智能化水利监测系统

智能化水利监测系统

一、背景

我国是世界上洪水灾害频繁且严重的国家之一，具有发生范围广、发生频繁、突发性强，损失大等特点。安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，目前主要江、河、大型水库、大型水利工程已建成基本监测系统，但中小型湖泊、水库、溪流、地方小型水利工程的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，大部分缺少必要的水雨情测报及闸门联动控制、堤坝安全监测等设施，检查手段落后，隐患极大。一旦发生局部暴雨洪水，极易引发溃坝、溃堤事件，轻则造成财产损失，重则造成人员伤亡。

在此种情况下，建立一套自动监测系统，实现水位、雨量实时监测、以及必要对坝堤进行必要的在线渗压、渗流、应变等实时监测并预警就是非常必要的，当发生异常情况，有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。

二、解决方案

泉舟智能监控系统是利用物联网、遥测、通信、计算机和网络等技术，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(简称中心分站)三部分

系统架构

利用现代传感器技术实时采集各种水文信息，如降雨量、蒸发量、水位(潮位、地下水位)、流量(流速、水量)、风向风速、水质等。其特点是快速、准确、信息量大。水文自动测报遥测站根据采集参数的不同可分为水文站、水位站、雨量站、水质站、闸位站、流量计量站等。

它主要由采集信息的传感器、摄像机和光伏供电组成，以遥测终端为核心，实现水情信息的采集、预处理、存储、传输以及查询应答等测控功能。

三、自动测报系统主要功能

1、数据接收处理功能

实时接收遥测站的雨情、水情、工情等信息。对数据进行检查、纠错、插补、分类、格式化处理，加注时标，自动检查数据帧格式，并进行合理性判别，建立计算用表和数据库，自动存贮。

数据采集方法：

监测数据的采集方法有：巡测、定时巡测、选测、人工测量。采集周期根据工程要求，运行人员可在系统上设定或修改起始测量时间和定时自动测量周期。

●能实时接收自动监测站的水雨情数据和工况信息；

●具有对自动监测站进行远程控制功能;

●能实时处理接收的数据信息，并分类存入数据库中；

●具有人工数据的录入功能。

2、应答与信息查询功能

定时或人工查询下属站点的水位、雨量数据、坝体监测及工作状态。可按指定的时段、指定的通信方式批量传送遥测站的水位、雨量记录。具备对遥测站校正时钟、开关机功能。

2.1、基础信息查询

①雨量站基本信息

查询雨量站的基本信息，如：雨量站类别(自动、人工、简易等)、水系、河名、站号，站名，站址位置、设立日期、所属部门等。

②水文(位)站基本信息

查询水文(位)站的基本信息，如：测站类别(自动、人工、简易等)、站号，站名，站址，经度，纬度，高程、设立日期等。

③工情基本信息

查询堤防工程、水库、山塘等的基本信息，如：建设地点、所在河流、集水面积、多年平均降雨量(径流量)、设计洪水位(流量)、库容、坝顶高程等。

④基本属性信息

查询的基本信息，如：地理、地质、气候特点、人口密度、基础设施、灾害频繁程度等。

2.2、水雨情信息查询

通过对系统数据库的访问，可以实现各小流域、中小型水库水位、流量实时监测信息、历史资料信息查询，为预报决策提供历史资料对比分析。可以实现单站、多站实时或者历史水雨情图形化查询。具体包括：水文(水位)站雨量、水位(流量)实时和历史资料查询(包括日平均水位/流量、月水位/流量等)，以及降雨量统计表、降雨量图等形式对雨量资料进行日、时段等综合查询。

2.3、气象信息查询

将查询数据库得到的气象信息显示给用户，主要包括：中央气象台、省气象台和临近省气象台、本地市(县)气象台发布的当日天气预报(文字、图、表)，卫星云图信息(图片)、多普勒雷达测雨信息、台风警报信息、自建小型气象站等。

2.4、工情信息查询

工情信息主要包括：堤防、水库的各种特征值、工程图、工程指标、工程运行状况等数据;水库运行状况的实时信息，如闸门开度、大坝安全状况，溢洪道、泄洪洞、输水洞流量，水库、山塘水位状况(流量)、水库调度方案等。堤防主要信息有各断面水位、堤防安全状况、出险情况及类型。可以实现单站、多站实时和历史工情信息和运行参数的查询。

3、数据库管理功能

包含原始、历史、预报或成果数据库的形成、检索、查询等。

●对水位、雨量数据等进行插入、修改；

●录入水位流量、水位库容关系曲线；

●设置各站雨量权重；

●修改各站特征参数，如河道站防洪任务、闸坝站防洪任务和水库站防洪任务参数表等；

●添加、删减、修改数据库中测站站名、站类、遥测数据类型等参数;

●数据库查询/修改：选择得到一个或几个特定的数据项、记录、表、数据进行同期对比；

●数据转贮：当数据库数据日积月累到一定程度或指定时间后，系统自动提示同时将数据库部份数据转存到其它存储媒体，以实现数据备份、装载功能，历史数据筛选处理功能。

4、数据输出功能

可通过屏幕、打印机、绘图仪等设备输出雨量直方图、水位、流量过程线、等雨量线图等。

5、设备自检与状态告警功能

雨量或水位、流量、坝体变形等监测要素越过某一规定数值之后即告警；

设备供电不足，电压下降，尤其遥测站或中继站电源能力低于设定的门限值时即告警；

系统具有自检能力，某一设备出现事故或发生通信终端，则立即自动告警；

为及时引起工作人员注意，除屏幕显示报警之外，尚可采用声、光等方式报警，以便于工作人员及时处置。

6、水务值班

完成时段水情计算、日水情计算、月水情计算、日发电计划以及水调值班的记录等。

7、水文预报功能