鬧德海水庫水情自動測報系統改造研究

岳楊

（遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

鬧德海水庫水情自動測報系統改造研究

岳楊

（遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

文章在分析鬧德海水庫水情系統現狀的基礎上，提出改建規模、方法及增加設備數量和配置方案。最終新增加 7 個雨量站，1 個阜新市中心站，原 3 個水文站增加 3 個水位遙測。設計建立通訊網絡，計算新增加站點的路徑傳輸損耗，結果滿足通訊要求。根據相關規范，確定遙測電臺的工作頻率。

水情自動報測；通信組網；遙測站

1 水情系統現狀

鬧德海水庫原有水情自動測報系統，由9個雨量站、4 個水文站、1 個中繼站、1 個中心站組成。所有測站數據都經過阿其馬山中繼站將數據傳送至中心站，中心站設在鬧德海水庫管理局。

系統自建成以來，由于缺乏這方面專業培訓，維修跟不上，加之設備老化，近幾年水庫的遙測系統經常發生錯報、漏報、死機等情況，經常是邊修邊壞邊用邊壞。因此系統需要改造。

2 改建系統規模

鬧德海水庫防汛調度指揮中心應實時掌握水庫的水雨情狀況，以便決策確定調度方案。但現系統不具有此功能，通過這次改造，增加 1 個阜新市中心站，阜新市中心站通過公網與鬧德海水庫中心站通訊，獲取水雨情信息。

站點經過重新規劃布設，新增加 7個雨量站，1個阜新市中心站，原 3個水文站增加 3個水位遙測。改造后系統由下列各站組成：1個水庫中心站（鬧德海水庫管理局）、1 個阜新市中心站、1 個中繼站、20 個測站組成。

3 通信設計

3.1 通信組網

改造后系統在原網絡結構的基礎上增加1個阜新市中心站，阜新市中心站與鬧德海水庫中心站，通過租用電信部門公網進行通訊。

3.2 路徑傳輸損耗計算

對新增加站點進行路徑傳輸損耗計算。

無線電通信系統是由發射機、發射端饋線、發射天線、傳播介質、接收端天線、接收饋線及接收機組成，路徑損耗 Lb 可以由下式得出：

Lb=Pt-Pr+Gt+Gr-Lt-L（rdb）

其中：Pt、Pr 是發射 功 率 和 接 收功率；Lt、Lr 分別 為連接發射天線和接收天線的饋線損耗；Gt、Gr分別為發射天線和接收天線的增益。

從線路儲備計算結果看，中繼線路和測站線路計算結果都滿足要求，但計算結果只能做電路設計的參考，應以實際電路測試結果為準。

3.3 遙測電臺的工作頻率

遙測電臺的工作頻率，由業主到遼寧省無線電管理委員會申請補辦。

4 系統設備配置

4.1 遙測站

遙測站設備配置。雨量傳感器或水位傳感器、遙測終端機、電臺、天饋線、同軸避雷器、太陽能電源、蓄電池和配套的各種插件等。遙測站的任務就是按照系統設計的要求，及時準確的將傳感器的水文參數自動采集、編碼、處理、發送到資料收集中心。

4.2 中繼站

中繼站的設備配置。中繼站采用數字再生式中繼儀，并配置收發信機、收發天饋線等傳輸設備，該型號中繼儀選用專用調制解調芯片，51 系列的CMOS單片機電路以及頻率鎖定的上電控制電路。具有耗電低，可靠性高，抗干擾性強，配置靈活，操作方便等優點。適合于水情自動測報系統中的中繼站使用。

4.3 中心站

1）中心站的設備配置。鬧德海水庫水情自動測報系統原有1個中心站，設在鬧德海水庫管理局，這次改造應業主要求在阜新市設立1個中心站，中心站功能與原系統功能相同，所有測站數據都傳送至阿其馬山中繼站，鬧德海水庫中心站直接接收阿其馬山中繼站的數據；阜新市中心站通過租用電信部門公網與鬧德海水庫通訊，兩個中心站主要設備配置相同。中心站的主要設備有：天線、饋線、同軸避雷器、通信電臺、調制解調器、計算機等。計算機配置成雙機運行方式，一臺工業控制機供水情測報系統做資料接收及數據處理，另一臺品牌微機供防洪預報使用。

2）中心站水情自動測報系統軟件配置及功能。系統軟件是在 WINDOWS 平臺上開發的用于水情自動測報的多媒體軟件，WINDOWS 平臺具有多任務性及友好的用戶接口，為滿足系統運行和數據處理功能的要求，結合系統的具體情況，應配置操作系統軟件、系統控制及通信軟件，修改原實時數據處理軟件、歷史資料數據處理軟件、預報作業軟件、防洪調度分析軟件、各種表格、圖形顯示、打印和繪圖軟件等。

5 電源及防雷設計

5.1 電源設計

1）測站。遙測站采用免維護蓄電池組和太陽能光板組成的直流電源供電系統，測站在不采集和發送資料時，進入微功耗狀態。系統擬采用 6W的太陽能電源板對 12V6.5Ah 的免維護蓄電池，進行浮充電的供電方式，確保遙測站長期不間斷的連續正常運行。

2）中繼站。系統中繼站附近無交流電源，因此也采用太陽能板浮充方式充電，以免維護蓄電池為電源。中繼機長期處于值守狀態，功耗較大，選用蓄電池電壓 12V，容量為 38Ah，太陽能板為 12W。

3）中心站。中心站采用交流 220V 電源，交流配電由管理局用電統一考慮，需為中心站提供1回專用回路，經隔離變壓器隔離和交流穩壓器穩壓后，向機房附屬設備及不間斷電源供電，設備的電源均由不間斷電源 UPS供給。

5.2 防雷接地設計

可采用以下措施減少雷擊損害：

1）在天饋線系統安裝同軸避雷器，同軸避雷器要可靠接地，雷擊時向大地泄放通訊頻率帶寬以外的其它信號電流，起到保護設備的作用。

2）在雨量信號線和水位信號線的輸入端分別加了瞬態電壓吸收器和光電隔離，把來自信號線的干擾吸收掉。

測站設備采用筒式結構，具有雙屏蔽作用，有良好的防雷電及防電池干擾的性能，不再做接地處理；中繼站設備采用筒式結構，把電子設備、蓄電池等罩在金屬桶內，防雷接地采用環形均衡接地網，接地電阻應不大于 10 Ω；中心站設備的保護接地、建筑物防雷接地采用聯合一點接地，接地電阻應不大于1Ω。

6 結論

通過對鬧德海水庫水情系統現狀的調查研究，給出了完善和解決水庫水情系統信息不及時，精度不好等問題的方案。按照方案實施改造后系統由下列各站組成：1個水庫中心站（鬧德海水庫管理局）、1 個阜新市中心站、1 個中繼站、20 個測站組成。這樣將大大增加阜新市對于水庫合理調度的控制并且提高水庫防洪減災能力，保證水庫安全運行，保障了下游人民生命和財產的安全。

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2013-09-11