浅析乌鲁瓦提水利枢纽水情自动测报系统改造设计

浅析乌鲁瓦提水利枢纽水情自动测报

系统改造设计

摘要：本文以乌鲁瓦提水利枢纽水情自动测报系统改造为原型，介绍了系统

改造前的一些不足和需要优化、提升的技术环节，重点阐述了水情测报系统关键

环节的改造方案及设计原理，针对乌鲁瓦提水情测报系统安全稳定运行，提出了

一系列的优化设计方法和想法，望能对相关水利枢纽水情自动测报系统设计和设

备提升，提供一些有价值的参考。

关键词：乌鲁瓦提；设计优化；水情自动测报；

0引言

水情自动测报系统主要服务于水文预报和水库运行管理，旨在水库防汛安全、发电效益中发挥重要作用，同时也作为水库自动化调度的基础[1]。随着北斗通信、移动通信、传感器等技术发展，水情自动测报系统在通信设备、远程测报与设置、系统运行与维护等方面都有新的需求[2-4]，需要不断结合新的运行管理和测报精度

要求持续进行优化和完善。

乌鲁瓦提水利枢纽位于新疆和田地区和田县境内，是和田河西支流喀拉喀什

河的控制性枢纽工程，是一座集灌溉、防洪、发电、生态保护等功能为一体的的

大（2）型Ⅱ等水利工程。水库坝址以上控制流域面积19983km2，控制全河径流

量97%，水量主要来自降雨和积雪融水，多年平均流量70.60 m3/s，电站装机容

量 60MW（4 台×15MW），多年平均年发电量 2.69 亿kW·h。

乌鲁瓦提水利枢纽水情测报系统是水库重要信息监测系统，是对库区的库水位、入库流量、出库流量以及气象环境站的气温、湿度的监测，并将数据传送到

调度中心，由调度中心工作站完成对数据的处理。目前乌鲁瓦提水利枢纽水情监

测系统布设了五个测站，其中心站设在乌鲁瓦提水利管理中心。该水情测报系统

于2002年建成，为水利枢纽运行效益的发挥起到了关键作用。但随着水文环境、

设备老化以及新的技术要求，当前的水情测报系统需要进一步优化，不断提高自动化、信息化水平。图1为乌鲁瓦提水利枢纽水情测报系统主监视画面。

图1 乌鲁瓦提水利枢纽水情测报系统主监视画面

1水情测报系统优化提升需求

根据乌鲁瓦提水利枢纽运行管理需求，本文提出对水情测报系统进行修复和改造提升。主要是对部分功能因设备损坏导致监测数据异常的设施进行恢复，实现自动观测站的测报功能；同时对供电系统进行更换、通信系统进行恢复、测量断面进行复核及测站站房进行修缮。并增加小流量监测功能，实现河道泥沙自动监测，增加雨量采集装置，实现上游雨量自动监测。

中心站要求除具备原有软件的功能以外，增加洪水预报调度模型，形成完整的水情测报系统。该洪水预报调度模型应能根据上游流量、水位、雨量、高空零度层等数据自动计算出洪水趋势，为乌鲁瓦提水利枢纽防洪度汛提供决策参考。

1.1设计原则

为确保工程建成后能达到建设目标，在系统建设和开发应用中应遵循下列原则：

（1）坚持标准化和可开放性相结合原则。按照通行的国内外标准及技术规范，注重规范化、标准化，保证系统的可靠性、实时性、开放性和兼容性。以利于系统今后的完善与扩充，具有较长的生命周期。

（2）需求牵引原则。以业务需求为中心，应用为重点，兼顾其他需求。

（3）简单、明了、实用、总体集成效果好。

1.2系统任务与功能

1.2.1系统任务

（1）通过自动遥测站实现水位、雨量、泥沙、温湿度信息的自动采集、存储和传输。

（2）通过遥测站至中心站的数据传输通信网，提高水情信息传输的可靠性和时效性。

（3）通过中心站的计算机网络，提高对水情信息的收集和处理能力，满足水情测报和洪水预报系统的要求。

（4）通过水情信息接收处理与服务系统，自动接收遥测水情信息，提供检索、查询、报表生成等信息服务。

1.2.2系统功能

系统由遥测站、中心站组成，功能主要有：

（1）采集功能：遥测站能及时、准确、自动地采集系统范围内各遥测站的水文、水情、气象等信息。

（2）存储功能：遥测站具有存储功能，存储容量至少为 2 年。

（3）传输功能：能将遥测站采集到的监测数据正确、快速、安全、及时地传输到中心站，通过计算机网络为系统内水库调度提供实时、准确、可靠的水情信息，并为其它相关部门预留数据接口。

（4）数据接收与处理功能：中心站能自动接收来自卫星通信传输的遥测站水文、水情、气象等数据，并对遥测站终端具有召测功能。中心站将处理后的数据存入数据库，并能编制水文图表，实现水文数据查询、输出、发布功能。

（5）报警功能：可选用屏幕显示、声、光等方式对水文要素越限、供电不足、设备事故等情形进行报警。

（6）数据共享功能：可通过网络方式与新疆水利厅及其他相关系统实时相互共享自动测报系统的数据，其信息共享技术要求应符合相关标准和规定。

2 典型系统设计

2.1遥测站设计方案

遥测站应为低功耗、高可靠性的远距离数据采集传送装置，能够自动实时、定时地采集水位、雨量、流量、泥沙、温湿度等水文参数和终端电源电压状态，并向中心站发送数据和终端工作状态信息。

遥测终端（RTU）是遥测站的控制核心，遥测终端应具有完善的工作状态指示功能，上电自动初始化、自测试功能，以及一定范围的软、硬件故障自保护，自检测及故障自排除、遥信告警等智能功能。

遥测终端应提供友好的人/机操作界面，以支持操作人员在现场完成数据检测、参数设置、附属设备（电源、传感器等）测试、RTU 自诊断、人工观测数据设置、通讯设备控发等工作。本文提出的遥测站组成如图2所示。

图2 遥测站设计图水文水情自动测报系统遥测站工作具有如下功能：

（1）遥测站工作在微功耗值守状态（12vDC/0.1mA），能自动实时采集和存储雨量、水位、泥沙、温湿度及电源状态等数据，并可人工置数，具备增量自报和定时自报功能。增量自报的增量大小及定时自报的时间间隔可根据需要设定，水位信息初步拟设置为每6分钟进行测量1次，每30分钟自报1次，当水位变幅超过10cm时，即使不到30分钟测站将自动加报信息。