水情自動測報系統在水庫優化調度中的應用創新

摘要本文首先介紹烏江流域水情自動測報系統目前的組網建設情況，然后對目前水情自動測報系統中采用的幾種通信方式特性進行了對比，分析了以各種通信方式組網的各方面的優缺點，提出了系統優化改造方案，使系統在改造費用可接受的范圍內最大限度地提高系統的可靠性并同時降低系統的運行維護費用，更好地為烏江流域梯級水庫的防洪度汛及優化調度服務。

關鍵詞水利管理水情自動測報系統優化改造通信組網方案

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A

水情自動測報系統是對流域各種水情信息進行實時采集并傳輸的自動化系統，它是水庫調度人員制定洪水預報、調洪演算、洪水調度及防洪調度方案的依據，因此系統的實時性及可靠性是非常重要的。超短波通信方式是烏江流域水情測報系統最早采用的通信組網方式，但在2000 年系統改造后，除水庫近壩區仍采用超短波通信外，其余測站均改成了Inmarsat-C衛星通信方式。目前，烏江流域水情測報系統采用Inmarsat-C、超短波、GSM三種通信的混合組網方式。為了在保證系統穩定、可靠運行的同時，最大限度地降低系統運行成本、減少系統維護工作量，該系統還有優化改造的必要。

1水情自動測報系統

1.1超短波通信

超短波通信的傳播機理是對流層內的視距傳播與繞射傳播，由于傳播距離較短，常常需要建設中繼站進行接力。與PM組網一樣，在超短波信道組建的通信網中，無論是發送端還是接收端，都必須配備無線調制解調器，分別完成音頻信號與數字信號之間的相互轉換，方能實現水情信息的傳輸功能。超短波組網優點:(1)獨立性好，完全是自建通信網;(2)技術成熟，設備簡單且易于配套，建設周期短;(3)實時性能好。

1.2衛星通信

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站，轉發無線電波實現地球站之間相互通信的一種方式，使用頻率一般為300MHz—300GHz。目前，從國內應用衛星信道的水情測報系統運行情況來看，VSAT衛星和全線通衛星由于通信頻率采用KU波段，雨量明顯，安裝要求較高，不適宜在水情報汛通信網中使用。而北斗衛星和rnnaisat衛星由于工作在L波段，雨量很小，安裝也比較方便，適宜在水情報訊通信網中使用。而且從今后的運行維護費用和數據傳輸可靠性來看，北斗衛星 (神州天鴻)具備更大的優勢。

1.3 RS485通信

RS485通信協議支持半雙工通信，這就意味著兩根線即可滿足數據傳送和接收的需要，因而廣泛應用于工廠自動化、工業控制、小區監控、水利自動測報等領域。但 RS485總線在抗干擾、自適應、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細節的處理不當常會導致通信失敗甚至系統癱瘓等故障，因此提高RS485總線的運行可靠性至關重要。RS485通信方式優點:(1)RS485布線方式安裝簡單，減少了電纜、接口、通信中繼器和濾波器的使用，硬件設計簡單、控制方便、成本低廉;(2)RS485具有傳輸距離遠、傳輸速率高的特點;(3)RS485通信協議是在工業領域被廣泛采用的均衡、雙向傳浦俞線標準。

1.4 全球移動通信系統 (GSM)

采用 GSM通信方式組建遙測網，其工作原理與傳統的組網方式大體一致，不同的是收發信機換為GSM數據傳輸模塊每一次通信由遙測站發起，經過基站接力傳輸最后到達中心站，整個信息傳輸過程用戶只需要解決好發送端和接收端兩個環節，中間的通信是由移動運營商來解決的。GSM通信方式優點:(1)信道穩定、傳輸質量好;(2)系統容量較大，可傳輸的數據量大;(3)GSM信道無需中繼，利用公網，不需自建和維護通信網，組網十分靈活;(4)GSM系統設備體積小、重量輕、功耗低。

2優化改造方案

(1)建立了適合水電站水文情況的水情自動測報系統。提出了以GSM通信方式為主、RS485通信方式 (應用于近距離測站的數據傳送)為副的通信方式。方案具有較高的經濟性，同時滿足測報系統的實時性和可靠性，并且實現了通信的雙向性。(2)對遙測站和中心站進行了組網設計和設備選型。實現了對上游水文信息的收集、傳輸、處理及時快捷的目的，達到了數據采集站點無人值守的要求。(3)針對水電站水庫的生產運行進行狀況，建立了時歷法及動態規劃法兩種數學模型，利用這兩種數學模型分別對水庫的運行情況進行了優化計算。(4)對兩種方法的調度結果進行了分析比較，結果證明利用動態規劃調度法進行優化調度，可以使水電站保持平穩運行;利用動態規劃調度法可以提高水庫的年發電量約9.90/0，提高了水電站運行的經濟效益。