基于烏魯木齊河水情自動測報系統

趙 勇

(烏魯木齊水文水資源勘測局，烏魯木齊 830000)

基于烏魯木齊河水情自動測報系統

趙 勇

(烏魯木齊水文水資源勘測局，烏魯木齊 830000)

在水情配有的綜合體系內，有一個子系統為烏魯木齊河水情自動測報系統，此系統在運行的一年多里，一直處于良好狀況下，但是相關部門對遙測站的設計還不夠科學合理。文章將對系統的設計內容進行分析，以便提供可為應用的思路：觀測房進行標準化設計；建立相應的數學模型；實行裝配制度；在觀測房內進行水位傳感器以及遙測儀等設備的安裝，并留出相應的安裝位置；在觀測房內還應該設置安裝太陽能板以及天線的配套裝置；保證設計具有規范化、標準化、系列化以及生產商品化。將以上問題解決后，才能夠使烏魯木齊河配有的水情測報系統的真正意義完全實現，為此將對烏魯木齊河現有的水情自動測報系統進行研究與分析。

烏魯木齊河；水情；自動測報系統；體系框架；工作原理；遙測站設計

0 前 言

作為烏魯木齊河綜合自動化系統中的一個主要子系統來講，水情自動測報系統設計于2003年。在此系統中，有1個中心站，有5個分中心站，有43個觀測點，這些觀測點分別對此地區的雨量、水位以及流量等的參數進行監測。

這樣的體系內，含有自動層級很高的氣象站。體系現有的南郊處，設定出了分支情形下的中心站。選用特有的管控單元，去建構體系配有的遙測終端。市區含有的偏北郊，分支站點接納了獨有的傳輸類體系。

水位計的根本框架，歸屬于壓阻式的獨特傳感器，以及浮子這種形式。整合起了超聲波、獨特光纖等，供應體系必備的電能。

1 系統在對內容進行設計上存在的問題

主要包括2個方面的內容：

1.1 總括的內涵

1)首先解析了總括的體系框架。預設這種測報體系，要選用體系含有的中心站，當成主體情形下的接收站點。

烏拉泊水庫、青年渠渠首、八一閘水源地、鴻雁吃水庫以及多樣的市區站，都把這樣的站點，當成分支框架下的接收點。體系含有的分中心，在接納到精準的水文數值以后，會選用特有的光纖網，將處理后的數據傳到總中心接收站。

2)其次預設出了各類別設施含有的型號。選用的特有終端機，帶有遙測屬性，并涵蓋著獨特類別的管控單元及測量類單元。

這樣的體系，預設了很靈活的總括通信路徑，設備的通信功能也非常強大。耗費掉的電能偏少，這也延展了設施現有的運用范疇。供電必備的方式，歸屬于太陽能框架下的蓄電池，可以與時段偏長的總要求契合。

通訊的電臺采用的是超短波電臺，型號為ND—889；使用的水位計為壓阻式水位傳感器和浮子形式的水位計[1]。

3)最后對系統的軟件設計進行分析。為了確保系統具有強大的生命力，規劃出了新穎技術下的多樣路徑。

這樣一來，體系就可與多層級內的要求契合，延展了原有的價值，也便利了后續時段內的二次開發。體系可分出多個層級，預設了分布架構下的處理路徑，增添了總括的體系性能。

多樣的數據，可經由這樣的路徑被歸整。體系供應了偏大的容錯處理，選取的是新穎的B/S架構，并對JAVA技術進行結合，使得用戶在對系統進行使用時，不需要對其它系統進行安裝，具有良好的可維護性與可管理性，可移植性也非常強。還對多種接入方式進行提供，可以分中心以及中心在任何情況下對遙測站的數據進行隨時地獲取。

此系統中采取了完善的備份機制以及數據庫管理，使得數據更具有真實性、可靠性、實時性以及一致性。

1.2 存在的問題

系統含有的整體設計，帶有完備屬性，在其局部存留著多樣問題。對數值進行歸整的最前端，配有遙測站，此處的預設流程存留著缺陷，這不僅歸屬于系統預設中存留著的弊病，也歸屬于銜接水工設施與既有自動設施所面對的疑難。

對于預設出來的系統，本源層級內的設計，便是預設出遙測站含有的采集數值的端點，觀測點建構的質量層級，對體系現有的質量，帶有直接影響。

干渠和既有支渠，應該對觀測點進行設置的位置處，有的進行了觀測房的設置，而有的則沒有對觀測房進行設置。

對小流量數據的獲取，要經由量水堰必備的經驗公式，對流量偏大數值的獲取，則是經由建構出來的流量模型，獲取到的。搭建水情自動化這樣的框架，主要依循特有的水位傳感器、浮子情形下的水位計，去運送數據。將體系含有的設施，預設在觀測房內，增添觀測數據含有的可靠性。

對于系統設計中，具有不合理的設計方案，我國也沒有與之相對應的規章制度可以依照。在對現有系統選用施工時，很多的觀測點，配有混凝土結構這樣的觀測房，有的選用了特有鐵板，焊接出可用的觀測箱，有的銜接起零散布設的觀測點。

安設出來的觀測箱，查驗的是特有的水堰測點。選用觀測房搭建出來的測點，配有遙測儀和特有型號的水位計，缺失了統一的預設標準；構建觀測房時，技術上也沒能明晰可用的指標。

同樣，對于含有流量差值的渠道，預設觀測房時，也沒能供應可用的標準。在多樣的條件以下，如何預設各類別的觀測房，歸屬于應被化解的疑難。那些坡度偏大、含沙量偏大的渠道，怎樣預設出適宜觀測房，如何化解掉安全疑難，都是要考量的側重點。

在進行嘗試運行過程中，需要采集的參數為水位，要想對渠道中的流量有所了解，必須要對水位——流量之間的關系曲線圖進行建立，而且要確保曲線圖的準確性與可靠性。

渠道運行路徑中，已經測定出了干渠含有經驗曲線，然而，由于這些渠道在不斷地更替，渠道現有的邊界狀態也被更替。需要對預設的渠道，進行很及時的關聯校正，對于獲取到的多樣量水堰數值，可以選用特有的經驗公式。

2 重要的系統設計

根據以上提出的問題，對系統進行設計時，重要設計內容之一便是對遙測站的設計，對遙測站進行設計時，主要包括3個部分：分別是自動化部分、土建部分以及數學模型部分。

下面側重解析這3種成分。自動化這一成分，含有水位計、特有型號的遙測儀、特有型號的太陽能板、全向屬性的天線；土建這一成分，含有觀測井、預設的觀測房、預設的連通渠；數學模型這一成分，含有表征著流量與水位關聯的曲線、特有的量水堰類公式。在這3個成分中，最為側重的成分，便是建構出來的數學模型。

2.1 解析建構出來的模型

體系含有的遙測站，主要搜集得來水位數值。若要明晰渠道現有的流量值，就必須建構出數學模型。體系含有的支渠、關聯的干渠、關聯的配水渠，也應被建構模型。主要可分出兩個類別的數學模型：第一個類別是對大于特有數值的支渠，及干渠含有的水位流量，建構出數學模型；第二個類別是對小于特有數值的支渠，及干渠含有的水位流量，建構出數學模型。

對現有的水位流量關聯，建構出數學模型，是對支渠、現有干渠上含有的真正流量，予以獲取的總括前提，也是增添自動層級的根基。

要依循常年狀態下的常規流測儀，測量得來精準的實測值，以便建構出水位及關聯流量含有的曲線圖，依循此關系含有的穩定性，可分出穩定態勢下的流量關系，以及不穩定態勢下的流量關系。

這樣的狀態中，穩定態勢下的水位流量，應指代同一框架的水位中，僅僅含有一個關聯屬性的流量，選用了單一情形下的曲線，予以呈現；而對不穩定態勢下的水位流量，流量與既有的水位，凸顯的是非單值這樣的關聯，關系配有的曲線，以非單一態勢被建構。

在配水渠以內，選用特有的量水堰，可分出兩種形式，分別歸屬于梯形架構的量水堰，以及矩形架構的量水堰。對這兩個類別的量水堰都配有適宜的過堰流量。計算機對其進行處理后，編入到水情自動測報的軟件中，便可以得出流量值，且此流量值比較準確。

2.2 對觀測房的安裝設計進行分析

預設必備的觀測房時，要預設出二次記錄用到的設備，及傳感器用到的保護。土建部分，歸屬于對現有觀測井與特有的觀測房的精準設計，在體系以內，總括設計含有的規則為：對搭配著的觀測井、搭配著的觀測房，予以利用，把遙測儀及關聯的傳感器，直接設定在里面。在房屋以外，安設出太陽能板，埋設好既有的水泥干架，并在整體架構以內，做好必備的聯通與銜接地表。在沒能配有觀測井、沒能配有觀測房的獨特渠道邊，選取出適宜方位，預設出相應的建造框架。

截面尺寸分別為：觀測井為2m×1m，觀測房為2m×3m，深度的確定要根據渠道的深淺而進行具體的確定，對通風口進行設置，并在墻體外部埋設水泥桿，最后將設備安裝到內部即可。

對于配水渠道在Q<3m3/s時，對其進行觀測箱的設置，此箱是自動化設備與量水堰為一體的。將接收設備放置到附近的房子內，若條件不允許也可以將其組合成一體。

在對其預設的過程內，應該縮減原有資金，依循因地制宜這一原則，進行總括的設計。但是預設出來的觀測，在運轉流程內，仍存留著凸顯問題。

具體問題比如：舊有的觀測房以內，若更替了慣用的連通管，以及慣用的渠道，那么也要替換掉舊有的模型；對于新構建出來的觀測房，需要創設出新模型，這一模型只能獲取到關聯的水位數值。自動化設備與量水堰為一體的觀測箱，安全性能差。

2.3 解析自動框架下的有關設施

在體系以內，遙測站搭配著的設施，主要歸屬于水位計、特有的遙測終端機、特有的超聲波電臺、同軸情形下的避雷器、預設的天饋線、太陽能狀態下的電池板、預設的蓄電池、預設的控制器。在此體系以內，設備含有凸顯的實用特性。

3 結 語

在體系以內，關鍵的設計為對觀測房以及數學模型的設計，這些設計是系統設計的重要環節與基礎環節。在設計過程中，對遙測站的設計還存在一定的缺陷，相信在不斷地研究與試驗中，一定會實現設計系列化生產、標準化生產，促進烏魯木齊河水情現有的自動化的建設與進程，實現真正意義上的自動化。

[1]張娜，尹航.水情自動測報技術在水庫防洪與調度中的應用[J].黑龍江水利科技，2012，40(12)：222-223.

1007-7596(2014)10-0054-02

2014-01-04

趙勇(1973-)，男，河南南陽人，工程師。

P338

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