4.水情自动测报系统工作流程(教材)

水情自动测报系统工作流程目录第一章概述 (3)1.1 系统组成 (4)1.2 系统功能 (5)第二章信息采集 (6)2.1 信息源 (7)2.2 传感器 (7)2.3 遥测终端（RTU） (7)2.4 系统工作体制 (8)2.5 电源系统 (9)2.6 防雷和接地系统 (10)第三章信息传输 (10)3.1 通信设备 (11)3.2 通信方式 (12)3.2.1 超短波通信 (12)3.2.2 短波通信 (12)3.2.3 卫星通信 (12)3.2.4 PSTN通信 (12)3.2.5 GSM/GPRS通信 (12)3.2.6 混合通信方式 (13)第四章信息接收 (13)4.1 数据接收单元 (14)4.2 通信控制软件 (15)第五章数据处理系统 (16)5.1 计算机网络 (17)5.1.1 安全分区 (17)5.1.2 网络工作流程 (18)5.2 应用软件 (19)5.2.1 水调平台软件 (19)5.2.2 实时计算软件 (20)5.2.3 水文预报软件 (21)5.2.4 调度软件 (22)5.3 信息发布 (23)5.3.1 水情信息网站 (24)5.3.2 短信发布软件 (26)第一章概述水情自动测报系统（以下简称系统）是利用遥测、通信、计算机和网络等先进技术，完成流域或测区内水文、气象、汛情、工情等信息的实时采集、传输和处理，为工程防洪、兴利、优化调度提供服务的自动化系统。

系统由各种传感器、通讯设备、计算机网络及相关软件组合而成。

可分为遥测站、信息传输通道（简称信道）和中心控制站（简称中心站）三部分。

系统的工作流程可概括为信息采集、传输、接收和处理（见图1.1）。

图1.1 系统工作流程图1.1 系统组成1）遥测站。

可实现自动收集雨量、水位和其它参数的实时数据。

在中心站的控制下按一定方式把这些数据编排成脉冲信号，通过信道传递到中心站。

遥测站的仪器设备有雨量计、水位计、编码器、数传机、电台和电源设备等。

一般在有人管理无人操作情况下进行。

图1.2为一个采用超短波（VHF）通信的水位遥测站的设备配置图。

图1.2 遥测水位站设备配置图2）信道。

是信息传输通道的简称，是连接遥测站与中心站之间的电波传输线，分为有线和无线两类：有线通道用专线或共用电话线路；无线电通道常用超短波频段，卫星无线电通道则用卫星作为中继站，一般采用微波波段，还有短波、流星余迹散射等方式，都可作远距离通信用。

图1.3为采用超短波信道传输数据的示意图。

图1.3 超短波信道传输数据3）中心站。

是水情自动测报系统信息接收、处理的中枢，它的功能是集中遥测系统内各遥测站的数据，进行计算整理，及时作出洪水预报，并可控制闸门启闭，进行水利调度，还可进行信息发布等。

根据流域面积及部门的需要可配置多级控制中心。

中心站设备主要包括通信设备、服务器、工作站、网络设备及电源等五个部分。

中心站主要设备组成见图1.4。

图1.4 中心站主要设备1.2 系统功能1）采集功能。

遥测站自动采集雨量、水位等信息。

非自动采集要素（如流量等）的遥测站，应具备人工置数功能。

2）存储功能。

根据需要，遥测站可具有存储功能，存储容量一般为90d、180d、360d的信息量，并留有15~30d的富余量。

3）传输功能。

遥测站能将采集到的信息快速传输到中心站。

系统内的重要站应具有备用通信功能。

4）数据接收与处理功能。

中心站具有实时数据接收、处理和对测站监控的功能。

对接收的数据进行检查、纠错、插补、分类等，建立数据库，编制水文图表，提供查询、输出、发布等功能，以及与有关部门交换信息的功能。

5）水文预报功能。

自动完成不同方案预报功能，人机对话控制预报软件运行的功能，以及在遥测信息漏缺的情况下进行预报的功能。

6）报警功能。

包括水文要素越限报警、供电不足报警功能等，可选用屏幕显示、声、光等报警方式。

7）防护功能。

遥测站、中继站和中心站均需进行过压保护，以使设备在遭受雷击时不易损毁。

对无人看管的遥测站和中继站，应具有防破坏和防盗的功能。

8）扩展功能。

必要时中心站需具有水文电报的接收和译电，并和遥测数据合并使用的功能；水库工程可扩展水库调度功能；基于计算机网络实现远程查询等功能。

第二章信息采集信息采集部分由信息源、传感器、遥测终端（RTU）、供电系统及防雷和接地系统等组成。

系统的信息采集流程包括由传感器对信息源进行系统需采集的各种参数的原始测量，并将测量值变换成机械或电信号输出，再由RTU 将测得的状态或信号转换成可在通信设备发送的数据格式。

信息采集流程如图2.1所示。

遥测站向上报送数据的方式可分为自报式、应答式和混合式。

图2.1 信息采集流程图2.1 信息源信息源包括水雨情信息、测站工况信息等。

2.2 传感器1）雨量传感器。

一般采用翻斗式雨量计。

可根据实际需要，合理选定分辨力。

2）水位传感器。

水位传感器的种类较多，有浮子式、压力式、气泡式、非接触式、电子水尺等。

其中，浮子式水位计应用最广。

3）其他传感器。

对蒸发、墒情、水质、温度、湿度等参数进行测量的传感器。

2.3 遥测终端（RTU）遥测终端（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用于完成被测参数的数据采集、存贮（显示）和传输控制，并通过通信设备与信道完成数据传输。

RTU 将测得的状态或信号转换成可在通信设备上发送的数据格式，还可将从中央计算机发送来的数据转换成命令，实现对设备的功能控制。

RTU基本功能如下：1）编码：包括信源编码和信道编码。

其中，信源编码的功能是在一定的保真度条件下，将测得的参数值变换成数字信号；信道编码的功能是将信源编码器输出的数字信号转换成符合一定规则的数码，以达到适合于信道传输，便于纠、检错等要求。

2）解码：解码过程是编码过程的逆变换。

信道解码是根据信道编码规则，将收到的信道码变换为信源码，并检查和纠正数据传输中的差错；信源解码是将信源码复原成测量的参数值。

3）存贮/记录：用于按时间顺序存贮记录所采集的参数值。

存贮记录装置可接在信源编码器的输出端口。

4）键盘/显示：用于显示所采集的参数值，以及用于工作模式的设定和人工观测参数置入等。

5）扩展通信口：作为终端和其他数字设备的接口，用于编程或数据下载、发送水情报文等。

6）传输控制：对数据的发送和接收全过程进行时序和路径控制。

中南勘测设计研究院生产的RTU（如图2.2）同时还具有如下功能特点：1）支持多种传感器接口(开关量、数字量、模拟量、标准工业接口等)；2）多种数据传输信道接口，可接入VHF、卫星、GSM/GPRS、PSTN、直接连接及DTMF等多种通信信道，并能组成双信道互为备用数据通信方式，能进行信道检测和信道自动切换；3）具备可靠的数据报送体制，支持自报式、应答式和混合式工作体制，以自报式工作体制为主，同时可响应中心站的召测/远程设置，具有高效可靠的数据传输和差错控制功能；4）具有数据现地固态存储功能，固态存储容量不小于半年。

固态存贮器主要用于按时序记录所连接传感器采集的参数值，再通过不同途径读出所存贮的数据，供资料整编使用。

根据系统的实际条件和需要，从固态存贮器取回数据可以采用现场读取存贮数据、从固态存贮器取出数据存贮卡、过遥测终端机定时或随机地按照中心站的指令或自动地将所存数据传输给中心站，还可通过便携式计算机、PDA、U盘(或存储卡)读取所存贮的数据；5）具有电源电压检测和充放电智能控制功能；6）自检能力强，本机状态信息可定时发送至信息分析处理系统；7）具有可靠的干扰防护和一定的雷电防护能力，具备硬件看门狗，所有通信端口和信号接口均有效隔离；8）低功耗。

图2.2 中南勘测设计研究院生产的RTU2.4 系统工作体制系统工作体制指各遥测站向上报送水文数据的方式，水情自动测报系统的工作体制一般有自报式、应答式和混合式。

1）自报式：在遥测站设备控制下，当被测参数发生一个规定的增减量变化或达到设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，接收端的数据接收设备始终处于值守状态。

2）应答式：由中心站自动定时巡测或随机呼叫遥测站，遥测站响应中心站的查询指令，将所采集的数据发送给中心站。

定时自动巡测的时间间隔可根据数据处理和预报作业的需要确定。

3）混合式：在同一系统中，兼有自报式和应答式两种方式的工作体制，称混合式。

2.5 遥测站电源系统稳定可靠的电源供应是自动测报系统正常工作的基本条件。

水情自动测报系统遥测站供电方式计有太阳能电池浮充供电、交流浮充供电和蓄电池组独立供电等三种供电方式。

交流浮充供电方式要求遥测站附近有交流电源，对于偏远山区的测报站点特别是中继站来说，该条件一般较难满足；交流浮充供电方式容易从交流电源引入雷击，设备遭受雷击的概率较高，自动测报系统中的野外遥测站点一般不采用该种供电方式。

蓄电池组独立供电方式因需对蓄电池组进行定期充电或定期更换，维护工作量较大，更换不及时还可能导致测报站点短时瘫痪，一般较少使用。

太阳能浮充供电方式需要有一定的日照保证，这在我国大部分地区均能达到。

太阳能浮充供电方式的电源系统为一独立系统，不与外界发生任何电气联系，避免了从电源上引入的各种电磁干扰和雷电干扰。

目前我国水情自动测报系统普遍采用太阳能浮充供电方式（如图2.3）。

图2.3 太阳能浮充电源系统2.6 防雷和接地系统雷电感应和雷击是危及水情自动测报系统运行安全的重要因素之一，雷电进入系统设备的途径主要有天馈线，工业电力线，传感器与设备之间的传输电缆等，为了有效防止雷电进入设备，保证设备的运行安全，系统要求遥测设备自身具有完善的隔离保护措施，外部信号接口全部采用光电隔离或继电器隔离，中继站和中心站应适当采取防雷保护措施。

第三章信息传输信息传输部分主要由通信设备及信道组成。

遥测终端自动采集测站的水雨情、测站工况等信息后，进行现地加工处理和固态存储，当满足发送条件时，通过超短波、短波、卫星、PSTN、GSM/GPRS等信道，按设定的传输机制将采集到的信息及时传输到信息接收终端。

信息传输流程如图3所示。

图3 信息传输流程图1）调制解调：调制的作用是把数字信号变成适合信道传输的已调载波信号，解调则是把接收到的已调载波信号恢复成数字信号。

在使用数字信道时，应按数字信道的接口要求进行数据传输，无需进行调制解调。

2）信道：即信息传输通道，包括传输电信号的媒质和通信设备。

信道是连接遥测站与中心站之间的电波传输线，分为有线和无线两类：有线通道用专线或共用电话线路；无线电通道常用超短波频段，卫星无线电通道则用卫星作为中继站，一般采用微波波段。

水情自动测报系统的通信设备包括调制解调器、收发信机、天馈线；数据传输的通信方式包括超短波、短波、卫星、PSTN、GSM/GPRS及其组合等。

3.1 通信设备1）调制解调器：不同的通信信道应选用与其相匹配的调制解调器。