水情自動測報系統的現狀與發展

蔣躍華

( 新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

水情自動測報系統的現狀與發展

蔣躍華

( 新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

水文信息需要現代科技進行實時的遙測算、傳送和處理，因此水情自動測報技術就起到了這樣的作用，能夠對水庫的防洪調度、水資源的合理運用等進行合理的解決，是目前較為有效的非土建工程防洪措施。文章在對當前水情自動測報系統進行了建設和分析的基礎上，提出水情自動測報系統設備的構造、水情自動測報系統的精度預報、預報模型的及時校正、數據的補充自動采集、洪水預報子系統的主要功能、洪水調度方案的合理性等問題進行闡述，將洪水調度子系統包括的基本信息服務和主要功能等加以分析，分析了水情測報系統的使用現狀，功能優勢等，提出今后采用地理信息系統進行子系統獨立設計、實現系統的高度集成的論點。

洪水測報；自動調度；水情實時信息；發展現狀

我國的地域遼闊，地形較為復雜。水災旱災頻繁出現，但是土建防洪工程不能滿足災情防護的需要。江河流域、水庫的洪水預報已經達到采用現代化技術的程度，可以進行實時的水文信息的傳送和處理、遙測，合理利用當前的水庫資源和水資源，水資源的防洪調度等加以水文等學科的綜合，對水文進行測量和計算，提高洪水預報的精度，將以往的水庫安全度汛的落后情況進行改善，改變了人工水情測量的弊端，提高了水情測報速度實和電廠的經濟運行。

1 水情自動測報系統發展現狀

1.1 基本的水情自動測報系統

包括了要測站和中心站組。運行的流程為：自動采集水情，實時收集數據、實時接收遙測數據、暫存和水情數據的發送。數據接收后形成了對洪水過程的預報，將全國流域的水情信息進行掌控。防洪調度的方案。監控系統中的計算機管理系統交換信息，擁有獨立的數據文件庫，遠距離信號傳輸系統等，需要進行地面中繼站的設置，形成龐大的系統。但是這種設置維護較為困難。信息的再生和模擬方式的轉發，每個基本遙測系統又相互獨立，超短波數據通信系統，應設置一個總調度中心，可以共享和可以自行取用，形成較大的行政設置和較大區域，設置多個分中心站，獨立的水情預報管理各個區段的測報任務，總調度中心就是統管這些信息資料，能夠對信息數據加以調度和決策，當前的水情自動測報系統包括了自報式和應答式體制，前者采用隨機發送信息的方式將數據采集到的參數的變化加以分析，后者按照調度中心的命令將信息進行采集并且進行發送。各組成部分的任務表見表1。

表1 各組成部分的任務表

1.2 當前我國的超短波水情自動測報系統

體質遙測功能較為強大，采用的多為自報式體質，水情自動測報系統正在成為各個小區間的系統一般采用自報式采集數據。從當前的傳感器的發展技術來看，水電工程建設中的一部分，水情的自動測報中，為大流域、大行政區的水能總調度提供依據[2]。采用遙測參量進行水情信息的測算。

當前進行水情自動測報系統的建設程序為：先對系統建設的必要性和可行性進行規劃和論證，包含了流量、蒸發量、含沙量以及降雪量等。得到遙測站點以及通信方式的信道組網規劃，對系統總體設計和通信信道進行現場測試和設計，得到軟硬件的設計和現場施工信道等的試運行結果，確定系統的規模和結構。進入系統性能指標的評估。根據審查通過的設計方案，當今水利區域間監理的聯網系統呈現多樣化發展態勢。經過移交和鑒定，保證系統正常運行。

1.3 系統功能

1)系統的精度包含了數據精度和洪水預報調度的精度，一般經過運行、考核和數學模型的建立后對水資源調度的信息處理等。對數據的合理性和必要性進行數據的插補，對雨量、水位等參數進行自動采集，得到了系統和危險水情的報警信號，水文數據庫文件的剪力，洪水預報方案的制定以及系統功能要求的設定[3]。

2)傳感器的分辨率系統、水情參數的精度等。例如雨量傳感器的分辨率應保持在水位計的分辨率的工作范圍內按照質量要求數據的傳輸的誤碼率不能超過10-E4，對流量、含沙量等進行水情的預報，對實時數據的最終處理包括了數據報表的繪制，洪水的預報和調度的精度能偶控制在90%左右。

3)對系統的可靠性進行分析，得到預定功能的概率，最終在規定的條件和時間內形成了報訊率的成功的概率計算公式：

ps=n/N×100%

(1)

式中：N為報訊總次數，P值為預報軟件的優良性和水文模型的可靠性。

4)超短波的數據通信實現了水情自動測報，這一系統的特點是實現了水情自動測報，系統站點分布面廣，對應答式體質的系統的反應速度中，因為系統越大，反應速度就越慢，數據的收集時間就越長，系統的容度會受到限制，信道的占用時間越長，信號的受碰撞概率就越大，系統的容度會受到限制，在反應速度和數據傳輸的速度上，誤碼率會逐漸地被降低。

2 水情自動測報系統的發展

1)由于由于遙測站點的布設，洪水預報精度要求而設置,應進行一次數據收集的耗費時間的限制，只能采用無線通信方式[4]。 一般超短波無線通信對水情的自動測報系統多處于高山邊遠地區,必須選擇合理的地址建立中繼站,組成合理的超短波通信網絡,以收集遙測信息。超短波通信網絡是當前我國絕大多數采用的數據通信手段組成合理的,用以收集遙測信息。

2)中心站功能，預報洪水防洪調度，將采集到的水情信息進行處理和存儲，采用全系統的監控中樞，對后臺機進行送數的信令的水文數據的傳送，執行不同的功能和任務，主要工作內容是以遙測的水情數據信息為依據，對水文數據進行實時的接收和遙測，對數據的合理性進行監測和解碼和糾錯，對接收的數據進行預處理。對水文信息進行報警和提示，檢查、查詢水文數據庫的操作，將網上的數據加以連接和交換。對數據進行實時的監控，全系統進行數據的接收和發送，根據率定的水文模型進行流域的產流、匯流和洪水演進計算,修訂預報成果，按照水庫的泄洪閘孔進行水利的優化調度，建立起水庫的歷史水文數據庫。

3)采集子系統分為水情自動測報數據庫和水情自動測報管理子系統。隨著計算機技術的不斷進步，使得預報的精度和調度的決策在所有的資料的采集都源于子系統的功能發揮，自動遙測的調度和預報技術的發展，未來的洪水總量將進入被預測的極端，雨情的變化、氣象的情況，洪水的變化等都會進入趨勢預測和分析的階段，不斷地提升準確率，甚至可以根據調度的信息進行人工對洪水預報的干預[5]。

例如對水庫的洪水進行預報的方法，通過數學模擬的水文模型，將水溫現象進行隨機的模擬。如水文模型的研究模擬，模擬的系統分析對水文模型進行模擬和概括流域的降雨量和蒸發量的系統模擬，降雨的徑流的水文過程可進行數學的模擬輸出等，達到數學表達式和邏輯計算的系統分析，將模型中的待定參數進行時間的降雨和徑流的資料的測定，斷口流量的系統輸出等。

將流域內的產匯流水水文現象建立起來，就是通過將預報的降雨的凈流量以及出口斷面的徑流過程進行實際流域的預報，特別是對山區性小流域的洪水的漲落秦光，進行實時的系統的誤差信息的預報精度的提高和修正。修正的方法包括修正模型的參數、輸入的誤差、綜合的參數，根據壩下的關鍵點的水情和工況，分析出防洪的形式等等，將誤差系列進行回歸模型的建立，通過卡爾門濾波的修正功能，生成社會經濟狀況的控制預案，將洪水的調度的子系統進行預報，分析效益，評價意見，將規則加以協商和綜合，提出調度的可行性方案。

在求解洪水預報過程中，將水庫的調度決策加以指導，對于洪水預報的產匯流的模型的調用和實施，將降雨的信息進行過程的演進，使用更新和決策的調度模型，根據新信息的洪水預報作業，循序漸進地將洪水的降雨過程進行逐次的調度。

歷史的水雨情能夠通過當前的子系統進行查詢，可以將當前和前期的水情進行多方位的預測和查詢，給用戶和防汛部門提供汛情信息，為用戶提供綜合的水文頻率、洪量特征、水情的調度和預測結果等信息，并以報表的形式輸出。

3 結 語

隨著信息技術的不斷進步，新型傳感器的開發，讓水情自動測報系統得到創新性的開發。作為擁有豐富水利資源的大國，我國在水情自動測報技術的應用和發展上，擁有著廣闊的發展前景，今后應該不斷進行開拓創新，縮短與世界先進技術水平的距離，為水利水電事業發展做出更多的努力。

[1]甘明慶.黔西電廠沙壩河水庫水情自動測報系統改造[J].云南水力發電,2016,32(03):9-13.

[2]薛夢.阿克蘇地區柯柯牙河灌區水情自動測報與閘門遠程監控系統的設計與應用[J].建筑工程技術與設計,2016(03):615,629.

[3]謝陳輝,楊英權,羅兆鵬，等.水庫水情自動測報系統研究[J].建筑工程技術與設計,2016(18):1989.

[4]李繼清,楊卓.水情自動測報實驗室建設實踐與應用探析[J].教育教學論壇,2015(08):233-234.

[5]師寧焉.白石水庫GPRS水情自動測報系統組成及關鍵技術綜述[J].黑龍江水利科技,2014(06):91-93.

1007-7596(2017)06-0151-03

2017-05-22

蔣躍華(1984-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師。

P338.9

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