張 鵬

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 830000）

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新疆恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)改造

張 鵬

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 830000）

【摘 要】本文根據(jù)原恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)11年運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，對原測報系統(tǒng)軟、硬件功能缺陷及超短波傳輸方式的運(yùn)行弊端進(jìn)行分析。并對改造后新測報系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行概述，提出改造建議。

【關(guān)鍵詞】恰甫其海；水情測報系統(tǒng)；系統(tǒng)改造

1　原系統(tǒng)概況

1.1測報系統(tǒng)建設(shè)情況

原恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模為1∶6∶39，即1個中心站，6個中繼站，39個水情遙測站（28個雨量站，其中7個兼測氣溫；10個水文站，其中改建水文部門已建5個水文站；1個壩前水位站），系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模較大。2004年6月建設(shè)完成投入使用，運(yùn)行至今已有11年。

1.2測報系統(tǒng)運(yùn)行體制及軟件建設(shè)

原恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)通信采用超短波組網(wǎng)方式，遙測站至中繼站、中繼站至中心站均采用超短波通信方式［1］，遙測站采用單工單向的自報式工作體制。

測報系統(tǒng)軟件采用java2000為開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000、Visua1Basic 6.0語言編程，系統(tǒng)為B/S結(jié)構(gòu)的WEB應(yīng)用項(xiàng)目，系統(tǒng)軟件配置有系統(tǒng)控制及通信軟件、實(shí)時數(shù)據(jù)處理軟件、歷史數(shù)據(jù)資料處理軟件、各種表格和圖形顯示。

1.3測報系統(tǒng)遙測設(shè)備及傳感器

原恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)遙測站包括翻斗式雨量傳感器、電阻式氣溫傳感器、浮子式水位傳感器、SMARTDATA-2000F遙測終端機(jī)、VHF電臺、天線、太陽能電源系統(tǒng)和機(jī)箱等組成。測量控制板選用SMARTDATA-2000F型數(shù)據(jù)采集器，電路板之間采用總線方式連接，電板、通信機(jī)和蓄電池全部置于防水、防腐蝕的密閉不銹鋼圓柱形機(jī)箱內(nèi)［2］。

2　運(yùn)行中存在的問題

2.1落后的通信傳輸方式

原系統(tǒng)采用單一的超短波組網(wǎng)方式，最遠(yuǎn)測站需要3級中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)傳輸至中心站，并且沒有備用傳輸方式，一旦數(shù)據(jù)在傳輸中出現(xiàn)問題，就將出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。中繼站一般建設(shè)在海拔高、通信覆蓋面廣的高山上，且要方便維護(hù)管理。滿足以上條件的高山也是手機(jī)信號臺、電視轉(zhuǎn)播臺的首選地［3］。而原系統(tǒng)運(yùn)行至今已有11年，傳輸信道受到各種各樣的電磁干擾不可避免，再加上儀器設(shè)備的不斷老化，數(shù)據(jù)傳輸故障發(fā)生率不斷提高。

2.2部分硬件已停產(chǎn)且維護(hù)成本過高

原系統(tǒng)使用的是SMARTDATE 2000遙測儀，目前已停產(chǎn)，新購備品需要廠家根據(jù)需求定制，生產(chǎn)周期達(dá)半年以上。在配置使用中還發(fā)現(xiàn)，部分定制產(chǎn)品存在軟件配置不兼容的現(xiàn)象，個別高山區(qū)測站因工程或自然因素影響路況崎嶇難行，造成維護(hù)難度不斷增加。

2.3系統(tǒng)軟件無法升級，很難滿足新形勢下科學(xué)調(diào)度

隨著軟件開發(fā)程度的深化，硬件產(chǎn)品的更新?lián)Q代，以及該局在梯級開發(fā)過程中調(diào)度的逐步精細(xì)化需求，目前恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)落后于該局事業(yè)的發(fā)展需求，已經(jīng)無法滿足運(yùn)行要求，且恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)只具備實(shí)時監(jiān)測功能，缺乏融雪產(chǎn)流模型［4］，無法進(jìn)行水情的流域性預(yù)報，不能對水庫的梯級調(diào)度、發(fā)電精細(xì)化調(diào)度提供有力的保障。

2.4部分傳感器選取及設(shè)施安放不合理

由于新疆氣候的特殊性，冬季氣溫極低，河道除中間流速較快區(qū)域外可能全面封凍，而原系統(tǒng)中全部采用浮子式水位計，冬季運(yùn)行站觀測水位數(shù)據(jù)需要在浮子周圍安放加熱器，從而對人力和物力造成了大量的浪費(fèi)。如果使用雷達(dá)水位計，并將雷達(dá)探頭架設(shè)在冬季河面不結(jié)冰處即可較好地解決此問題。

其次原系統(tǒng)中測站將數(shù)據(jù)采集器安放在數(shù)米高的水位井上端，或者2～3m深的法拉第筒內(nèi)，極大地增加了檢修、維護(hù)的難度。水文站和部分條件較好的測站完全可選取箱式機(jī)箱懸掛在屋內(nèi)墻壁上。

3　系統(tǒng)改造現(xiàn)狀

3.1系統(tǒng)改造概況

根據(jù)該局已建、在建項(xiàng)目的需求，為進(jìn)一步提高水利、電力調(diào)度的現(xiàn)代化及自動化，進(jìn)行伊河水調(diào)自動化系統(tǒng)（替代原水情自動測報系統(tǒng)）建設(shè)工作。該系統(tǒng)于2015年5月起開始建設(shè)，預(yù)計2016年底完成全部基礎(chǔ)建設(shè)并開始試運(yùn)行。

3.2數(shù)據(jù)采集器的選取

新系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器采用ACS500微功耗數(shù)據(jù)采集器。該終端機(jī)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，完全滿足水情自動測報系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理的要求，主要性能包括:寬工作溫度范圍、極低的靜態(tài)功耗、強(qiáng)大的遠(yuǎn)程通信功能、方便的傳感器介入、豐富的本地/遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)與運(yùn)行模式等。

3.3測站改造現(xiàn)狀

目前已改造的測站包括原系統(tǒng)中的水文站和水位站，雨量站改造計劃于2016年完成。在改造中根據(jù)測站具體情況調(diào)整了終端機(jī)、傳感器的安放位置和傳感器的選取等［5］。

以改建的莫乎爾水文站為例:原系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器安放在高8m的水位井上，維修時工作人員須沿爬梯爬到8m處的水位井上部完成工作；并且選用了浮子式水位計，冬季運(yùn)行時需要將水位計安裝到冬季水位井內(nèi)，并在浮子周圍安裝加熱器防止結(jié)冰。而新系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)采集器安放至水文站觀測站房內(nèi)，方便維護(hù)、檢修等工作；增加雷達(dá)水位計，雷達(dá)探頭搭建在冬季河面不結(jié)冰處，更好地方便了冬季的運(yùn)行及觀測。

3.4通信方式調(diào)整

新系統(tǒng)采用的ACS500數(shù)據(jù)采集器，目前支持的信道包括:VHF、SMS、透明信道、GPRS MODEM、CDMA MODEM以及北斗。該系統(tǒng)采用雙信道傳輸方式，以GPRS MODEM為主信道，北斗為備用信道。極大地避免了新疆惡劣氣候?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，為精確、科學(xué)的調(diào)度提供了更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障。

GPRS無線傳輸裝置選用工業(yè)級低功耗DT4100 GPRS DTU。該產(chǎn)品具有極低的在線空閑功耗（小于2mA），只有目前市場主流產(chǎn)品的1/10～1/5，工作溫度范圍寬（-40～＋85℃），因此可以在極其惡劣的環(huán)境條件下應(yīng)用。北斗采用了國星終端，由于衛(wèi)星傳輸功率較大，所以為備用信道，當(dāng)GPRS傳輸不暢的情況下啟動。

3.5系統(tǒng)軟件的使用

3.5.1伊河水調(diào)自動化系統(tǒng)

目前該系統(tǒng)軟件為試用階段，主界面包括:系統(tǒng)信息、流域水情、實(shí)時監(jiān)測、報表系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢等功能。后期將逐步增加洪水預(yù)報、防洪調(diào)度、長短期發(fā)電計劃和數(shù)據(jù)整編與分析管理等功能。

3.5.2ACS500數(shù)據(jù)采集器調(diào)試軟件

ACS500數(shù)據(jù)采集器調(diào)試軟件主要包括:數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)信息、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)測試和增強(qiáng)功能。配置的參數(shù)分為總體參數(shù)、傳感器參數(shù)、遠(yuǎn)程通信參數(shù)3個部分。其中總體參數(shù)主要涉及定時工作間隔等和時間相關(guān)的一些參數(shù)；而傳感器參數(shù)則是包含傳感器接口定義、傳感器基值、測量間隔等和傳感器測量與處理相關(guān)的一些參數(shù)；遠(yuǎn)程通信參數(shù)則是包含通信設(shè)備類型、串口速率、通信協(xié)議等相關(guān)參數(shù)。

4　系統(tǒng)改造前景建議

a.建立與上游水庫的聯(lián)系機(jī)制，提高短期預(yù)報精度。

b.調(diào)整、優(yōu)化站網(wǎng)布設(shè)，增加地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）技術(shù)應(yīng)用，提高中長期水文預(yù)報精度。

伊河水調(diào)自動化系統(tǒng)測站主要為改建原恰甫其海水情自動測報系統(tǒng)測站，目前該站網(wǎng)只能較為精確地完成16h左右的短期水文預(yù)報，究其原因主要為缺少較高海拔的水文氣象資料，無法掌握融雪徑流變化規(guī)律，而融雪徑流的大小，主要取決于高海拔地區(qū)積雪量的多寡和融雪季節(jié)氣溫的高低。

以SRM冰雪融水徑流模型為例，日氣溫、日降水和流域積雪覆蓋率是模型的3個基本的輸入變量［6］。因此建議增加高海拔地區(qū)積雪、氣溫站，同時應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）技術(shù)收集高寒山區(qū)積雪水文特性、融雪消融規(guī)律，積累形成長系列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為建立融雪、融冰和土壤凍融過程的分布式徑流模型以及確定融雪徑流模型參數(shù)提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，從而提供較為精確的中長期水文預(yù)報。■

參考文獻(xiàn)

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DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.O16

Reconstruction of Xinjiang Qiafuqihaiwater situation automatic telemetry system

ZHANG Peng
（Xinjiang Ili River Basin DeveloPment and Construction Administration，Urumqi830000，China）

Abstract：In the paper，defects of software and hardware function in the origina1 te1emetry system as we11 as operation defects of u1trashort wave transmission mode are ana1yzed according to operation and management experience of origina1 Qiapuqihaiwater situation automatic te1emetry system for 11 years.Construction and operation status of new te1emetry system after reconstruction are overviewed，and reconstruction suggestions are proposed.

Key words：Qiafuqihai；water condition te1emetry system；system reconstruction

中圖分類號：TV123

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1005-4774（2016）02-0058-03