《水文自动测报系统》复习提纲

复习提纲第一章绪论1、水文自动测报系统的定义应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量、潮位、风向、风速和水质等水文气象要素以及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。

2、系统的组成及其任务、系统的工作体制1）、组成由遥测站、中继站（通信信道）、集合转发站、中心站组成。

2）、任务▪遥测站——收集水文数据，按规定格式发报水文信息。

▪中继站——中转遥测站的水文数据。

▪集合转发站——接收处理若干个遥测站的数据，再打包转发到分中心站。

▪中心站——收集各遥测站水文信息，处理并存储水文资料，做出水情预报和防洪调度方案。

3、）系统体制▪水文自动测报系统按通讯方式可分为：超短波、短波、卫星、有线遥测系统▪水文自动测报系统按工作体制可分为：自报式、查询—应答式、混合式3、自报式、应答式遥测站的定义1）、自报式遥测站：当测站的某一水文参数值发生一个计量单位变化(如雨量增加1mm，水位变化±1cm)时，或达到设定的时间间隔时，遥测终端机即自动采集、存储并发送数据。

特点：（1）功耗低，值守电流小。

（2）实时性强。

（3）可靠性高，抗干扰能力强。

（4）可以兼有通话功能。

（5）自报式测站可以只配发射机，对应的中心站只配接收机。

（6）自报式测站由于发送数据是随机的，系统就存在数据碰撞的问题。

2）、查询—应答式遥测站：由中心站发出指令召测某遥测站后，该站即自动采集实时的水文数据，发送给中心站，这样的测站叫查询—应答式测站。

特点：（1）人工控制性能好。

（2）应答式测站可以兼有通话功能。

（3）应答式测站是逐个回答中心站的查询命令的，数据不会发生碰撞。

（4）测站电台的接收机要一直处于工作状态，测站功耗大。

3）、混合式遥测站：既能自报又能应答的测站，称为混合式测站，亦称自报／应答兼容式测站。

特点：（1）兼有自报式测站测量水文参数实时性好和应答式测站人工控制性能好的优点。

（2）功能齐全，适用于系统中的国家水文站和库区重要水位站。

（3）工作方式灵活。

4、信号形式的分类：模拟信号和数字信号5、格雷码的定义、传输速率格雷码（Gray Code）：格雷码是循环码的一种，其定义是相邻二数码（十进制数）的二进制编码中仅有一位发生变化。

传输速率：单位时间内传输的构成代码的比特数bps或bit/s。

也就是通信线上传输信息的速度。

6、无线电电磁波：接收功率＝发射功率×天线增益/传播损耗（在真空中自由空间传播）7、数据通信的基本传输形式：基带传输、频带传输数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。

基带传输：将基带信号直接传输的方式，用于短距离通信中。

基带：由计算机或终端产生的未经调制的数字信号所固有的频带。

频带传输：先将二进制信号（数字信号）进行调制，变换成模拟信号，然后在一定频带的模拟信道中传输，到达接收点后经解调后将模拟信号还原成原来的二进制信号（数字信号）。

例如：通过电话模拟信道传输。

宽带传输：数字信号需调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ 的模拟信号后再传送，接收方需要解调。

例如：闭路电视的信号传输。

第二章 水文数据自动遥测1、传感器的分类、主要性能指标传感器的分类：（1）按输入物理量分类（2）按工作原理分类（3）按能量传递方式分类（4）按输出信号性质分类类传感器的主要性能指标：1⏹⏹ 2、分辨力：是指输出端产生可以观测到的变化量时所对应的被测量的最小变化值。

3 、测量范围、量程：⏹ 测量范围——测量系统所能测量到的最小被测量（输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。

⏹ 量程——测量系统示值范围的上限值与下限值的代数差称为量程。

量程又称满度值，表示测量系统能够承受最大输入量的能力。

4、滞后量：传感器在全量程范围内，输入量由小到大（正行程）或由大到小（反行程）两者静态特性不一致的程度。

5、误差：指测量的指示值与被测量的真值之差，通常用百分数（相对误差）表示。

6、重复性:表示传感器输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，输出量不一致的程度7、可靠性：平均无故障时间MTBF ——在标准工作条件下不间断地工作，直到发生故障而失去工作能力的时间称作为无故障时间。

相邻两次故障间隔时间平均值。

8、 稳定性：——指在规定工作条件范围之内，在规定时间内系统或仪器性能保持不变的能力。

2、数字传感器的类型1、脉冲输出的数字式传感器：将非电量的变化转换成相应电脉冲后进行数字测量的传感器件。

2、频率输出的数字式传感器：将非电量的变化转换成电振荡频率的变化。

以频率形式输出的信号实际上也是一串数字信号，同样可以通过计数或测量周期来实现数字式测量。

3、数码输出的数字式传感器：一种利用数字码盘直接把转角变换成数字代码输出的传感器件。

角度数字编码器有增量编码器和全量编码器两种型式。

（1）增量编码器：用一个计数系统在设定的某一基准数据上加减由码盘产生的脉冲增量。

（2）全量编码器：对每一个转角给出绝对值的完整代码。

3、水位编码器的型式：增量编码器、全量编码器（看上）4、翻斗式雨量计的工作原理：看有图5、遥测水位计的种类、浮子式遥测水位计的组成1、浮子式遥测水位计：⑴ 水位感应部分⑵ 水位传动部分⑶ 水位编码器部分将水位轮的旋转的角度、位置转换成代表相应水位的数字信号或电信号。

2、压力式水位计：由水位传感器、通气电缆、水上部分（水位显示、记录器）组成。

3、超声波水位计：一般由超声换能器、超声发收控制部分、数据处理显示记录部分和电源组成。

4、微波（雷达）水位计5、 激光水位计6、 遥测站的主要功能、设备结构图遥测站的基本功能：1、实时数据采集及传输。

2、自适应数据采集。

3、具备超限报警功能和自检功能，设备定时自检，并将设备工作状态发送出去。

4、遥测站应配置显示面板和键盘，以便人工置入非自动测量的水文参数，也可在传感器故障时人工置入水文电报进行传输。

5、设备功耗低，采用蓄电池组和太阳能电池板组合供电方式可长期工作，在连续阴雨时仍能有效地工作。

6、应能在恶劣的天气环境下和无人职守情况下正常运行，RTU 可靠性指标MTBF 应大于25000小时。

一个遥测站设备由遥测终端机、传感器、通信机、避雷器、天馈线和电源等组成。

结构图如有图所示遥测终端机的主要功能:1、I/O 接口能力（1）数字量输入通道（2）频率计数通道 （3）模拟量输入通道（4）数字量输出通道 （5）模拟量输出通道 2、通信接口3、实时钟（RTC ）部件4、键盘/显示5、数据存储器 6、扩展能力 7、电源管理8、数据采集和传输工作方式 9、环境适应能力 10、可靠性指标7、 固态存储器的工作原理以及与传感器的连接方式固态存储器的工作原理:半导体固态存储式水文数据记录仪的工作原理是在一个单片微处理器的控制下，通过定时采集或事件（例如水位变化、发生降雨等）启动方式，自动将水位、雨量等传感器测得的瞬时数据和相应时间信息，以一定的数据格式存储在半导体固态存储器的相应单元内。

在仪器规定的记录周期内，通过一定的输出方式将存贮在固态存储器内的数据及时间标记转送到计算机中，从而完成数据处理、显示、打印及存盘等工作。

第三章 水文数据传输1、超短波遥测站的组网方式：星形网、树枝状网、链形网2、超短波信道传播损耗的估算：路径损耗的计算如果设 是由发射机送到馈线的功率， 是接收天线的馈线终端得到的接收信号功率。

为了保证超短波系统站点在点与点之间信号传输的稳定可靠，必须进行无线电路组网中的无线信道测试，其主要任务是测定电波传播的路径损耗。

通过测试，测得发射功率为35W 、接收功率为52W ，发射和接收天线增益共为18dB ，馈线总损耗为6.38dB ，试计算其路径损耗？Pt Pr3、中继站的主要功能及分类●中继站的主要功能是完成水文数据的转发任务，延伸超短波通信信道的距离。

●中继站可分为模拟中继站和再生中继站。

●1、模拟中继站:⑴自动转发模拟信号（数据信号）和话音信号。

⑵具有超时发送、强迫掉电功能。

⑶具有较强的抗干扰能力，以免受干扰而误开发射机。

●2、再生中继站:⑴具有模拟中继站的基本功能。

⑵具有识别服务范围内遥测站站址号的功能。

⑶在中心站指令的控制下，具有执行允许或禁止转发功能，以及主备份中继站的切换功能。

⑷转发数据自动显示功能。

4、水文数据传输通信信道、各通信信道的遥测站设备结构图、站网组网方式水文数据传输通信信道:有线信道的种类1、架空明线2、双绞线3、同轴电缆4、光纤（光导纤维）;GSM通信信道(GSM GPRS/CDMA 1X);卫星通信5、应用于水文中的卫星种类：通信范围（300MHz～300GHz），工作频率气象卫星上行UHF 下行L波段控制与数据接收中心（CDAS）与数据收集平台系统（DCP）（1）CDAS的工作频率●上行2047—2064MHz(L波段)；401.1-402.1MHz(UHF波段)。

下行1670～1710MHz(L波段)。

（2）DCP数据平台的主要技术指标●发射功率：2～10W(可调)；●EIRP：43～46dBW；（等效全向辐射功率）●发射频率：国内401.1010~401.3950MHz；国际402.0025~402.0985MHz；●频率间隔：3kHz；●数据传输速率：100bps；海事卫星移动站—卫星L 地面站—卫星C工作于L波段，上行频率为1.6GHz，下行频率为1.5GHz。

具体范围是上行1626.5～1660.5MHz，下行为1525.0～1559.0MHz通信卫星KU波段VSAT是VERY SMALL APERTURE TERMINAL的缩写，直译为“甚小孔径终端”，意译应是“甚小天线地球站”。

也称为卫星小数据站或个人地球站，指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3m-2.4m。

VSAT 是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。

利用这种系统进行通信具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。

VSAT的分类:（1）以数据通信为主的网；（2）以话音通信为主的网；（3）以电视接收为主的网。

3、VSAT卫星通信系统组成:（1）空间部分——卫星（2）地面部分1）主站（网络管理中心）,对系统进行控制、监测、管理和维护。

2）VSAT小站,由VSA T数据平台和计算机等用户终端。

1、全线通卫星通信系统工作在Ku波段。

卫星移动通信终端（ACU）外形如同白色的半球，通信单元，射频功放，射频接收放大器和天线及天线和GPS等全集成在内，直径29.2cm，高17.1cm，相当小巧。

ACU发送数据的速率为165bit/s，而经由卫星地面网络中心转发给ACU的速率则高达15kbit/s，信道误码率1×10-5，传输中有效的差错控制措施，可使用户数据误码率小于1×10-7。