如PM15：00，将计算机的时间修改为PM14：59，待时间到PM15：00时，观察采集的数据。如图10所示，5号分机的数据被采集，经观察，此数据与实际记录的数据一致。

采集后，记录号自动加1，与设计思想一致。

5 总结

本系统设计后，经现场使用测试，数据通信正常，网络稳定性好，系统能比较准确地测量害虫的数量，为害虫预警、预报提供现场第一手数据，为农业管理现代化提供了很好的解决方案。

由于能力有限，本系统还有些不完善的地方，需要不断改进，我们认为在以下几个方面还可进一步研究：

（1）研究一种图像识别的方法，能检测更小的病虫害，检测范围更大[14]。

（2）在距离超过100 m的终端分机之间单独放置路由器，以实现更好的网络全覆盖。

（3）研究数据分析软件，可通过数据得出趋势分析，提供更有效的测报信息，通过网络发送给执行人员和有关职能部门，从而为农业数字信息化做出样板工程[15]。

参考文献：

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[14]于凤荣，杜国明，薛 剑，等. 黑龙江省垦区大豆和玉米重迎茬遥感监测研究[J]. 农业现代化研究，2013，34（2）：248-250.

[15]贾科利，张俊华.信息农业现状与发展趋势[J]. 西北农林科技大学学报：社会科学版，2003，3（6）：13-17.

自动气象站校准测报工作探析 篇7

1.1 协助人员安排与工具准备

应安排3名以上测报员 (包括站长或业务技术骨干) 到现场协助气象计量部门工作人员, 应有专人在值班室监控显示界面, 每分钟读取实时数据报给观测场的校准人员, 值班员最好不参加监控, 以免影响常规值班工作, 其他人员到现场协助[1]。提前准备好校准要用到的测量工具, 如卷尺、水平尺、挖地温场用到的锄头等必需用具。

1.2 通报与记录较准时间

由于校准时会产生异常数据, 台站要进行记录处理, 可能造成自动站整点数据有些缺测或不能按时上传, 故应将校准开始时间电话告知区局装备中心和信息中心。记下具体要素的开始校准时间, 便于整点记录处理和制作月报表。

2 数据处理和上传

2.1 把握校准影响的天气要素

在校准开始时, 值班员应清楚仪器校准会影响的要素 (表1) , 以便整点时能较快而准确地判断哪些数据异常, 并详细记录每个传感器校准的开始及结束时间, 以便过后数据维护、处理及制作月报表。

2.2 人工补测数据异常项目

对因校准而造成数据异常的项目, 应及时在整点前按规定时间进行人工补测。在校准期间会造成一些常规要素记录异常, 如温度、相对湿度、气压、风向风速、0 cm地温、5～20 cm地温等, 因此临近整点时要人工补测地温、干湿球温度、风向风速、气压等要素, 用来代替异常的自动站数据[2]。

注:由于所埋土层挖松, 故影响全部浅层地温数据。

2.3 正确上传整点实时数据

一是在自动站整点数据形成前, 应将通讯组网接口软件 (CNIS) 关闭 (即在任务栏右下角点击相应图标后选关闭) , 注意关闭前要确保前一时次数据已传出。二是整点数据形成后, 打开地面气象业务软件中的定时观测, 对错误或异常要素值分别用人工观测数据代替或按缺测处理, 对应的极值及出现时间按缺测处理 (校准时产生大风数据应删除) ;在校准雨量传感器所产生的小时、分钟雨量数据应删除, 若校准过程有降水出现, 则小时雨量应用人工自记降水量代替。三是自动站温度、相对湿度异常时, 定时观测中输入“订正后干球温度后加*”, 湿球温度栏输入人工站相对湿度加“U”后, 点击“计算”, 求取水汽压、相对湿度、露点温度;自动站气压异常时, 若自动站气压传感器与人工站气压表高度不同, 在定时观测中输入附温并输入人工气压表读数后加“H”进行计算。若高度相同, 可直接输入人工站本站气压 (非气压表读数) 加“P”进行计算;自动站2 min风向异常时, 改用人工站输入时可直接输入方位或对应的角度。四是对没有进行校准的要素, 判断为正常值的应维持原记录。所有数据处理完毕点击“保存”, 形成上传数据, 打开CINS, 即可上传自动站整点实时数据。五是打开通讯组网接口软件 (CNIS) , 检查数据是否上传成功。

3 编发气象报告

校准过程遇到编发气象报告时, 数据处理方法同上传整点实时数据处理, 这时应注意点开报文框左下角的“显示与编发报无关的自动气象站采集数据”后, 再逐一进行处理, 特别是最高、最低温度和最低地温等要素极值的挑取, 如因校准影响极值, 则从实有自动站记录和人工补测的定时记录中挑选极值, 无降水时注意删除因校准产生的6 (24) h降水的编报量, 若雨量校准时有降水, 则改用人工定时降水量编发过去降水量, 并注意及时删除校准时产生的大风数据。编发报完毕应注意查看回执和数据上传情况[3]。

4 校准后工作

4.1 通报有关部门, 记录校准情况

校准结束后要电话告知上级网络和装备部门, 并重新启动采集器, 对采集器内存的异常记录进行清空。同时, 在当日值班日记交代该次校准情况, 并在气簿-1中备注各有关值的处理情况。此外, ASOM运行监控平台中的值班情况应登记校准情况。

4.2 校准结束后自动站各整点数值要与人工观测值作比较

校准完成后, 注意自动站与人工站整点要素值作比较, 其差值应达到:气压≤0.8 hPa、气温≤1.0℃、风速≤1.0 m/s、浅层地温≤1.5℃、地温极值≤2.0℃。气压、气温、风速校准结束后1 h内较容易稳定, 两站要素值较快接近, 但浅层地温因土层挖动的原因, 一般则要2 h或更长时间后才能稳定, 而人工站地温土层未经松动, 因此应在校准结束后注意观察地温值变化, 如两者间差异很大, 或变化无规律, 最好改用人工站数据代替[4]。

4.3 做好日数据的维护

校准完成后, 进入“逐日地面数据维护”对该日异常数据的修改进行1次校对确认, 无错后选择保存。特别注意人工站补测输入值是否正确、雨量分钟数据是否删除、有关按缺测处理的值是否打缺测符号、各日极值挑取及极值时间是否处理妥当等。

5 制作月报表注意事项

制作月报表时应注意摘录校准当日气簿-1的备注, 影响到的要素统计值还应备注说明, 注意检查J文件中校准日各分钟数据的处理是否妥当。现场校准仪器备注应按区审核科要求的形式进行描述, 范例如下:BB/02/15时15分至17时40分, 区气象装备中心对自动站仪器进行现场校准, 造成J文件15时36分至15时59分气压分钟数据、15时42分至16时50分气温分钟数据、15时41分至16时30分相对湿度分钟数据、16时33分至17时25分风向风速分钟数据缺测;A文件16时温度、相对湿度;17时二分钟、十分钟风向风速;16—17时地面温度、5～320 cm地温、草面温度整点数据失真, 作缺测处理。缺测数据处理如下:A文件16时温度、相对湿度用内插法求取, 并反查水汽压、露点温度;17时二分钟风向风速用人工站数据代替, 十分钟风向风速作缺测处理;16时、17时0～20 cm地温用人工站数据代替, 40～320 cm地温、草面温度作缺测处理。该日40～320cm地温、草温、十分钟风速的24次日平均值用4次定时日平均值代替, 各要素日极值从实有的正常记录中挑取。17时气温、相对湿度J文件整点分钟数据用A文件相应的整点数据代替;17时风向风速J文件整点分钟数据用A文件二分钟风向风速的整点数据代替。16时20分至16时30分校准雨量传感器时段内无降水量, 故按无降水处理。

参考文献

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社, 2003.

[2]王强, 刘刚, 岳建强.自动站现场校准产生的测报数据处理方法[J].贵州气象, 2010, 34 (3) :42-43.

[3]中国气象局监测网络司.地面气象业务系统软件操作手册[M].北京:气象出版社, 2005.

海河二道闸水文自动测报系统设计 篇8

1 系统结构

海河二道闸水文观测设施主要由2个部分组成:一部分位于水闸上下游的水位观测设施;另一部分位于所内部水文气象站, 包括蒸发、雨量、风速、风向仪、温度、湿度、气压。本系统采用传感设备测量各水情值, 利用RTU是Remote Teminal Unit的简称, 既远方数据终端, 实时采集、分析、计算和传输水文测量数据[1,2]。本系统采用1台工控机进行控制, 可以实时记载数据, 并可以实现历史记录查询和显示曲线图像等操作, 并可通过工控机传输发布, 与之相连接的计算机可以通过Web使用IE浏览器进行控制。海河二道闸水文自动测报系统主要由前端传感器、RTU、GPRS及数据接收终端组成。由前端传感器测量出各水情值经由RTU分析经GPRS传输给数据接收终端 (图1) 。

1.1 前端传感器

1.1.1 水位测量装置。

采用遥测水位计 (WFH-2) 全量机械编码水位计 (包括传感器部分和显示器部分) 数显实时水位, 感测天然水体水位的变化, 同时通过轴角编码器将水位模拟量转换为数字信息量, 以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。测量范围:40 m。准确度:10 m量程时, ±0.2%FS以内;>10 m量程时, ±0.3%FS以内。

1.1.2 水文气象站气象多参数测量装置。

气象多参数测量设备分别由湿度传感器、雨量计、蒸发器、风向传感器、风速传感器、气温传感器、气压传感器等设备组成。雨量计采用人工和自动式2种, 自动式采用翻斗式雨量计分辨率不高于0.2 mm;蒸发器采用自动补水和自动溢流遥测蒸发器 (HG22-FZZ-01) , 显示分辨率0.01 mm。风速风向仪的风速传感器有效风速测定量为0~70 m/s, 风向传感器的有效风向测定量0~360°。气温、湿度传感器根据电压差, 测出电压差值湿度测量精度±4.5%RH, 温度测量精度±0.5℃。这些传感器会自动将模拟量转换为数字信息量, 以满足信息传输要求。

1.2 远方数据终端RTU

远方数据终端RTU是构成综合自动化系统的核心装置。由指令控制器及数据输入输出模块 (PLC) 、数据通讯部分、电源部分及辅助部件与柜体等5个部分组成。该系统共设有3套RTU系统, 第1套用于控制上游水位的采集、分析和传输;第2套用于控制下游水位的采集、分析和传输;第3套用于水文气象站气象多参数的采集、分析和传输。远方数据终端主要由PLC进行数据的采集、输入输出逻辑顺序的控制。PLC会采集各个测量传感器测出的标准数字信号, 进行分析处理。经过处理后, 通过GPRS将数据向上级机构 (数据接收终端) 发送。

1.3 GPRS通信

GPRS系统数据使用无线模块传输数据, 其有传输速度快、覆盖面积广和能有效地与Internet连接等优点。其可以通过有效的网络通信协议来保证数据传输的安全稳定, 通过串口发送AT指令可以实现GPRS模块与控制器之间的通信, GPRS系统采用IP网络结构, 该系统的协议主要在传输层的UDP协议和TCP协议中。本系统采用GW1000KC-3无线通信模块是由华荣公司生产的, 具有以下优点:可以指令设置模块工作频道、发射功率、接口波特率, 校验模式等;透明数据传输, 所收即所发传输模式;ISM频段, 16个频道可选;发射功率16~33 d Bm可调, 使得该模块使用非常方便。

1.4 数据接收终端

在海河二道闸管理所内配置1台工控机, 由工控机向RTU发送采集数据指令, 并接受存储, RTU同时把测量数据保存在终端内部的内存中, 以便进行校核。通过防雷措施来保护该系统的信号线和电源线, 从而保证了该系统抗雷电、提高抗干扰及其可靠性[3,4]。

2 系统软件

本系统在开发过程中选择Borland Delphi 6.0为软件开发平台, 采用了Access的数据库开发接口及数据库驱动程序, 连接方式采取ODBC方式。由于该系统具有历史数据查询、登录日志及操作日志查询、报警数据查询、动态实时监测、曲线分析等功能, 所以该系统提供了一个对水文监测点数据进行接收、汇总、统计、分析的平台。

2.1 监测功能

计算机实时自动地完成数据采集工作, 做到无人职守。同时, 可显示所有监测点信息及现场设备运行状态。

2.2 数据查询

用户可任意设定查询条件, 对测点历史数据、测点报警数据、系统登录及操作日志信息进行查询。系统自动将所有采集到的数据、信息和系统操作日志存入数据库中[5,6]。

2.3 数据处理及图形分析

该系统会将采集的数据存储到数据库中, 根据本次采集数据与上次数据进行比较生成变化值。该系统通过不同模块将这些实时信息显示出来。根据同年测量数据绘制出变化趋势图, 让操作人员及管理者清晰地了解当年数据变化情况。实时数据会被系统实时读取并保存历史数据。在历史趋势画面和历史报表可查看数据在一段时间内的变化情况, 了解此段时间伸缩缝的变化情况, 便于分析和比较。

3 结语

水文自动测报系统的建立使水文工程测量管理工作水平有了更大的提高。改善了测量人员的工作条件和环境, 节省了人力, 加强了精确度, 有效地实现了管理的科学化、现代化。系统设计采用了当前先进的技术和设备, 具有先进性、可靠性。实际运行表明其达到了运行要求。

摘要：结合海河二道闸水文观测设施的实际情况, 进行了自动控制技术方案的设计研究, 并着重阐述了系统架构设计与系统软件设计, 为海河二道闸建立水文观测设施自动化系统提供了技术支持。

关键词：海河二道闸,水文,自动测报系统,RTU,设计

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自动站测报 篇9

随着科学技术的飞速发展, 传统意义上的防汛调度已发生了很大的变化。水利是国民经济的基础设施, 也是一个信息密集型行业。采用自动遥测技术, 实现水情信息的自动采集、存储、传输控制、接收、写入数据库及通过计算机网络技术, 最终实现信息共享与信息发布, 使得相关部门、领导、管理人员能及时了解掌握实时水情动态, 及时决策。九峰水库现有水位雨量观测设备落后, 已不能满足洪水预报和水库管理现代化需要, 为保证水库工程库汛安全, 充分发挥水库的经济效益, 所以要采用现代化防洪调度技术来提高工作质量, 并且为水库的防汛优化调度和抢险指挥提供决策依据。

1、九峰水库简介

九峰水库位于钱塘江上游衢江支流厚大溪上, 金华市婺城区汤溪镇, 距金华市区35km, 厚大溪流域面积170.9km2, 坝址以上集雨面积119.5km2, 多年平均降水量1806mm, 多年平均来水量1.398亿M3, 是一座以防洪、灌溉为主, 结合供水、发电等综合利用的水利工程。

2、九峰水库水情自动测报系统开发

2.1 系统覆盖范围及站网布设

根据流域河道特征和水文气象特征, 九峰水库水情测报系统组网规模为1:5如表1所示, 即由1个中心站, 1个坝上水位雨量遥测站兼中继站, 1个入库水雨量站和3个库区雨量遥测站组成。

2.2 测报系统信息流向

信息流向是塔石、余仓二个遥测站信息需经中继站转发才能到中心站, 而郑家塔、入库站和坝上站的信号是直通中心站的。

2.3 测报系统的工作体制

系统采用自动式工作体制, 兼有通话功能, 自报式工作方式的遥测站平时处于值守工作状态, 当雨量或水位参数发生一个计量单位变化时, 遥测终端设备能自动上电、采集、处理和发送本站的水文信息, 实时性强, 能满足水库防汛、洪水预报及水库调度的需要。

2.4 测报系统通讯方式优化

九峰水库水情自动测报系统采用超短波150MHZ频段, 满足系统组网和通讯质量要求。

3、主要设备选型

3.1 遥测站的主要设备

由水文传感器、遥测终端机、电台、天馈线、同轴避雷器、太阳能电源板、充电控制器、蓄电池等组成。遥测设备选型的原则是:具有系统所要求的各项功能, 满足系统的技术指标;符合国家相关专业标准;选择设计定型的、经过长期应用考核证明是稳定可靠的产品;有一定的安全保障措施, 能防止一般的破坏, 在无人值守和就近管理相结合的条件下, 保证整个系统长期稳定运行;各项指标符合《水文自动测报系统规范》的要求。雨量传感器采用水利部南京水利水文自动化所防汛设备厂生产的JDZ05—1型翻斗式遥测雨量计。入库站适合建造水位测井, 宜采用浮子式水位计。选用水利部南京水利水文自动化所防汛设备厂生产的WFH-2型细井式遥测水位计。

3.2 中继站

为节省费用, 中继站将和坝上遥测站组合为一个站, 除配置中继仪外, 天线、电台、电源与遥测共用。中继仪选用水利部南京水利水文自动化所生产的ZSZJ-1型数据再生中继仪。该中继仪在设计上采用MOTOROLA公司生产的专用调制解调器芯片, Intel公司的CMOS单片机电路以及抗干扰能力强的频率锁定上电控制电路等技术。具有设计独特, 技术先进, 耗电低, 可靠性高, 抗干扰能力强, 配置灵活, 操作方便, 利于掌握等诸多优点。

3.3 中心站

中心站由控制仪, 数传电台、同轴避雷器、天线、稳压电源、主计算机、值班计算机、打印机以及中心站水情应用软件 (水情接收与查询) 组成。

3.4 电源和防雷接地

本系统的遥测站全部采用太阳能电池对免维护电池进行浮充的供电的方式。遥测站配置10W太阳能板和12V38AH免维护蓄电池, 为防止过充电或过放电, 还配置了充电控制器。由于工程地处山区, 是雷电高发区, 充分考虑避雷设计有保障遥测站正常工作减少损害。室外采用避雷针, 避雷针和引下线焊牢, 避雷针保护角为45度角, 天线、机房等设备均在保护范围内。

4. 水情测报系统软件

4.1 系统软件包应采用模块化结构,

便于功能的扩展和修改, 并预留接口, 系统应用软件应主要由以下模块构成:

(1) 数据接收、处理、存储模块; (2) 开、关中继控制、中继状态查询模块; (3) 当前编码器显示、打印模块; (4) 当天日降水量、水位变幅显示、打印模块; (5) 显示、打印测站报文计数值模块; (6) 原始报文显示、打印模块; (7) 显示、打印降水量日、月报表模块; (8) 显示、打印水位、流量日、月报表模块; (9) 显示、打印人工置数模块; (10) 显示降水量直方图模块; (11) 显示等雨量线模块; (12) 日水位、流量过程线和当前水位流量分布图模块; (1 3) 打印输出水位、流量过程线及等雨量线模块; (14) 内存数据、历史数据及非数据文件双机通信模块; (15) 日数据修正模块; (16) 数据拷贝和数据文件删除模块; (17) 雨量站数据插补、月数据生成模块 (人工干预输入) ; (1 8) 显示系统通讯网络图及站名、站号对照表模块; (19) 系统概况介绍模块; (20) 水位告警处理及中继状态显示模块; (21) 数据文件及非数据文件检索模块; (2 2) 停机前数据处理及编码器值初始化模块; (23) 菜单控制模块; (24) 洪水预报和估报模块; (25) 显示、打印输出洪水预报成果模块; (26) 与电站监控计算机联机通信模块 (27) 数据及整编要求 (1) 水情系统中, 将各种显示打印统计报表的数据能导到EXCEL电子表格中。 (2) 提供水文资料整编的部分功能。 (28) 时钟调整模块等。

4.2 数据库平台选型

遥测数据的存储对数据库管理系统 (DBMS) 要求并不高。本系统采鉴于省水情中心及已建分中心均采用的是S Q L Server数据库, 同时考虑到SQL Server数据库界面友好、易于维护对维护人员要求低, 因此采用该数据库。因此遥测数据库使用Microsoft SOL Server 2000简体中文版。用使用SQL SERVER数据库的具有以下优点:与水情中心及其它已建水情分中心保持一致, 总体上降低管理的技术难度。数据库服务器采用Windows操作平台, SQL Server可与其很好协作。SQL Server具有强大的备份与恢复功能, 有利于数据安全。支持事务、触发器、存储过程等高级功能。支持发布、订阅等功能, 支持数据库同步。SQL Server界面友好, 管理难度低。

5 结语

九峰水库水情自动测报系统根据实际运行证明系统的建设提高了管理人员的工作水平, 改善了工作环境, 能使管理人员进行接科学决策和合理调度, 确保工程安全和水资源的充分利用, 使工程达到安全、经济高效运行的目的。

摘要：为保证水库工程度汛安全, 合理利用水资源, 充分发挥水库的经济效益, 采用现代化防洪调度技术, 建成九峰水库水情遥测系统。本文介绍了系统的必要性及对系统设备配置、主要特点、作了介绍和分析。

地下水资源自动测报系统的研究 篇10

东北地区是我国水资源相对贫乏的地区, 水资源短缺已成为东北老工业基地振兴的制约因素之一, 近年来水资源的开发和利用过程中出现了一些不容忽视的问题, 水资源形势日趋紧张。适逢中央振兴东北老工业基地的难得机遇, 若不及时采取措施提高水资源对经济的支撑能力, 使水资源的开发、利用和管理略超前于经济社会的发展, 那么水资源短缺等问题将可能成为制约东北地区经济社会发展的瓶颈[1]。如何合理调配有限的资源, 充分利用和保护现有的地下水水资源是摆在我们面前的一大课题。

由于东北地区独特的气候特点及各遥测点所处的环境多在野外、地下等复杂地点。严寒、雨水、潮湿、酷暑、机动车行驶和大型供电变压器干扰等不利因素较多, 所以现场采集、控制设备必须具有在强干扰、高温、严寒、潮湿等恶劣条件下正常工作的能力, 保证设备的正常工作。

本系统根据我北方的气候特点及地下水资源情况, 利用传感器技术、数据采集技术、信息传输技术技术、无线通讯技术、集成电路技术、嵌入式开发技术, 计算机软件技术等建立地下水资源实时监测系统。

本系统已经应用在黑龙江省青冈、肇东、双城等地的节水增粮行动中, 对地下水资源进行监测, 实际监测点数207点, 现已完成176点。

2 系统概述

地下水位监测与管理系统针对原有人工观测精度不高, 存在缺测、漏测和实行日测月报时效性差, 不能满足经济社会高速发展对水资源动态信息的需求的实际, 利用现代通讯、计算机、数字网络与电子技术, 实现水资源的动态信息自动测报。该系统是对地下水位的实时监测, 并对采集的地下水位数据进行分析和统计, 并形成相应的报表。实现了地下水监测数据的无人采集, 自动测报, 提高了工作效率和办公自动化水平, 同时也便于水行政部门及时准确掌握水资源实时状况, 为水资源调配提供可靠的科学依据。

2.1 系统硬件

系统硬件主要由以下几部分构成:温度、液位等采集传感器、遥测终端、通信模块、避雷器、供电系统等。

野外的各个监测点要求具有自供电和低功耗特性。考虑低功耗方式, 核心处理器采用TI公司推出的TMS320C6747芯片, 它是一款基于C674x DSP核的低功耗处理器, 是目前业界功耗较低的浮点D S P, TMS320C6747内部的PSC (Power and Sleep Controller) 可以通过程序控制动态的开启和关闭模块的输入时钟, 这样一来就降低了功耗, 使其功耗远低于C6000平台中的其它成员。此芯片在休眠模式下功率消耗仅为6m W, 待机模式下的功耗为11m W, 工作模式下的总功耗不超过420mW。TMS320C6747具有性能出色的C674x内核, 在300MHz时处理速度达到2400MFLOPS。

本系统的GPRS通讯模块使用的是SIMCOM公司生产的内置TCP/IP协议SIM900A该模块, 与DSP使用A T指令进行串口通讯, 使TCP/IP协议的变得非常简单。

GPRS模块采用的电源模块是LM2596可调电源电路, 如图4所示。LM2596是一个高效率升压型DC/DC的电压转换电路, 由于其内部的同步整流器使得其转换效率高达90%以上, 此电流源可以提供短促但是高的电流脉冲, 该电源具有的特殊性能为GSM/GPRS模块提供理想的电压源, 最低提供450m A的低功耗电流, 最高可提供高达2A的电流。可以通过“GSM_V5_EN”使能端控制该模块的开闭, 当使用GPRS模块发送数据时候, 将使能端拉高给模块供电, 同样当不需要网络传输数据时, 将使能端拉高关闭该模块, 从而实现系统的低功耗。

考虑到东北的气候特点, 四季温差较大, 冬季室外温度可达到零下40度, 而夏季地表最高温度达到42度, 对供电部分的电池要求较高, 如果只考虑低温时给设备加装保温及加热器件, 则在高温天气时电子产品的环境温度就会提高到70度以上, 电子产品出现故障的几率加大, 损坏几率大增, 所以电池的选取是我们工作中的一个比较重要的环节, 经过多家产品的对比, 最终电池采用深圳市三俊电池有限公司镍氢充电高低温电池, 工作温度为-40~+70度, 可以保证其在野外工作。

2.2 软件部分

控制系统模块的软件功能主要包括实现与采集模块的数据通讯, 通过AT指令控制通讯模块, 将水位数据定时存储。根据地下水位监测的原理, 需要设置高程和放线值两个参数, 通过串口接受的测量值数据进行实时显示, 水位值=高程-放线值+测量值, 将水位值实时显示。将水位数据和时钟每隔5S在SD卡的文件内存储一次, 并通过无线模块传输至中心站监测计算机中。

部分程序代码如下:

2.3 中心站功能

(1) 数据接收

数据传输工作体制对系统功能的实现有重要的影响, 当前自动测报系统通常采用自报式、查询应答式、自报/应答兼容式三种工作方式。数据接收子系统要完成的工作为将监测数据根据用户操作同步到系统中, 为下一步数据应用准备。

(2) 数据应用

通过无线传输网络, 实现对远端水量、水位数据的采集, 并将采集结果存储到数据库, 软件提供数据查询/统计报表, 对采集结果, 形成变化曲线分析图。

①构建远程数据采集系统框架。

②构建中心服务程序框架, 根据数据通讯协议, 将采集数据分解并存储到S Q L数据库。相应提供数据库备份、还原功能。

③报表针对已经存储的数据, 提供按时间段查询统计的数据报表, 对报表提供打印和发送到Excel功能。

④图形分析模块针对某时间段内的数据, 形成水量、水位、水温的历史变化曲线, 以便用户分析变化情况。

(3) 监测预警

对不同测区的监测数据设置不同的预警阈值, 当测区监测数据超过允许阈值, 结合GIS技术, 在图上显示报警位置, 并发出报警音, 鼠标移至该焦点, 可以查看监测预警的超标值, 并获取相关信息。

(4) 系统管理

用户需要经过严格的认证才能获得合法授权使用本系统, 本系统为水行政主管部门预留专门的接口。为了保障系统的安全性, 系统用户必须通过身份验证方能使用系统, 用户操作记录日志。授权用户登录系统后只能看到自己能够使用的功能, 和权限范围内的信息和内容, 进行符合系统规定的权限范围的功能操作[2]。

3 本项目工作内容

(1) 收集分析项目区的水文、气象、地质、水文地质及已有的水文地质勘察研究资料、水资源开发利用成果;

(2) 开展实地调查测绘, 查明项目区地表水、地下水的水环境条件, 获取监测背景值;

(3) 确定监测对象, 确定农灌渠监测过水断面;确定需监测的取水井、回灌井位置及数量, 建立监测站点, 铺设和安装监测体系的终端硬件 (数据终端、水位传感器、流量采集设备) ;

(4) 安装监测体系的中心机房, 设置服务器, 建立和测试各监测终端与中心服务器之间的无线连接;并为水行政主管部门预留数据传输接口, 以便实现水行政主管部门管理水资源, 并有限度地实现不同权限用户对项目区水环境状况的查询;

(5) 实施水位和水量在线自动监测;监测分别按照丰水期、平水期、枯水期进行采样和分析评价;

(6) 实现监测系统的报警功能。当水位异常、流量明显恶化, 回灌水量不到位时, 系统将向用水户自动报警提示处理。

4 系统网络通讯

系统由省级主站、市级中心站和县级分站组成。监测子站可根据接收到的命令分别向所属县级分站、市级中心站和省级主站发送监测数据。县级分站对收到的监测数据进行校核处理后发送给市级中心站;市级中心站对收到的监测数据进行复核整编后发送给省级主站;省级主站对监测数据进行确认后, 按需要上报给相应水行政主管部或者向社会发布地下水动态信息以及指挥调度命令。县级分站负责对监测子站运行状态的维护, 市级分站负责对监测子站运行状态的监控。

该信息流程具有以优点:一是比较灵活.省级主站、市级中心站、县级分站与监测子站之间都可实现信息交流。县级分站、市级中心站和省级主站单独失效时。不会造成自动监测站监测信息丢失;二是各县级分站负责对辖区内监测子站的运行状态进行维护, 可以实现专站专管, 便于维护;三是在紧急或者特殊情况下, 省级主站可以不必通过县级分站和市级分站而直接向监测子站索要监测信息, 满足决策时效性需要[3]。

5 结束语

研究和建立水资源实施监测与信息管理系统, 对提高地下水信息采集、传输、处理、分析及信息服务能力与水平, 实现国家对地下水动态的有效监控以及对特殊类型区域的实时监控, 为科学管理水资源和科学防治地质灾害、有效保护生态环境提供优质服务, 为经济社会的可持续发展提供基础支撑[4]。通过该项目的研究, 可以在该领域跟踪并赶超国外先进技术, 掌握先进的地下水资源管理手段。为地下水管理和保护、实施水资源优化配置和合理开发利用奠定基础, 是提高地下水资源管理水平的必备手段。

本系统的成功实施对水资源的合理应用和控制起到积极的作用, 可以拓展对全国大多数城市的地下水资源进行监测和控制, 做到合理地指导地下水开采, 达到地下水的采补平衡。实施地下水资源的可持续利用, 可有效防止地下水超采、地面沉降等现象的发生。

摘要：地下水监测与管理系统是以地下水位、水量等监测数据为基础, 以安全可靠的通信技术和计算机网络为手段, 充分利用数字化、网络化、智能化和可视化等高新技术, 将地理信息、监测信息和预警信息综合运用到地下水的开发与管理, 对实现地下水资源科学管理、可持续利用、经济与环境协调发展提供有力的保障。

关键词：地下水位,传感技术,无线通讯

参考文献

[1]张郁, 邓伟, 杨建锋.东北地区的水资源问题、供需态势及对策研究[J].经济地理, 2005, 25, (4) :541-555.

[2]刘雯.应急体系下的省级国民经济动员管理信息系统设计与实现[D].电子科技大学, 2007.

[3]王清发.陕西省地下水监测信息测报系统方案确定[J].陕西水利, 2009, (2) :71108-110.

自动站测报 篇11

乐昌峡水利枢纽位于广东省韶关市乐昌市境内,北江支流武江乐昌峡河段内,坝址位于塘角火车站附近,下距乐昌市约14 km、韶关市81.4 km,水库集水面积4 988 km2。

乐昌峡水利枢纽工程主要由碾压混凝土拦河大坝、引水系统及发电厂房等建筑物组成。坝顶长度为265.0 m,坝顶高程为164.0 m(珠基),最大坝高为86.0 m。溢流坝共5孔,每孔净宽12 m,过水总净宽60 m,堰顶高程136.0 m。

乐昌峡水利枢纽总库容为3.392亿m3,电站装机容量为120.0 MW。枢纽为Ⅱ等大(2)型工程,设计工期为4年。

乐昌峡水利枢纽工程建成后,可使乐昌市的防洪标准从目前的10 a一遇提高到50 a一遇,联合浈江湾头水利枢纽共同运用,将使韶关市区防洪标准从目前的20 a一遇提高到100 a一遇,防洪效益显著。同时还具发电、灌溉和航运等综合效益,对广东省经济社会持续、协调、健康发展具有积极的促进作用。

2 自动测报系统总体方案

乐昌峡水利枢纽水雨情自动测报系统结构如图1所示,主要由终端采集系统、通信值守软件、数据发布与查询软件3大部分组成。终端采集系统采用C/S结构,遥测站终端将实时采集到的水位、雨量等数据通过GPRS/SMS通信方式将数据传送到水情中心。其中GPRS信道以UDP或TCP数据包形式通过移动通信网络(GPRS网络)传送,GSM信道则以短信数据包形式传送。终端首选GPRS方式传送数据,如不成功则通过短信方式传送。通信值守软件将接收到的原始数据经过一定的处理后,将数据写入Web服务器的SQL-Server数据库中。数据发布与查询软件是基于网页的B/S结构的WebGIS查询系统,本地局域网上的机器和连接互联网的机器可通过Web服务器对水雨情信息进行浏览、查询。

本遥测系统规模主要由1个中心站、30个雨量遥测站、6个水位雨量遥测站组成,其中湖南临武县有雨量遥测站4个、水位雨量遥测站1个,宜章县有雨量遥测站10个、水位雨量遥测站1个,韶关乐昌市有雨量遥测站16个、水位雨量遥测站4个,其规模可扩充。

3 终端采集系统

数据采集主要由遥测终端完成,其工作流程为:

(1)当遥测终端不工作时,处于休眠状态,微电流守候;

(2)当事件(水位、雨量)变化、定时时间到或接收到中心站指令时,设备自动启动工作;

(3)自动采集的水位、雨量数据经数字化处理后,按一定的存贮格式存入现场固态存贮器,供现场和远程调用;

(4)根据预先设定的数据传输方式(定时/加报)、时间间隔及接收的查询指令进行数据编码,发送数据;

(5)人工置入报汛信息,经数据编码后发送。

4 通信值守软件和数据库

4.1 通信值守程序

通信值守数据接收程序主要完成以下功能:

(1)实时接收水位、雨量、气象数据,并整理入库;

(2)系统测站运行参数设置,中心通信运行参数设置;

(3)远程提取终端测站固态存贮器数据,本地整理测站运行数据;

(4)当前数据统计,人工置数接收。

通信值守程序的主界面主要有显示、菜单和状态栏3部分。

显示部分每3 s刷新一次,分为实时雨量和水位数据两项,实时数据显示测站通过自报方式自动发送到中心的雨量、水位和电压数据。实时雨量数据项包括时电压值、雨量累计值、日雨量、时段雨量、每5 min雨量。雨量累计值表示自安装之日起的降雨总量,日雨量、时段雨量表示时间项以后1 h内降雨总量。

实时水位数据项包括时电压值、每5 min水位值。

加报数据以红颜色显示,一般时段数据以黑颜色显示,测试数据以蓝颜色显示(测试数据不入后台数据库)。

菜单主要提供系统参数设置(远程、本地和远程GPRS等参数配置)、固态数据提取(远程和本地固态数据提取)、人工置数、原始数据显示(此选项主要查看原始数据的情况,用于系统故障诊断使用)、当前数据统计(当前数据统计提供查询时间之前1 h以内测站数据到达情况的统计)、帮助等项目。

状态栏显示最新数据到达中心站的时间和数据添加SQL-Server数据库的时间。

本中心站系统为长期值守程序,不能退出。若强行退出,系统会在2 min内自动重新启动,从而保证数据的正常接收。

4.2 数据库

数据库采用SQL-Server数据库,分历史和实时数据表两种,实时数据表中保存最近12个月的数据,其它的数据保存在历史数据表里。具体用户表包括:实时雨量表PRN、实时水位表PWT、实时气象表PWR、测站属性表CONFIG、历史雨量表HRN、历史水位表HWT、历史气象表HWR和人工电报表MD表。

雨量表包括历史与实时两种雨量表,两种表结构是相同的,实时表中保留的数据是1 a内的数据,历史表中保存1 a前的数据,这种设计方式的优点是增加系统运行速度,历史雨量表的名称为“HRN”,实时雨量表名为“PRN”。

水位表保留的数据格式和雨量表一样,历史水位表的名称为“HWT”,实时水位表名为“PWT”。

5 数据发布与查询软件

数据发布使用IIS作为网站的发布软件,查询软件是基于网页的B/S结构的水雨情WebGIS查询系统,数据库连接的是中心站水雨情Web服务器的SQL-Server数据库。用户通过点击http://www.gdsw gov.cn:12000/主页上的地图即可进入水雨情WebGIS系统。

与同类产品相比,主要创新点如下:

(1)加载速度快

大多数水雨情监测系统常采用栅格图(地图)为背景,在其上显示水雨情信息,打开网页时加载底图速度极慢,站点多时数据密密麻麻,信息易重叠;少数系统采用矢量图形式,需要WebGIS平台和地理信息数据库的支持,客户端需事先安装插件,也可运行时自动下载Java Applet或ActiveX控件,加载地图显示的过程比较复杂;本系统未使用任何图片和地理信息数据库,也不需要WebGIS平台支持,全部采用纯网页代码(VML结合脚本语言)编写,无需其他组件,不存在加载地图显示的复杂过程,图形的绘制在客户端完成,减轻了服务器的工作负荷,不仅提高了开发的进度,也增强了整个系统的稳定性。

(2)同样具备WebGIS功能

本系统没有WebGIS平台和地理信息数据库的支持,同样具备WebGIS功能。

图层控制:分层显示是本系统最大的优点,不同类型的地图对象分布在各自的图层上,当站点比较多时,可以利用图层管理对任意图层进行显示或隐藏,使需查看的信息不会太拥挤。

地图漫游:对地图进行漫游浏览,在地图窗口内按住鼠标左键不放,拖动鼠标,窗口内的地图跟随移动,使地图上当前窗口范围外的内容进入屏幕视野范围。

因本系统中地图放大缩小功能实用意义不大,故未实现。

(3)基本信息任意查询

查询站网布设状况:查询监测站点相关信息,在地图窗口把鼠标移近测站空间点位置,即可以查询到测站代码、名称、布设位置、设置时间,以及历史洪水(最高水位和流量等)。

查询流域河流分布状况:查询任一河流相关信息,在地图窗口把鼠标移近任一河流位置,即可以查询到流域面积、河长、平均坡降等。

(4)实时水雨情监测

实时水雨情信息已显示在图上。要查看过去水位变化趋势,只需点击水位站名,立即在点击处弹出绘制的24 h水位过程线图;要查看当日逐时降水变化,只需点击雨量站名,立即弹出绘制的逐时降水柱状图,二者都可随时间改变。而同类产品中的水位过程线图和降水柱状图通常先生成图片再显示,存在图片下载过程。

(5)水雨情信息查询

按鼠标右键,有菜单弹出,可进行历史水雨情信息的查询及报表的制作。

4结语

目前,整个测报系统运行稳定,无论是在信息采集还是数据发布查询方面,皆有不错的表现。且拥有独立自主知识产权的WebGIS技术,无需购买WebGIS平台和地理信息数据库的支持,节约了成本,有着广阔的推广前景,也说明在基于B/S模式的实时水雨情监测系统中,用VML结合脚本语言为地理信息系统以网页矢量图形呈现提供了一个非常好的解决方案。

摘要：简单介绍了乐昌峡枢纽水雨情自动测报系统的总体方案,分析了终端采集系统的系统流程,通信值守软件完成的功能,数据发布与查询软件的内容及与同类产品对比的5点创新。目前,整个测报系统运行稳定,且拥有独立自主知识产权的WebGIS技术,有着广阔的推广前景。

关键词：乐昌峡,枢纽,水雨情,自动测报系统,数据库,WebGIS

参考文献