水利感知信息系统方案浅析 - 声学多普勒流速仪在线监测

0 x* ?+ v; Q e3 @- p* J( p

传统水利感知信息主要包括雨水工情信息，通常是利用信息监测技术、通信技术、网络技术、计算机技术，建立由雨量站、水位站、流量站等组成的雨水工情遥测系统，实现对流域、河流、湖泊、水库、水电站和灌区的固定或移动站点的降水量、水位、流量等数据的自动实时采集、传输、处理和报送。

系统功能

: U2 r+ [$ Q0 Z/ }

主要功能是：采集、存储水位、流量数据，以自报方式，按设定的规则自动向中心站上报遥测信息，同时具有定时应答功能，按中心站的指令修改参数，并可在响应中心站的召测后向中心站上报遥测数据。

$ `: n+ ?9 ] p! y( g

（1）自动采集：能按水文资料整编规范要求，采集水位、流量数据，能自动采集到水位和流量变化值，采样间隔可编程；

9 x5 ]$ \* P! R: k7 B

（2）定时自报：按设置的定时时间间隔，向中心站发送当前水位、流量数据，同时包括测站站号、时间、电池电压、报文类型等参数；

: O% X9 j: ~: p

（3）自动加报：在规定的时段内水位变幅超过设定值时，且设定的定时发报时间未到时，自动加报，时段和设定值可编程设置；

（4）应答查询：具有响应中心站查询指令的功能，按接收到的指令报送实时数据和批量数据；

（5）现场固态存储：采集的水位现场带时标按水文资料整编规范要求存储；（水位存贮间隔为5分钟及5分钟的整倍数，最小间隔为5分钟）可编程，可提供现场查询、下载数据；

, Y/ Z4 |! W4 R: K8 w

（6）现场或远地编程（参数设置）：能在现场或远地对遥测终端设备进行各项参数设置或读取等编程操作；

（7）自动对时：能接收中心站的指令校正RTU的时间；

（8）自维护功能：具有定时工况报告、低电压报警、掉电保护以及自动复位等自维护功能；

; G0 j" s, G# X* G5 E

（9）工作环境：能在雷电、暴雨、停电的恶劣条件下正常工作。

' R9 W3 f% z0 T# `9 B& J. B0 j! A

系统性能

" M) c9 S( k0 P- f$ q" ~5 o6 ]* M

（1）系统具有实用性、先进性、开放性、安全性和经济性的特点。

/ C9 @" b* K+ d; _

（2）数据准确度和精密度满足国家标准，自动监测数据在允许误差范围内。

（3）系统采用的设备结构简单、性能可靠、维护方便，具有防误操作、防潮、防腐、防雷击等能力，系统可在无人值守的条件下长期工作。

: y3 m; j+ C X5 A

（4）系统具有良好的兼容性和可扩展性，充分考虑将来设备的扩充要求，相关设备保留相应的余量和接口。

" X- R5 ^. w+ [. ]! B- J

（5）软件界面设计简洁、美观、实用，功能全面且操作方便，适合监测技术人员使用。

% Q' u# G" [7 `, \$ T3 O a

（6）系统工作稳定，确保遥测站在有人看管无人值守时正常工作。

（7）可靠性指标

' J3 `. ?8 @+ o# A

监测站设备完好率应达到95%。

监控中心及分中心设备完好率应达到98%。

* E; ]' R( ~# F8 X5 w3 o0 Q

单站故障修复时间（MTTR）≤2h。

（8）数据指标

9 x. }% ^4 S' ]6 N

系统数据收集的月平均畅通率应达到98%以上，其中重要控制站的月平均畅通率应达到99%以上。

6 J& C4 `1 @; M: V& S; f+ {2 ~& k

数据处理作业的完成率应大于99.9%。

! [% K0 O7 g5 C) }( v6 S# y- S

数据存储的差错率不高于0.01%。

1 b' O- C7 |8 @8 w; l5 a

系统通过网络传输数据的畅通率宜达到99%以上。

! P6 i) o% b4 N/ u/ l

数据准确率应达到98%以上。

* d% G" \6 L8 B7 x2 N% o' I! g. O9 w

数据入库率应达到99.9%以上。

; X, n" x4 C" Y8 J# N. O e

系统组成与网络结构

- e# i) }4 h! U: Z. M9 L

本次主要建设流量站、河道水位站和地下水监测井，实现流量、河道水位和地下水库水位的实时在线监测。

1.流量监测站

流量监测站主要由声学多普勒流速仪、水位计、数据终端机（RTU）、太阳能电池板、太阳能充电控制器、蓄电池、避雷装置等组成。数据终端机（RTU）根据设定的时间间隔自动控制多普勒流速仪采集流速、水位等监测数据，然后通过通信单元将数据传输到水文数据接收处理终端。监测站结构图如下所示：

流量站网络结构图

2. 河道水位监测站

水位监测站主要是由气泡水位计、数据终端机（RTU）、太阳能电池板、太阳能充电控制器、蓄电池、避雷装置等组成。数据终端机（RTU）根据设定的时间间隔自动控制水位等监测数据，然后通过通信模块将数据传输到水文数据接收处理终端。监测站结构图如下所示：

6 O1 Y$ M n1 y3 c5 g

水位监测站网络结构图

3.地下水位监测井

4 e0 N% {" N/ Y- G( `8 }$ u

地下水位监测井主要是由浮子水位计、数据终端机（RTU）、太阳能电池板、太阳能充电控制器、蓄电池、避雷装置等组成。数据终端机（RTU）根据设定的时间间隔自动控制水位等监测数据，然后通过通信模块将数据传输到水文数据接收处理终端。监测站结构图如下所示：

2 [+ n+ o0 Z L

地下水监测站网络结构图

7 F. K- z) q! z2 `( o) | & ^7 X; T) t- a) M @9 |" z# w9 \ 7 n0 K& B9 t: Y + ]0 S0 D5 k! t% F$ @! r 6 z y6 m. r- S2 P) h! w4 H