呼圖壁河流域灌區水情自動采集系統及關鍵技術綜述

【摘要】呼圖壁河流域灌區水情自動采集系統的應用包括傳感器技術，電源選用，軟件等多項技術。這些技術的應用實現全面準確的收集雨水情信息，改變了以往僅靠人工測量水情數據的落后狀況，水情數據采集的時效性和準確性達到有效保障，為準確地作出洪水預報，發揮了可靠作用，滿足了呼圖壁河灌區防洪度汛和優化調度的需要。

【關鍵詞】水情；自動采集；水利信息化

1、灌區基本情況

呼圖壁河發源于天山主脊喀拉烏成山，是一條以冰雪消融、降水、山泉為水源的混合補給型山溪性內陸河，位于天山中段北麓，準噶爾盆地南緣，多年平均徑流量4.38億立方米。總長258公里，流域總面積為10254.68平方公里，是新疆昌吉州呼圖壁縣、農六師芳草湖總場、一零六團、一零五團和畜牧廳種牛場農業灌溉用水的主要河流，灌區實有灌溉面積130萬畝。呼圖壁河流域主要以農業灌溉為主，兼有重要的防洪任務。掌握流域內水位、庫容、閘位及引水渠、溢水渠水位、流量等信息對合理引、輸、配水來說非常重要。

2、水情自動采集系統組成

2.1 水情自動化采集系統構成

2.1.1 系統組成。系統設一個中心站即呼圖壁河流域管理處，下設分中心分別為一閘、二閘、三閘、芨芨壩，13個遙測站分別為渠首雨量站、青年總干渠、一閘下泄、東方紅渠、二閘下泄、東二支渠、西一支、三閘下泄、奶牛場支渠、芨芨壩西河、芨芨壩東河、大海子水庫壩上、大海子水庫壩下組成。

2.1.2 水情自動化采集系統的組成包括多種設備。一般來說主要的設備有水位傳感器、降雨量測試器、遙測站、通信設備和中心計算機系統等。在系統中遙測站通過傳感器自動實時對水位進行采集，通過無線通信裝置向中心計算機系統發送水情報告，最終通過中心計算機系統對所接收的水情數據進行具體的分析和預警。

2.2 遙測采集子系統。遙測數據采集子系統由遙測數據采集遙測儀、傳感器、通信設備、太陽能電池板、蓄電池等組成，完成數據實時采集與傳輸。工作流程見圖1。

在水情自動采集系統中，通過無線通信方式把遙測站點的數據傳送到中心站的系統主機，主機通過對接收到的各個遙測站點的數據進行分析后，給出決策，工作人員在監測控制中心室內的計算機上就可實時監控運行狀況，為管理部門科學調度洪水、最大限度地發揮水庫的防洪減災和興利效益提供科學依據和技術支持。

3、系統的關鍵技術

3.1 硬件部分的采集終端，傳感器的選用。采集終端直接決定水位采集數據是否準確。傳感器是測站遙測設備重要組成部分，每一個遙測網的建立，最關心的就是雨量和水位等水文數據。傳感器的精度，很大程度上決定了所收集數據的精度，因此傳感器的選擇至關重要。現用的水位傳感器較多的是浮子式水位計，分辨率為1cm，浮子和重錘平衡，在水位上漲時由浮子帶動鋼絲，帶動編碼盤轉動。這種水位傳感器安裝時需要修建水位井，編碼盤多用機械式編碼。還可以用超聲波或壓力式水位傳感器，適用無水位測井的站點，這兩種模擬量水位傳感器，經過模數轉換很容易接到終端機上。

3.2 合理配備電源?？煽侩娫聪到y是遙測站正常工作的保證。早期遙測設備運行中，往往由于電源故障或供電不足造成終端機工作不正常，數據丟失，在遙測站應避免用交流電，因為很多地區，尤其是偏遠地區的交流電不能保證可靠供應，這會造成遙測站不能正常工作。交流電網又是引入雷擊的主要途徑。現在遙測站使用太陽能電池板和蓄電池直流供電。自報式遙測站耗電很小，值守電流小于50μA，所以遙測站電源依靠6W太陽能電池板充電，免維護密封鉛酸蓄電池供電。為保證充電安全，在太陽能電池板和蓄電池之間加有充電保護電路。

3.3 軟件部分，應用軟件的可操作性。系統應用軟件經過幾次增改，操作功能逐步趨于完善，能夠自動接收遙測站的水文數據，如雨量、水位等，自動生成原始數據文件，對接收的數據處理后可生成報表。同時，具有強大的圖形顯示功能，使用戶能更直觀地了解遙測站的狀態，如水位的實時動態顯示等。當遙測站采集到數據判定是有變化的數據則實時發送，如判定數據沒變化則10分鐘一次。應用軟件的可操作性需滿足水管工作的實際要求。

4、系統改造

于2005年對遙測系統的軟件和硬件進行全面改造，通過對水位井的改進，由原單管井改為目前的雙管井，大大改善和緩解了井內的浪涌現象，使水位數據的傳導輸更加準確。2005年抽調專人負責成立測流小組，經過歷時一個多月的時間，規范了各測站測流斷面水尺，重新率定了各遙測站測流斷面水位—流量關系曲線，為呼圖壁河流域灌區水情自動采集系統的全面運行奠定了堅實的基礎，系統運行不斷完善，先后對系統軟件進行大改進，通過改進，增強了軟件的可操作性，使軟件與實際工作結合性更強，引輸水調度信息實現了實時遠程傳輸、控制。

5、結語

水情自動化采集系統經過改造升級后運行至今，達到了設計要求，取得了大量的實驗、分析資料，減少了人工錄入、校對等人工操作環節，大大提高了水文資料的質量，防洪、供水調度工作更加科學，管理水平得到大大提高，真正起到指導實際灌區作用，顯著提高了水資源科學調度及水利管理現代化管理水平。

參考文獻：

[1]鐘慧娟.水電站中水情水調自動化遙測系統的應用[J].江西建材，2014，（17）.