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解决方案

智能化水利监测系统

2017年10月26日 浏览次数:1418

  一、背景

  我国是世界上洪水灾害频繁且严重的国家之一,具有发生范围广、发生频繁、突发性强,损失大等特点。安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点,目前主要江、河、大型水库、大型水利工程已建成基本监测系统,但中小型湖泊、水库、溪流、地方小型水利工程的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节,大部分缺少必要的水雨情测报及闸门联动控制、堤坝安全监测等设施,检查手段落后,隐患极大。一旦发生局部暴雨洪水,极易引发溃坝、溃堤事件,轻则造成财产损失,重则造成人员伤亡。

        在此种情况下,建立一套自动监测系统,实现水位、雨量实时监测、以及必要对坝堤进行必要的在线渗压、渗流、应变等实时监测并预警就是非常必要的,当发生异常情况,有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。

  二、解决方案

  海普智能监控系统是利用物联网、遥测、通信、计算机和网络等先进技术,完成流域或测区内水文、气象、汛情、工情等信息的实时采集、传输和处理,为工程防洪、兴利、优化调度提供服务的自动化系统。系统由各种传感器、通讯设备、计算机网络及相关软件组合而成。可分为遥测站、信息传输通道(简称信道)和中心控制站(简称中心分站)三部分

  系统架构


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  利用现代传感器技术实时采集各种水文信息,如降雨量、蒸发量、水位(潮位、地下水位)、流量(流速、水量)、风向风速、水质等。其特点是快速、准确、 信息量大。水文自动测报遥测站根据采集参数的不同可分为水文站、水位站、雨量站、水质站、闸位站、流量计量站等。

  它主要由采集信息的传感器、摄像机和光伏供电组成,以遥测终端为核心,实现水情信息的采集、预处理、存储、传输以及查询应答等测控功能。

  三、自动测报系统主要功能

  1、数据接收处理功能

  实时接收遥测站的雨情、水情、工情等信息。对数据进行检查、纠错、插补、分类、格式化处理,加注时标,自动检查数据帧格式,并进行合理性判别,建立计算用表和数据库,自动存贮。

  数据采集方法:

  监测数据的采集方法有:巡测、定时巡测、选测、人工测量。采集周期根据工程要求,运行人员可在系统上设定或修改起始测量时间和定时自动测量周期。

  ● 能实时接收自动监测站的水雨情数据和工况信息;

  ● 具有对自动监测站进行远程控制功能;

  ● 能实时处理接收的数据信息,并分类存入数据库中;

  ● 具有人工数据的录入功能。

  2、应答与信息查询功能

  定时或人工查询下属站点的水位、雨量数据、坝体监测及工作状态。可按指定的时段、指定的通信方式批量传送遥测站的水位、雨量记录。具备对遥测站校正时钟、开关机功能。

  2.1、基础信息查询

  ① 雨量站基本信息

  查询雨量站的基本信息,如:雨量站类别(自动、人工、简易等)、水系、河名、站号,站名,站址位置、设立日期、所属部门等。

  ② 水文(位)站基本信息

  查询水文(位)站的基本信息,如:测站类别(自动、人工、简易等)、站号,站名,站址,经度,纬度,高程、设立日期等。

  ③ 工情基本信息

  查询堤防工程、水库、山塘等的基本信息,如:建设地点、所在河流、集水面积、多年平均降雨量(径流量)、设计洪水位(流量)、库容、坝顶高程等。

  ④ 基本属性信息

  查询的基本信息,如:地理、地质、气候特点、人口密度、基础设施、灾害频繁程度等。

  2.2、水雨情信息查询

  通过对系统数据库的访问,可以实现各小流域、中小型水库水位、流量实时监测信息、历史资料信息查询,为预报决策提供历史资料对比分析。可以实现单站、多站实时或者历史水雨情图形化查询。具体包括:水文(水位)站雨量、水位(流量)实时和历史资料查询(包括日平均水位/流量、月水位/流量等),以及降雨量统计表、降雨量图等形式对雨量资料进行日、时段等综合查询。

  2.3、气象信息查询

  将查询数据库得到的气象信息显示给用户,主要包括:中央气象台、省气象台和临近省气象台、本地市(县)气象台发布的当日天气预报(文字、图、表),卫星云图信息(图片)、多普勒雷达测雨信息、台风警报信息、自建小型气象站等。

  2.4、工情信息查询

  工情信息主要包括:堤防、水库的各种特征值、工程图、工程指标、工程运行状况等数据;水库运行状况的实时信息,如闸门开度、大坝安全状况,溢洪道、泄洪洞、输水洞流量,水库、山塘水位状况(流量)、水库调度方案等。堤防主要信息有各断面水位、堤防安全状况、出险情况及类型。可以实现单站、多站实时和历史工情信息和运行参数的查询。

  3、数据库管理功能

  包含原始、历史、预报或成果数据库的形成、检索、查询等。

  ● 对水位、雨量数据等进行插入、修改;

  ● 录入水位流量、水位库容关系曲线;

  ● 设置各站雨量权重;

  ● 修改各站特征参数,如河道站防洪任务、闸坝站防洪任务和水库站防洪任务参数表等;

  ● 添加、删减、修改数据库中 测站站名、站类、遥测数据类型等参数;

  ● 数据库查询/修改:选择得到一个或几个特定的数据项、记录、表、数据进行同期对比;

  ● 数据转贮:当数据库数据日积月累到一定程度或指定时间后,系统自动提示同时将数据库部份数据转存到其它存储媒体,以实现数据备份、装载功能,历史数据筛选处理功能。

  4、数据输出功能

  可通过屏幕、打印机、绘图仪等设备输出雨量直方图、水位、流量过程线、等雨量线图等。

  5、设备自检与状态告警功能

  雨量或水位、流量、坝体变形等监测要素越过某一规定数值之后即告警;

  设备供电不足,电压下降,尤其遥测站或中继站电源能力低于设定的门限值时即告警;

  系统具有自检能力,某一设备出现事故或发生通信终端,则立即自动告警;

  为及时引起工作人员注意,除屏幕显示报警之外,尚可采用声、光等方式报警,以便于工作人员及时处置。

  6、水务值班

  完成时段水情计算、日水情计算、月水情计算、日发电计划以及水调值班的记录等。

  7、水文预报功能

  水文预报在防汛斗争中起着耳目和参谋的作用,根据洪水预报可以有计划地采取分洪、蓄洪等有效措施,使洪涝灾害损失降到最低限度。自动定时完成不同断面,不同方案的预报功能,人机对话控制预报软件运行的功能,以及在遥测信息漏缺的情况下进行人工定时预报的功能。

  1)自动进行逐时段滚动预报;

  2)对历史某时段进行模拟预报计算;

  3)通过用户输入的预估雨量进行预报计算;

  4)实时预报、预估雨量预报及次洪预报成果查询,并支持成果图表的打印输出及文件导出;

  5)进行洪水预报参数查询、修改;

  6)按预报模型要求进行数据处理;

  7)具有自动预报和人工交互预报两种功能。

  8、实时监控功能

  对监视区域运行工况、流域综合水情、流域水位、流域雨情、机组工况、闸门工况以及大坝水情等实现实时在线并可视化监视,并整合。

  9、数据编辑

  系统提供的数据编辑功能可以对实时数据、时段数据或统计值进行修改,此功能主要用于对人工校调仪器后的数据更正。对于原始报文、译码数据等,软件提供了只读查询。软件同时提供了数据保护功能,避免用户对数据的无意修改。

  10、Web数据检索查询

  通过web发布软件以Web方式发布实时水雨情、预报成果等信息。提供各种曲线、调度规则、历史运行资料等的查询。

  ●查询检索数据库中的数据,并按照一定格式生成水情、雨情报表、图形过程线等;

  ●具有网络查询功能,根据权限查询数据库;

  ●连接远程数据库进行查询;

  ●对本地数据库进行查询;

  ●水位报表、雨量、水量计量、流量、墒情、水质、工情报表及图形查询;

  ●图形包括雨量柱状图、水位过程线、库容曲线、雨量分布图、水位分布图等;

  ●实时数据监视,数据越限报警;

  ●数据分析;

  ●为系统管理和资料整编提供雨量原始数据 、水位原始数据、测站状态、电压等数据信息。

  优化调度控制功能

  自动测报系统的基础作业平台,可实现对水情、雨情、工情、机组发电数据、水库防洪信息、坝堤信息、灌溉信息、航运信息,以及各种工程设计数据、特性曲线等信息的管理和应用支持,为水务综合管理、水文预报、水库调度等高级应用提供支持和服务,以提高水能利用效率。

  11、数据交换

  与中心站实现信息的交换,同时预留不同接口,以备将来扩展的发展需要。

  12、会商系统

  可手动修改洪水预报过程或水位变化过程等,对大洪水等关键事件实现系统会商。

  13、系统管理

  对系统进行权限级别设置,不同权限的人员只能在各自权限范围内实施操作。所有关键部件运行和关闭以及报警设置等均实施加密控制等。