XX江XX水庫水情自動測報系統實施方案武漢XX科技有限公司編制2012年8月30日目錄第1章系統簡介111系統介紹112系統構架1121現場部分2122中心工作站313預報系統模型及分析方法選擇3第2章系統功能和性能521系統功能5211采集功能5212存儲功能5213數據通訊功能6214管理功能6215自檢功能6216防雷抗干擾功能622系統性能7221先進性7222可靠性7223兼容性9224可擴充性9225易維修性9226經濟性9第3章系統設計依據和原則1031系統設計1032系統設計依據1033系統設計原則11第4章監測項目和測點布置12第5章設備選型及安裝方案1351監測設備選型13511水位傳感器13512雨量傳感器13513電源部分14514遙測終端RTU16515避雷器1752監測設備安裝方案18521電臺的安裝及調試18522雨量傳感器的安裝19523水位計的安裝及調試19534水情遙測終端的安裝2053避雷系統26第6章水情自動預報軟件設計2761項目總體方案及實現目標2762總體構成及子系統29621系統總體構成29622專業功能3363信息輸入模塊33631系統結構方案33632水雨情遙測數據鏡像34633水雨情數據查詢修改34634氣象預報信息錄入36635水庫基本信息查詢修改36636預報參數查詢修改37637工作內容及實施策略3764水雨情查詢模塊37641實時監視38642圖形基本操作38643數據查詢操作39645雨量圖形查詢42646水情圖形查詢45647水雨情報表查詢45648工作內容及實施策略4665實時洪水預報模塊47651系統結構方案47652自動滾動預報48653入庫洪峰水位經驗預報48654半分布式新安江模型預報49655河道洪水預報51656入庫實時預報模型51657預報洪水分析53658預報方案評價53659工作內容及實施策略5566預報成果管理與輸出模塊56661預報結果維護56662預報成果保存與查詢57663預報成果網頁查詢57664預報成果上傳58665工作內容及實施策略59第7章項目預算60第1章系統簡介11系統介紹XX江XX水庫水情自動測報系統根據設計要求，在河道兩旁建設2個水位觀測站、1個雨量觀測點，選用已建設好的20個雨量監測站點，使用無線數傳電臺傳輸方式，與XX江XX水庫管理所信息中心連接起來，完成對XX江XX水庫水情的自動監測，并采用是以新安江三水源模型為基礎的降雨徑流自動預報為主的水情自動預報系統，供管理者決策。建成后的系統可快速地對所轄范圍內各類報汛站的水雨情信息進行傳送，能夠快速收集、檢查、糾錯，能夠自動進行標準化處理，經處理后的水雨情信息能夠自動轉發目標地點。本水情監測預警系統儀器設備精良，技術先進，結構簡單，運行靈活，造價合理，維護方便。系統應用先進的技術和設備，實現雨量水位自動測量、數據長期固態存儲、自動進行數據傳輸，為各級防汛指揮部門提供準確、及時的實時雨、水情信息，為防汛調度決策和抗洪搶險、救災指揮提供科學依據，滿足XX江XX水庫科學調度的需要。建成后的水雨情自動監測系統將具備以下功能（1）5分鐘將所有報汛站的雨水情信息準確傳到分中心；（2）向XX江XX水庫管理所信息中心發送水情信息；（3）水情分中心遠程下載端站存儲的資料；（4）隨時召測當時的水位信息和能按一定條件重復報送雨量信息；（5）在水雨情中心檢測端站儀器工作情況和調校工作參數；（6）端站具有人工置數功能；（7）系統統一授時；（8）系統節能環保，作業穩定，安全可靠；（9）系統擴展性好。12系統構架本水情監測系統按照位置分布可分為兩大部分，一是中心工作站，二是現場部分。中心站分為智能監控終端CCU和網絡設備組成?，F場部分按照功能又可細分為檢測執行機構和數據終端RTU兩部分。檢測執行機構繼續分為檢測部分和執行部分數據終端RTU繼續分為數據輸入輸出模塊、數據通訊部分、電源部分三個部分見現場部分功能結構框圖圖11系統總體構架圖圖12現場部分功能結構框圖121現場部分1211檢測執行機構分為檢測機構現場儀表和執行機構兩部分。1現場儀表完成監測過程的第一步,把被測降雨量、水位物理參量信號轉化成電信號的過程,轉化成的電量號被數據輸入輸出模塊采集到,在數據輸入輸出模塊內部轉化成數字信號以便進行進一步處理。2執行機構完成控制過程的最后一步,根據數據輸入輸出模塊輸出的電信號執行相應的動作。1212數據終端RTU數據終端RTU分為數據輸入輸出模塊、數據通訊部分、電源部分三個部分1數據輸入輸出I/O模塊數據終端的核心部分,主要有三個功能一是把現場儀表輸入的電信號轉化成數字信息,并把這些數字信息傳送到監控中心的計算機中；二是把監控中心計算機發送來的控制信息轉化成相應的電信號,輸送到執行機構,以完成控制過程；三是數據通訊功能,完成和上位機或其它設備的數據通訊。2數據通訊部分數據輸入輸出I/O模塊和監控中心的數據傳輸通道,分有線和無線方式。3電源部分為數據輸入輸出模塊、電臺、調制解調器、儀表等提供直流電源。常用的直流電源有5V、12V、138V、24V幾種電臺基本采用138V電源,儀表常采用24V電源。電源部分對整個RTU工作的穩定性有重大影響,所以必須充分做好系統電源配置分析。122中心工作站中心工作站的主要硬件設備有計算機、通訊主機、打印機等必需的設備計算機用來運行監控系統軟件常稱作上位機軟件,即可以用PC微機,也可以用工控計算機,還可以把多臺計算機組成計算機網絡,實現數據共享。通訊主臺用來和監控系統的各個數據終端RTU進行數據通訊,它包括電源、無線調制解調器、電臺、饋線、全向天線等。此外,還有模擬屏、投影儀、多屏卡、分頻卡、觸摸屏等可選部件,可根據實際需要選用。根據設計要求，系統接入無線發布平臺，將監測數據發送到各管理者的移動終端。13預報系統模型及分析方法選擇本次XX水庫水情預報系統方案思路以XX水庫降雨徑流關系曲線與單位線匯流API模型）為基礎，結合新安江三水源模型理論與應用（洪水預報）對XX水庫的降雨徑流預報進行研究與分析，建立適合當前流域特性的降雨徑流與洪水預報模型及軟件。方案的主要構想按XX水庫流量分級分“斷”提供不同的預報方法，根據不同斷面（筱溪、柘溪）制定更加詳細的不同降雨特性的降雨徑流相關圖表；制作分斷面的單位線匯流模型，對XX水庫斷面的單位線進行分類整理修正，分析出符合當前流域匯流方式的各類單位線，制定3小時時段單位線，新分析出的單位線應對降雨的主要區域劃分具有明確的可判斷性；入庫洪水的傳播應以紫平鋪水庫下泄流量考慮梯級電站對洪水演進的影響與庫區的匯流進行按不同的洪水傳播時間進行組合預報入庫流量；按旬分析得出流域的產流系數；建立符合流域氣象預報模式的降雨徑流預報軟件；提供符合相關標準的XX水庫水文資料整編模板與軟件，并提出XX水庫歷年水文資料的整編報告。分析水庫流域內水庫對XX水庫徑流預報的影響，并提出考慮這樣影響的預報模型。武漢XX科技有限公司技術人員曾參與了國家水情測報規范的編制工作，參與了水情信息傳輸與分析處理軟件的開發工作，借鑒了了南京水利水文自動研究所、長江水利委員會水文水資源研究所、中國水利科學研究院等水情信息傳輸與處理軟件的優點，在此基礎上進行了深入細致的研發工作，開發出了獨具特色的水情信息傳輸分析軟件系統，該軟件系統具有功能完善、穩定可靠、界面友好、實時性好、通用性好、擴展性好等優點。第2章系統功能和性能21系統功能211采集功能1中央控制方式由監控主機發出命令，測控裝置接收命令、完成規定的測量，測量完畢將數據暫存，并根據命令將測量數據傳送至監控主機內存儲；2自動控制方式由各臺測控裝置自動按設定的時間和方式進行數據采集，并將所測數據暫存，同時傳送至監控主機內存儲。3特殊條件下自動控制方式在汛期或其它特殊情況下，電源和通訊完全中斷,各測控裝置能依靠自備電源繼續進行自動化巡測，如每天巡測2次可維持運行一周，所有測值全部自動存儲，等待故障修復后提取。監測數據的采集方式有自動測量、巡回測量、定時測量、人工測量。采集周期根據工程要求，運行人員可在監控主機或信息管理主機上設定或修改監測周期。監控主機對RTU傳輸來的原始測值自動進行數據處理，若采集的數據越限將自動報警。（1）實時數據采集及傳輸水情自動測報站實時自動采集數據并通過無線信道發送出去；（2）自適應數據采集可現地設置RTU的監測參數起報標準；（4）具備超限報警功能和自檢功能，設備定時自檢，并將設備工作狀態發送出去；（5）設備功耗低，采用蓄電池組和太陽能電池板浮充方式長期工作，在連續陰雨15天以上時仍能有效的工作；（6）設備能在惡劣的天氣環境下和無人職守情況下正常運行，數據采集端可靠性MTBF大于10000小時。212存儲功能系統所有實測數據分三級存儲測控裝置可暫存所測數據，存儲容量為128KB，存滿后自動覆蓋；監控主機接受所有測控裝置的監測數據，自動檢驗，對超差數據自動報警，檢驗后的數據存入數據庫中；合格監測數據包括人工監測數據和巡視檢查信息全部存入信息管理系統數據庫中，可存檔或進一步處理。系統可對接收數據庫的數據信息進行重新組織，自動刪除接收數據庫里的冗余和不合理數據、提取接收數據庫里的特征數據并加以處理，使之成為能正確反映監測區域的水位、雨量等水情要素變化過程的數據。213數據通訊功能信息中心站可對現地測控裝置的遠程控制功能；通過有線、光纜、電話線、微波、無線、寬帶網等與上級管理部門的計算機之間通訊，實現遠程監控，也可與局域網聯網，實現資源共享。無線RTU采用MC39I內核，基于移動通信網絡，與數據中心接口設備一起提供透明數據傳輸通道，組成用戶專用數據網絡。定時向中心發送數據根據事先設置的發送數據間隔向數據業務中心發送水情數據和接收命令數據，數據收發完畢，自動斷線。當有用戶數據傳輸時，立刻發起連接當有用戶數據傳輸時，連接移動數據通信網絡并登錄數據業務中心，傳輸數據并等待回執和命令，然后自動下線。214管理功能監控主機有監測數據的一般管理能力，并有信號超限報警功能。信息管理主機作為系統的綜合信息管理中心，具有在線監測、數據庫管理、測點管理、安全管理、系統管理等。包括數據的人工/自動采集、測值的離線處理、工程檔案資料、報表制作、圖形制作、瀏覽器、輔助工具、幫助系統等內容。215自檢功能系統具有自檢功能，可對測控裝置內的數據存儲器、CPU、時鐘、供電狀況、電池電壓和測量電路進行自檢，監控主機和信管主機可顯示狀態信息，以便及時維護系統。216防雷抗干擾功能在系統的供電線路、傳感器到測控裝置的入口、通訊線路及計算機房等重要部位均設有防雷設備，采取三級防雷保護措施，確保系統在雷擊和電源波動等情況下能正常工作。電源和通訊線路可防1500W雷電感應，傳感器輸入口可防600W雷電感應。22系統性能武漢XX科技有限公司開發的具有自主知識產權的水雨情自動監測信息系統能夠完成對流域內降雨和水位的自動監測、整編、分析、預報工作。流域水雨情自動監測系統總體功能是自動采集、傳輸和處理實時水雨情數據，及時了解流域水雨情實況，提高河道信息測報水平、實現水情測報自動化、資料整編電算化。其具體性能如下（1）信息中心站接收所有18個遙測雨量、水位站數據資料的時間不超過5分鐘，并預留未來20個采集站點數據資料的系統冗余；（2）執行一次區域自動測報站數據采集并完成數據傳輸、處理、入庫的時間不超過15分鐘；（3）工作方式自報方式；（4）可自動采集水位和降水數據，定時、適時地傳輸數據；（5）各項設備要符合結構簡單、可靠、低功耗的原則，所有自動測報站都能在無人值守的條件下工作；（6）能長期地、特別是在暴雨洪水等惡劣天氣條件下可靠地工作，應避免因中心站出現故障而丟失成片的水情數據；（7）數據超限告警及設備故障告警；（8）通信暢通率應大于98，系統誤碼率不大于1105；（9）能與其它有關的計算機網絡系統進行數據通信；（10）系統MTBF大于10000小時；（11）具有可靠的防雷措施；221先進性武漢XX科技有限公司自主研發的水雨情自動監測系統，同國際上的幾種先進產品如美國的GEOMATION2300系統，SINCO的IDA系統，意大利的GPDAS系統是相當的，系統功能、技術性能和總體結構都很接近，且在中國各水庫、流域管理機構應用時更具有優越性，更適應中國的監測儀器。如在差動電阻式儀器測量方面采用了消除導線電阻及芯線電阻變差影響的五芯測量技術，這項性能優于國外系統。222可靠性武漢XX科技有限公司的水雨情自動監測系統在研制和生產過程中特別注意提高系統可靠性。和國內現有水雨情自動監測系統比較，XX水雨情自動監測系統處于領先地位，表現在下述方面（1）系統具有總體結構上的優越性，因測量、控制和數據儲存等重要功能均分散到每一臺RTU上，由若干臺RTU組成系統。當單臺或少數測控裝置發生故障時，只有與發生故障的測控裝置連接的監測儀器不能測量，整個系統并不會停測。系統的數據總線中通訊和數據傳輸均為數字量，不僅對當地網絡要求較低而且抗干擾能力特強系統在數據總線上又設置了防雷保護盒過流保護器及其他保護措施，因此使系統的可靠性大大提高。（2）系統具有功能上的優越性，系統不僅有中央控制功能，即由前方的監控主機發出數據采集命令進行全系統的巡測或選測，而且有自動控制功能，即由數據采集網絡各節點上的測控裝置自動進行巡測且存儲、發送數據。在特別嚴重的運行情況下，例如特大洪水，廠房不能發電，電源中斷，總線破壞等，各RTU仍能在一周之內自動巡測和儲存數據，避免數據丟失，確保自動化采集的可靠性。（3）系統采取了多級備用措施，最大限度地保障監測數據的連續性。（4）系統能適應現場的工作環境，具有三級防雷、抗干擾措施，電源和通訊口可防1500W雷電感應，傳感器輸入口可防600W雷電感應，故具有足夠高的防雷、抗干擾性能，能長期可靠地穩定運行。（5）系統的電路板，經過防潮、防霉、防腐蝕處理。元器件經過老化篩選，出所前經過長時間系統考機，現場運行時可靠性已達浴盆曲線平穩階段，因此故障率低，壽命長。采用進口密封防潮機箱，設置了加熱驅濕器件，具有長壽命、耐低溫、抗干擾、抗潮濕的優良性能，可保證長期在水工環境中穩定運行。（6）系統設備的平均無故障工作時間MTBF不小于10000小時。（7）系統考核可按每周一次計算系統運行次數和數據采集次數傳感器和RTU測量通道故障影響的數據個數傳感器年運行的監測數據個數和的2。RTU和監控主機故障引起的缺失監測數據個數RTU和監控主機年運行監測數據個數和的2。（8）數據采集系統測得的監測數據準確可靠，系統的監測精度滿足以下要求人工測量和自動化測量的絕對誤差）（人工自動22超差數據5。223兼容性本系統RTU可接入各類監測儀器傳感器，即步進式、差阻式、振弦式、電感式、電容式、差動變壓器式、可變電阻式、浮子式以及輸出標準信號電壓、電流、頻率的傳感器，基本上兼容了我國所用的各類國內外監測儀器，對于個別尚未接入的品種也可根據用戶選擇采取的軟硬件接口或變送器予以接入。在這一方面，本系統兼容性優于國外系統。例如國外系統不能接入五芯差阻式儀器，本系統不僅可接四芯差阻式儀器，還可接入五芯差阻式儀器。又如進口振弦式儀器的激振電壓為5V，而國內振弦式儀器的激振電壓高達160180V，本系統均可接入測量，這是國內現有其他振弦式儀器的測量儀表或測量裝置所做不到的。224可擴充性系統采用現場數據總線或其他通訊方式將各測控裝置連成總線拓撲，便于擴展和分期實施，在系統擴展時不需要對已有系統進行改動或停測。由于同一RTU可接入各類監測儀器，因此只要延伸數據總線，增加測控裝置即可將系統擴大。當系統分期實施時，設計時對每期工程已預先劃分，后期工程將更加易于續建。225易維修性系統具有自檢自校功能，同時顯示故障信息，便于維護和修復。運行人員只要針對故障信息更換備用線路板或零配件即可恢復運行，一般故障修復時間不會超過半小時。對于運行人員無法修復的故障，我們維修人員到達現場恢復運行的時間不超過12小時。同時，我們將從遠傳監測數據了解系統運行情況，以便主動協助運行人員維護管理。226經濟性利用無線通信方式接入遙測雨量站，極大地降低了遙測雨量站建設成本。第3章系統設計依據和原則31系統設計根據測點設置，布置1個自動雨量站，2只水位計，選用已建設好的20個雨量監測站點。根據測量斷面的位置，考慮到系統的可靠性和經濟性以及儀器可達到的測量距離，各觀測點使用無線數傳電臺傳輸方式，并在信息中心內配置安裝無線傳輸模塊。信息中心配置監控主機1臺、管理主機1臺、UPS1臺、穩壓電源1臺，管理主機內安裝信息管理軟件及數據分析軟件，監控主機內安裝數據采集軟件。32系統設計依據XX江XX水庫水情自動測報系統設計依據主要有防洪標準GB5020194；水利水電工程等級劃分及洪水標準SL2522000；水文情報預報規范SL2502000；水文自動測報系統技術規范SL612003；水文自動測報系統設備遙測終端機（SLT1801996）；水文基礎設施建設及技術裝備標準（SL2762002）；水利水電工程自動測報系統設計規范（DL/T50511996）；水工建筑物測流規范（SL2092）；通信技術導則；中華人民共和國國家標準（UPC/G13）；計算機站場地技術條件（GB288788）；計算機站場地安全要求（GB936188）；電子計算機系統安全要求規范；國際電氣電子工程師協會標準（IEEE）；國際電工委員會標準（IEC）；中華人民共和國產品質量法；全國水利信息化規劃綱要；國家防汛抗旱指揮系統工程總體設計報告；國家防汛抗旱指揮系統工程計算機網絡系統設計指導書。33系統設計原則XX江XX水庫水情自動測報系統設計中遵循下列原則（1）雨水情自動測報系統要滿足上述兩個行業標準的技術要求。（2）充分考慮原工程特點，選擇必要的監測項目和測點。監測點的布置，既要保證監測點的位置具有代表性，又要體現其特殊性。（3）全面、準確地反映河道工作性態，及時發現異常跡象，有效地監視河道安全，為運行管理提供可靠的資料，滿足河道現代化管理的需要。（4）監測系統的設計和選型，既要先進又要實用。在滿足安全監測要求的前提下力求經濟合理。（5）配置相應的軟件，實現河道安全監測數據的自動整理和分析。第4章監測項目和測點布置根據XX壩址以上水文特性和現有資料條件，初步擬定XX水文預報方案以紫坪鋪水庫下泄流量為控制，區間以降雨徑流預報方案為主，方案的編制可對現有的產匯流模型深入研究后確定。XX江干流彭山水文站以上，由紫坪鋪水庫水情自動測報系統及相應測站作出彭山水文站測報方案，彭山洪水由紫坪鋪水庫下泄洪水過程與彭山紫坪鋪區間洪水迭加。彭山水文站以上流域內有水文氣象部門所設雨量站130余處。這些站觀測年限多在30年以上，基本上能反映全流域的氣象特征。本次XX航電樞紐站網規劃主要考慮施工及運行需要，根據預報方案設想，在充分利用現有站網的基礎上，規劃布設有代表性的水（雨）情測報控制站。施工期初步擬定站網布設如下1）水文、水位站系統內設置XX江干流紫坪鋪、彭山2個水文站和XX航電樞紐壩上水位站；彭山紫坪鋪區間面積7997KM2，區間來水較大，南河增設1個控制性水文站。2）雨量站布站時，按充分利用現有站點、暴雨中心比其它地區密、地形變化復雜地區比其它地區密的原則，在編制區間洪水預報方案時，本次初步選定安德鋪、陴縣、溫江、龍泉驛、雙流、正興、鉆洞子、萬家場、元通、雙河場、和平、新新場、大邑、麻子壩、水口、夾關、新津、仰溪、浦江、唐場、搽耳巖20個雨量站作為雨量遙測站，均為現有雨量站，暫不新增雨量站，單站平均控制400KM2集水面積。第5章設備選型及安裝方案為了實現XX江XX水庫水情自動測報系統要求，需在河道上安裝水位計和雨量計等監測儀器。根據水情測報技術標準和規范，結合XX水庫監測項目及該項目的設計原則，選定XX江XX水庫水情自動測報系統的數據采集端的儀器設備，現將有關儀器選型以及所選儀器的性能、技術指標說明如下。51監測設備選型511水位傳感器選用浮子水位計應用于庫前水位站,型號WFH2型細井式遙測水位計，生產許可證號XK341320018。符合以下要求1測量范圍04095M；2測量精度1CM；3水位變率100CM/MIN；4測量誤差（準確度）在全量程范圍內95測點的允許誤差為2CM，99測點的允許誤差為3CM；5輸出碼制格雷碼6工作環境溫度4060，濕度95。當前最常用的是WFH2型細井式遙測水位計，可測量天然水體水位的變化，適用于江河、湖泊、水庫、河口、渠道、船閘、地下水、大壩測壓管及各種水工建筑物處的水位測量。本儀器傳感部分的浮子直徑小、測井結構簡單，造價低廉，安裝方便。512雨量傳感器型號JDZ05型翻斗式遙測雨量計；生產許可證號XK341320023目前常用的雨量計為翻斗式遙測雨量計。其工作原理如下降水由環口控制面積，集水器回攏，通過進水漏斗進入翻斗，當計量到一定水量時，引起翻斗翻轉，磁鐵吸合（或釋放）干簧管，產生一個通斷信號，供遙測或記錄儀器使用。翻斗部件是本儀器的核心部件，經過專門工藝處理，使降水在斗內成浸潤狀態。底部小軸用鋼玉軸承支撐，使翻斗能靈活轉動。翻斗的傾斜角度可調節，并與翻斗的翻轉水量有關。JDZ05型翻斗式遙測雨量計的主要規格和技術參數1承雨口內徑200，外刃口角度452儀器分辨力05MM（JDZ051型）3降雨強度測量范圍0014MM/MIN（毫米分）4、可靠性MTBF40000小時；5、測量精度3（以儀器自身排水量為準）；6、輸出信號方式磁鋼干簧管式接點通斷信號7、接點工作次數1107次8、開關接點容量直流V12V，I120MA，輸出端絕緣電阻應不小于1M；導通電阻109、防堵塞傳感器有防堵、防蟲、防塵措施10、工作環境溫度106011、工作環境濕度98RH（40凝露）12、儀器體積直徑高為210MM610MM（不含底腳）13、儀器凈重4KG。513電源部分通過對現場所在地區供電質量、現場條件、建設成本及運行成本等因素確定采用太陽能電池或者改進型的不間斷供電器即UPS。采用目前最先進的單晶硅太陽能電池作為野外供電電源，其具有以下特點（1）光電轉換效率高，可靠性高。（2）先進的擴散技術，保證片內各處轉換效率的均勻性。（3）運用先進的PECVD成膜技術，在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜，顏色均勻美觀。（4）應用高品質的金屬漿料制作背場和電極，確保良好的導電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性。（5）高精度的絲網印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動焊接和激光切割。太陽能電池的封裝形式對太陽電池壽命具有決定性影響作用。本項目將采購硅凝膠滴膠封裝的太陽能電池，工作壽命可達10年。太陽能電池板型號日地12V10W生產廠家寧波太陽能電源廠。1技術特點電池片采用多晶硅片太陽電池尺寸125X125MM或103X103MM。電池的減反射膜為增強等離子化學氣相沉積的氮化硅膜，呈深藍色。電池的平均轉換效率在135以上。組件邊框組件邊框是由陽極氧化優質鋁合金邊框制成，其表面氧化鋁膜的厚度為25微米。組件邊框設有四組方便安裝的螺孔和一組接地孔，完全滿足國際權威機構認證要求。鋼化玻璃組件的表面玻璃采用了澳大利亞PILKINGTON公司的低鐵含鐵量低于002鋼化玻璃，其厚度為3MM，其大部分光波段的透光率大于92。封裝材料組件由國外進口的抗老化EVA乙烯醋酸乙烯聚物和耐候性好的優質TPT復合氟塑料膜材料層壓而成。接線盒組件的接線盒是根據目前國際市場并網發電的要求進行設計和制造的，采用了優質PP材料作為接線盒外殼和內絕緣材料，鍍銀銅質電極材料作為接線柱，并配置兩個旁路二極管以減少熱斑效應。接線盒具有很好的密封和防水性能。2主要規格和技術參數規格10W；材質單晶硅；封裝形式高透鋼化玻璃層壓；開路電壓21V；最佳工作電壓168V；短路電流08A；最佳工作電流06A。3配件充電控制器、支架及防護網柵。蓄電池型號65AH12V（水位站）、38AH（12V）（雨量站），生產廠家沈陽松下電池有限公司。其主要技術指標如下安全性能正常使用下無電解液漏出，無電池膨脹及破裂；放電性能放電電壓平穩，放電平臺平緩；耐震動性安全充電狀態的電池完全固定，以3MM的振幅，167HZ的頻率震動一小時，無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常；耐沖擊性完全充電狀態的電池從20CM高處自然落至1CM厚的硬木板上3次無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常；耐過放電性25攝氏度，完全充電狀態的電池進行定電阻放電3星期，恢復容量在75以上；耐充電性25攝氏度，完全充電狀態的電池01CA充電48小時，無漏液，無電池膨脹及破裂，開路電壓正常，容量維持率在95以上；耐大電流性完全充電狀態的電池2CA充電5分鐘或10AC放電5秒鐘。無導電部分熔斷，無外觀變形；不同溫度下的放電容量40時102，25時100，0時85，15時65。514遙測終端RTU采用內置式RTU終端,內含固態存儲儀、數傳儀、人工置數儀及GSM/GPRS通訊模塊能檢測信道和測站設備的工作狀態，發現故障時，能切換到備用信道上；能利用計算機局域網主動地將從測站接收到的實時水情轉發給分中心實時監控計算機；能長期存儲原始水情數據；向實時監控的計算機傳輸數據；以應答方式向指定測站提取原始數據的功能；具有向遙測終端機發布控制指令功能；能記錄接收到的測站終端發來數據的實際日期和時間；配有可編程時鐘，隨時調校時間；具有實現全網時間同步功能；有自動復位功能，軟件無法運行時，硬件可復位；配有調制解調器，完成接收和轉發功能；能對數據錯誤進行檢查，并能進行預處理和加時標。模塊內置于RTU，以GPRS為主要數據傳輸方式，并能與短信息文本傳輸方式進行切換。GPRS是通過路由管理來進行尋址和建立數據連接的，而GPRS的路由管理表現在以下3個方面移動終端發送數據的路由建立；移動終端接收數據的路由建立；以及移動終端處于漫游時數據路由的建立。應用GSM網絡進行數據傳輸從理論分析和實際應用都是切實可行的。就目前移動通信部門提供的服務而言，可分為兩種方式短消息（SMS），通過撥打終端號碼而獲取數據資料短消息；GPRS技術，核心是通過IP轉換技術進行數據傳輸。相比較下，采用GPRS技術更具優點和前瞻性，符合未來的通信發展方向。GPRS技術具有資源利用率高、傳輸速率高、接入時間短、支持IP協議和X25協議、永遠在線、按流量計費等特點。515避雷器本系統將安裝19個避雷器，其中1個安裝在中心工作站，另外18個安裝在各雨量站。武漢艾信科技有限公司將根據實際情況選型安裝適用方便、性能優越的避雷器。52監測設備安裝方案521電臺的安裝及調試522雨量傳感器的安裝1雨量傳感器安裝高度應為07M（從承雨口平面至觀測場地面距離）。為本地區觀測資料的連續性和可比性，北方地區也可沿用12M高度。2雨量傳感器安裝時，應用水平尺將承雨口校平。3雨量傳感器底座上三個地腳的安裝孔借3個M8地腳螺栓、螺母（或膨脹螺釘）將其固定在混凝土基座上?；袢胪林袧舛葢鼙ＷC儀器安裝牢固，在暴風雨中不發生抖動或傾斜。注在澆注地腳混凝土時，確保三個地腳螺栓等分120，且圓周直徑為236MM，能與儀器底座很好的配合，建議另購JDZ系列儀器地腳螺栓安裝固定架。安裝時地腳螺栓預先固定在架上，一起埋入混凝土中，地腳螺栓螺紋冒出混凝土約15MM。4調整調平螺帽，使圓水泡居中，儀器調平后，用M46賀柱頭螺釘將調平裝置鎖緊。5基座應有排水管道出口和電纜的通道，如需要收集排水量以監測系統的測量精度，應建造一個安放集水容器的小室（坑）。6信號輸出電纜為兩芯屏蔽線（A43VVT216/015話筒線）。7電纜從儀器底座的橡膠電纜護套穿進，在入口上方打結，以增加抗拉強度，避免接線拉脫。電纜兩芯電線分別剝長20MM，折半、絞成股，塞進接線中座中常用發信部件的兩接線孔，用螺釘緊固。8用手輕輕撥轉翻斗部件，檢查接受部分的信號是否正常。9按第八節所述進行人口給水檢定。10將承雨器部件筒身套在儀器基座上，供內六角扳手（S5）將三個M6滾花圓柱頭內六角螺釘鎖緊。至此，儀器安裝完畢。523水位計的安裝及調試本系列儀器采用小直徑浮子，可選用小直徑管材建造測井。典型安裝尺寸如圖所示。要求通風、隔熱、防雨，建于測井（懸井）上方。安裝水位儀的平臺高度約80厘米，平臺水平安置，傾斜度應小于5度。WEISR測井可以建于岸邊或沿水工建筑物倚墻建造，也可以建于水面（必須建造堅固支架和人行橋）。要求測井管材為鋼管或混凝土預應力管，內徑可為250MM。測井垂直度偏差用鉛墜測量，在低水位處最大偏差應小于1厘米。水位量程大，施工條件較差的場合可適當加大測井直徑，並切實保障在全量程內浮子、平衡錘與管壁保持一定距離。進水管直徑內徑應不小于測井直徑的1/10，否則易產生測井內水位滯后；亦不應大于測井直徑的1/5，以減少風浪及行船波涌使測井水位產生強烈的波動，造成儀器頻繁抖動。正常情況下，進水管內徑可選擇為20至40毫米為宜。設立在岸上的測井，進水管應低于最低水位以下15厘米，並保持一定的傾斜，以便于沖淤。在進水口處應設置保護樁、浮標、攔污網等。534水情遙測終端的安裝5341儀器結構和接插件的定義1、終端機的機殼為密封箱式結構，長、寬、高的尺寸分別為400MM，280MM，120MM。上蓋裝有密封橡膠條，蓋緊后密封性能很好。2、終端機的線路板尺寸為210MM150MM。所有元器件，按鍵和LCD顯示器都排在線路板上。線路板單獨調試好后，安裝固定在機殼內的面板下。面板上開有LCD顯示器及按鍵的窗口，以便操作和讀數。3、線路板的結構示意圖4、機殼后側面板示意圖水位雨量電源天線5、接插件引腳定義（1）線路板上的J2DB9引腳定義DB9引腳號123456789定義PTTMIC解調入控0V地控12V控雙工臺12V入此連線是直接從電臺內部的對應位置上引出的，產品出廠時已連接好。（2）電臺或發射機是直接安裝固定在終端機機殼內的底座上。電臺的二根電源線是焊在終端機側面板的電源插座上的，電臺的高頻插頭座是通過機殼上的L16KF5高頻插頭座轉接，再與室外的天饋線連接的。（3）終端機的電源接口插件為CX16Z5FM1五芯插頭座，引腳定義如下電源插頭座引腳號12345電臺電源線紅線黑線定義12V地LCD132DB9電臺接插件功能按鍵水位、雨量接插件LCD顯示器窗口（4）終端機的雨量接口接插件為CX16Z5FG1五芯插頭座，引腳定義如下雨量插頭座引腳號12345XS1引腳號1516定義信號地（5）終端機的水位接口接插件為X24K19P十九芯插頭座，引腳定義如下表1接12位格雷碼編碼器引腳定義水位插頭座引腳號12345678910111219XS1引腳號1234567891011121920定義20212223242526272829210211地表2接BCD碼水位計的引腳定義水位插頭座引腳號1234567891011121319XS1引腳號123456789101112131920“1”“2”“4”“8”“1”“2”“4”“8”“1”“2”“4”“8”“1”定義個位十位百位千位地5342操作使用方法面板功能鍵的使用（1）顯示站號、雨量、水位值按左邊按鍵（即1號鍵），可以依次顯示本站的站號，雨量，水位。每按一次，顯示內容更換一次。例如站號04水位3026CM雨量5165MM（2）發送開中繼命令，關中繼命令。第一次按中間鍵（即2號鍵），終端機即發送出開中繼命令，并在顯示器上顯示出發送的數據格式內容。第二次按中間鍵，終端機即發送出關中繼命令，并在顯示器上顯示出發送的數據格式內容。注若第一次按開中繼后，五分鐘內不按第二次鍵關中繼。則中間鍵的定義內容又回到初值狀態。（3）發送本站數據任何時侯按右邊鍵（即3號鍵），終端機即采集本站的水文信息并發送出去，同時在顯示器上顯示出發送的數據格式內容。（4）參數設置同時按1號鍵和3號鍵，終端機即進入參數設置狀態，顯示器提示請輸密碼若輸入的密碼正確后，設置的內容依次為站號采樣間隔分上電延時MS中繼上限地址測站類型雨量分辨率MM定時間隔小時雨量分辨率05MM雨量分辨率10MM設置完成中繼下限地址測站類型01雨測站類型02雨水測站類型05應答測站類型04中雨測站類型03中繼修改幀頭否修改幀頭是請輸入幀頭密碼雨水幀頭EBEB雨量幀頭F2F2人工幀頭DADA前導延時MS設置完成設置完成進入設置菜單后2號鍵為增加鍵，每按一次2號鍵，數字增加1個；3號鍵是移位鍵，每按一次3號鍵，光標向右移一位；1號鍵為換檔鍵，按1號鍵，設置內容轉換到下一個項目內容。終端機參數設置的范圍作了以下規定站號099（必要時用十六進制碼0FF）設置雨量09999MM上電延時04900MS（以100MS為最小單位增減）采樣間隔059分定時間隔024小時（超過24小時，以24小時間隔計算）雨量分辨率10MM05MM（二種分辨率選一種）測站類型0105（01雨，即雨量自報站；02雨水，即雨量水位自報站；03中繼，即再生中繼站；04中雨，即再生中繼兼雨量水位站；05應答，即應答站）。中繼上限地址099（必要為0FF）中繼下限地址098（必要為0FE）（5）人工置數同時按1號鍵和2號鍵，終端機進入人工置數狀態，這時顯示器顯示出上一次置入的人工置數，并且光標在第四個字節的高位上閃動。第一、二個字節為DA，DA是人工置數的數據格式的幀頭，第三個字節為站號，因此這前三個字節是不需要重新置入的。進入人工置數菜單后，2號鍵為增加鍵，3號鍵為移位鍵，按一次移位鍵，光標向右邊移一位，1號鍵為人工置數的發送鍵，按一次1號鍵，即把顯示器上已置入的人工置數發送出去了。因此當人工置數鍵入后，要檢查一遍，若發現錯誤，可用移位鍵3號鍵和增加鍵2號鍵來修改數據，只有確認人工置數沒有錯誤后，才按1號鍵發送出去。發送完畢，終端機回到初始狀態。（6）通話工作在自報方式上的測站，平時電臺是處于斷電狀態，如果需要通話，可同時按一下2號鍵和3號鍵，則終端機會自動給電臺上電工作5分鐘，這時可以用話筒與中心站通話，若超過五分鐘限時，終端機又自動切斷電臺的電源，使測站設備回到初始狀態。53避雷系統防雷系統包括避雷針、引下線及接地地網。天線、站房等位于避雷針45角以下的安全區內，地網接地電阻達到4指標。如采用VHF通信信道的應安裝同軸避雷器。室外信號傳輸電纜均采用屏蔽電纜，電纜用50的鍍鋅管套護，采用溝埋方式，防止數據信號線引雷。信號線纜與RTU設備連接端應安裝信號避雷器。第6章水情自動預報軟件設計61項目總體方案及實現目標柘溪流域水文預報模型軟件研制項目是一個集計算機技術、網絡技術、衛星通信技術、圖形圖像技術、電視監控技術、數據庫技術、地理信息技術、決策分析和信息處理技術等為一體的先進、高效、應急結合的綜合指揮中心，必須采用先進的信息處理技術和現代管理手段，充分發揮信息共享、綜合利用和聯網運行的作用，實現對水情的分析判斷、處理和反應，能夠為指揮領導和參與指揮的業務人員和專家，提供各種通訊和信息服務，提供決策依據和分析手段，能及時、有效地調集各種資源，實施水文預報、水情控制，用最有效的控制手段和小的資源投入，最大化水庫綜合效益。漢陽水庫水情預報模型軟件系統通信平臺、信息采集處理平臺、地理信息平臺、信息發布和綜合查詢、指揮輔助決策支持、指揮臺、大屏幕投影系統等組成。初步形成了從前端信息采集、處理、信息反饋，從被動語音接收到利用指揮中心信息為一線水電站和其他相關機構提供信息查詢服務的信息指揮系統。1形成一個覆蓋漢陽水庫水情預報遙測預報系統工程的信息化網絡，實現水調信息的采集、傳輸、存儲、處理、分析、預案確定及啟動全過程的信息化、自動化和網絡化。2形成一套包括實時準確監測、科學合理預測、及時有效發布和動態反饋評估功能的層次結構群決策體系，在高效、科學、合理三方面，實現對預報過程處理的決策支持，確保流域的防洪安全。系統實現具體目標包括基于水庫水文預報相關業務、邏輯實現、數據、標識、文檔等，建立標準化設計規范，各子系統遵循已完成的相應標準來設計、實施；建立有效的水庫水文預報綜合平臺，集成、改造現有業務功能，根據實際情況，增加部分業務功能。漢陽水庫水情預報模型軟件應該滿足相關規程規范要求，達到實用化驗收標準；應有效提高水情信息傳輸的可靠度和暢通率，提高水庫水文預報的自動化水平，提高水庫運行的經濟效益和社會效益；應提高洪水預報的準確性，為水庫安全運行會商決策提供依據；應充分滿足單位管理及信息化建設對水庫水文預報的要求，滿足電力市場建設對水庫水文預報的要求。系統在現有水文站網的基礎上經過分析論證，根據水文預報的要求，選擇增加適當的水文遙測站水文站、水位站、雨量站，實現雨量、水位信息的自動采集和傳輸。系統應在總體上達到水庫水文預報領域內的國內先進水平，在保證可靠性的前提下，盡可能采用當今最先進的技術和設備。系統應具有開放性、兼容性和可擴充性。系統應成為集水情信息采集、傳輸、處理，水文預報，氣象預報等于一體的自動化的水庫水文預報系統，為水庫水文預報實現自動化提供范例。建立完善的數據庫管理系統，貯備完整的數據、信息。數據庫能提供多功能的查詢和統計功能，并具有可維護性、可擴充性和開放性。采用先進、高速、高可靠性的網絡結構建設水庫水文預報自動化系統計算機網絡。形成與上級防汛部門，上級水調部門自動化系統及相關業務部門的信息交換機制，并建立對外通信子系統的軟件接口。62總體構成及子系統621系統總體構成綜合決策會商（應用服務、水文預報）應用系統應用服務平臺信息錄入水雨情查詢日流量預報1、3、6H預報預報決策數據發布數據存儲與管理基礎設施數據傳輸數據采集標準體系、技術支持政策法規、組織領導圖61系統總體結構圖如圖61所示，系統在基礎設施基礎上開展應用服務和專業服務，最終實現水調等業務功能，為決策會商提供技術支撐。預報系統實現的功能如下A自動進行逐時段滾動預報；B人工數據編輯預報；C支持對歷史某時段進行模擬預報計算；D對流域分區，并支持用戶輸入各分區預估雨量進行預報計算；E提供簡單便捷的人機交互界面，允許用戶對預報模型、河道傳播時間、單位線、雨強判斷等相關預報的關鍵因子進行人為干預；F實時預報、預估雨量預報及次洪預報成果查詢，并支持成果圖表的打印輸出及文件導出；G進行洪水預報模型參數查詢、優選；采用DEDNM模型生成流域產匯流單元和水系；H按預報模型要求進行數據處理；I洪水要素統計及預報精度分析（該次洪水最大、最小流量，洪水歷時時間，洪水總量、洪水頻率）等，并提供按時進行水文要素分析統計與查詢功能。J可實現通過上游水文站實時流量對上游斷面的洪水和入庫洪水的預報進行校正功能；K能進行結合氣象預報成果進行流域假想降雨預報功能；L實現人工輸入下游區間流量后進行補償調度功能；系統的功能模塊1實時數據處理；2洪水預報計算；3預報結果輸出；4預報模型管理；5系統管理；6系統集成。預報數據的存儲預報結果應有自動存入柘溪現有的水庫預報系統數據庫中的功能，以便水庫預報其它功能的調用與處理；其數據的存儲應完全符合柘溪水庫預報系統的格式。人機交互界面人機界面是系統為用戶服務的窗口，它在很大程度上決定系統的實用性、易用性、用戶友好性和用戶使用系統的態度和積極性。一個好的應用系統必須有好的人機界面。同時，把現行軟件技術所能提供的界面形式與防洪預報業務技術有機結合將是本系統提供好的人機界面的關鍵所在。（1）數據輸入界面數據輸入界面是系統的一個重要組成部分。數據輸入界面的目標是盡量簡化用戶的工作，并盡可能地減少輸入的出錯率。因此，在設計時將考慮盡量減少用戶的記憶負擔，使界面具有預見性和一致性，防止用戶輸入出錯，并盡可能增加數據自動輸入。數據輸入對話設計將考慮這樣一些原則，即確認輸入。只有當用戶按下輸入的確認鍵時，才確認輸入。交互動作。在表項之間移動時采用TAB鍵或回車鍵來進行控制。明確取消。如果用戶中斷了一個輸入序列，已經輸入的數據不要立即丟棄。確認刪除。為避免錯誤的刪除動作可能造成的損失，在鍵入刪除命令后，必須進行特別的確認，然后才執行刪除操作。提供反饋。若一個屏幕上可容納若干輸入內容，可將用戶先前輸入的內容仍保留在屏幕上，以便用戶能夠隨時察看，明確下一步應做的操作。允許編輯。在一個文件輸入過程中或輸入完畢后，允許用戶對其進行編輯，以修改他們正在輸入或是先前輸入的數據。提示輸入的范圍。提示用戶有效輸入的范圍。（2）預報因子交互界面模型參數修正。系統默認對預報模型的參數作出率定，但隨著洪水資料的豐富，預報模型參數將可能調整，用戶在進行操作計算時，可以根據實際經驗和實時的水雨情狀況做出判斷，修改模型參數。單位線修正。由于受到實時水雨情和前期雨量的影響，流域在不同情況下的單位線也有所不同，用戶可根據總結出的實際經驗來人工選擇或局部修正。河道傳播時間修正。洪水在河道的傳播時間與分區域的降雨強度、水庫的實時水位、洪峰的大小等有著很大關系，系統在計算初始會進行判別，但用戶也可以通過界面根據總結的經驗進行判斷并修正。前期影響雨量修正。流域的前期影響雨量對流域的產匯流條件有很大的影響，因此是影響預報精度的一個重要因子，用戶可以在界面上對該因子進行修改，以期得到更符合客觀現狀的流域土壤墑情。其它因子修正。（3）數據輸出顯示界面數據輸出顯示界面是系統的重要組成部分，在進行數據輸出顯示設計時，將和用戶充分交流，根據用戶的工作習慣和要求，合理安排屏幕顯示信息的畫面。選擇顯示內容將考慮只顯示必需的數據，與用戶需求無直接關系的省略，用戶可通過按鈕調出。顯示數據與用戶處理任務有關。在一個顯示屏幕上的數據量不超過整個屏幕面積的三分之一。安排顯示結構將考慮按照目標或屬性等要求來進行數據分組。按照有益于用戶使用的原則來安排數據。根據一個或多個關鍵因素將數據分類，然后列表組織數據。屏幕布局將考慮應盡量少使用代碼和縮寫。如果安排了若干個顯示畫面，將建立統一的顯示格式。提供明了的標題、欄題以及其它提示信息。遵循用戶的工作習慣。（4）控制界面設計控制界面的主要功能在于為用戶提供能夠很容易地控制系統運行的能力?？刂平缑娴挠猛居袃蓚€方面的內容一是通過控制對話使用戶能夠訪問系統；二是通過用戶與系統間的對話來控制系統功能的選擇，實現一個具體的功能。只有設置了這樣的控制界面，用戶才有能力按照其決策思路與習慣的工作模式來控制系統的運行。控制界面的主要方式有用控制對話選擇操作命令。用菜單界面進行控制。用功能鍵定義操作命令。用圖標表示對象或命令。5）GIS應用及圖形化方案輔助顯示功能，流域3D模擬圖、流域降雨等值線圖；計算結果的顯示將以高度提純的、直觀的、圖形化的形式進行。并在地理信息系統支持下，實現流域空間實時雨量分布、河道控制站流量、水庫水位、入庫流量、出庫流量的滾動模擬顯示。界面的演示，將實現動態化，并具有放大、縮小等GIS功能。622專業功能漢陽水庫水情預報模型軟件研制信息服務專用庫日流量預報幫助網絡庫向上級傳數據預報庫歷史庫工情庫實時庫遙測庫方案評價業務管理1、3、6H洪水預報會商決策圖62柘溪流域水文預報模型軟件專業功能組織結構圖柘溪流域水文預報模型軟件專業功能組織結構如圖62所示，在雨水情自動遙測系統的支持下，軟件以數據庫為核心，通過人機交互實現信息服務、短期水文預報、方案評價、業務管理、幫助等功能。數據庫又分為網絡數據庫與專用數據庫網絡數據庫