枫树坝水库水情自动测报系统的升级改造

枫树坝水库水情自动测报系统的升级改造

介绍了枫树坝水库原有水情自动测报系统的状况及存在问题、对原有水情自动测报系统的升级改造、新系统的功能特点和运行情况。

标签：枫树坝水库；水情自动测报；系统数据采集器；GSM通信；北斗卫星

前言

枫树坝水库处于珠江流域东江水系干流的上游，集雨面积5150km2，总库容19.32亿m3，属不完全年调节水库。原设计是以航运、发电为主，结合防洪等综合利用的水利枢纽工程，2003年1月1日开始，根据粤府办〔2002〕82号文《关于调整省属七座水库利益分配和工作责任的实施意见》经省人民政府同意，调整枫树坝水库功能为防洪、供水、灌溉为主并兼顾发电、航运。因此，必须更及时准确的掌握流域水雨情，合理调度利用水资源，充分发挥水库功能，对于水情自动测报系统也提出了更高的要求。

1 原有系统的状况

枫树坝水情自动测报系统于1989年开始建设，1991年建成，1999-2000年进行了一次更新改造，改造后的枫树坝水情自动测报系统由1个中心站、18个遥测站组成，遥测站点中，包括5个水位雨量遥测站（老隆、新源、坝上、斗晏、长滩）、2个水位遥测站（尾水、坝下）、11个雨量遥测站（赤化、上坪、贝岭、三亨、定南、桂竹帽、龙塘、镇岗、寻乌、澄江、龙岗）。采用的是ACS100型数据采集器，通信方式采用海事卫星通信与特高频VHF混合组网方式，自报式工作体制。

原水情自动测报系统更新改造后，能及时、准确收集到流域内各测站的水情信息，给水库调度人员进行洪水调度提供了及时可靠的依据，在洪水预报和调度决策方面发挥了重要的作用。

2 改造方案

2.1 改造的必然性

随着遥测设备的老化，以及调度要求的发展，对于数据的实时性、稳定性，维护管理的方便性以及智能自动化程度的不断提高，枫树坝水情自动测报系统改造也势在必行，以满足各方面的需求。

原遥测系统采用单一通讯方式，除坝下采用VHF通讯方式外；其余站点都通过海事卫星通信方式将数据发往中心站，由于海事卫星用户较多，来数畅通情况不太理想，海事卫星通信延时较长、通信费用昂贵，并且TT-3022C海事卫星

通信终端当前已经停产，对于日后备品备件的购置存在不确定性，卫星电台功耗太大无法实时在线工作，另外原系统采用ACS100型数据采集器，在中心站无法对遥测站实时遥控，已经不太适应现代水情自动测报系统的理念；这些都促使遥测系统需要进一步改造以提高系统可靠性、提高系统畅通率及降低通信运行费。

2.2 遥测站改造方案

鉴于以上原因，枫树坝公司决定继续由南瑞公司负责整个系统的升级改造，现场安装由枫树坝公司和南瑞公司共同完成。

2.2.1 改造范围和原则

经过认真、全面探讨，确定系统改造范围和原则：取消坝下站，将剩余的17个遥测站点全部进行升级改造，遥测站主要针对数据采集器、通信系统、电源系统、传感器系统等几个方面进行改造。

改造原则是能利用的设备尽量利用，但是需要做出淘汰的設备也不能将就使用。

2.2.2 数据采集器

数据采集器是遥测站的关键设备，遥测站的全部功能几乎都体现在数据采集器的功能上，为此本系统选用了国内最为先进可靠、功能强大、易操作、易维护的南瑞公司新型ACS300型数据采集器，以满足双信道的需求。ACS300型数据采集器具有以下特点：

采用分布式设计概念，便于系统扩展，能够最大限度地保护原有设备投资，备品备件价格更加经济，大大减少运行维护费用。

具有强大的远程通信能力，能满足目前系统对双信道功能的需求。

增强了在“防愚”和设备操作安全性方面的设计。保证在用户误操作的情况下对设备不会造成永久性损坏，使得用户在搭建系统时可以大胆操作，并有效减少系统安装维护工作量。具有强大的自检功能。采用平台化和模块化的设计方案，使设备组建方便可靠，维护量最小，满足用户个性化要求的目标。

2.2.3 通信系统

通信采用主流的GSM短信通信和北斗卫星终端，采取双信道通讯的方式。这样做增加了信道的种类，达到双信道互为备用的方式，从而增加信道的稳定性。遥测站主信道采用GSM信道，备用信道采用北斗卫星信道，工作方式为：当主信道发信后，数据采集器根据通信终端的通信机制判断是否发送成功，如果发送成功则备用信道不会启动，如果发送未成功则自动切换到备用信道。当主信道恢复畅通后，遥测站仍然从主信道发送数据。

通过改造，新系统全部采用南瑞水情公司NARI/SP协议，通过协议的控制遥测站能接收到中心站的相关指令，遥测站对中心站的响应将更为丰富强大，包括招测、校时、更改遥测站发信路由、修改遥测站运行参数等功能。且由于GSM 通信终端功耗小，可以实时在线工作，这样中心站对遥测站的所有遥控命令都可以通过该信道实现。

2.2.4 电源系统

电源系统不做更换。遥测站太阳能板已使用7年，转换效率将大大降低，另外蓄电池是易耗品，改造时对太阳能板、蓄电池全部进行了更换。

2.2.5 传感器系统

改造后雨量传感器全部采用原设备，不作更换。水位传感器更换为WFH-2水位计、MPM426W型压阻水位计。

2.3 中心站软件改造

枫树坝公司经过2006年水调系统改造，中心站平台支持遥测站信道通信采集方式，中心站无需增加任何硬件设备即满足了遥测站改造需求，枫树坝公司已具有ACSCOMM采集平台，ACSCOMM采集平台能够支持扩展多个信道的通信采集软件，改造后在遥测站采用GSM和北斗卫星双信道通信模式。

本次改造对数据采集软件进行升级和平台软件完善，针对需改造的遥测站进行相关站号及信道信息进行配置，并设置遥测站招测及远程命令等。

3 系统升级改造及运行

3.1 系统升级改造

系统升级改造分两期进行，2007年9月份对坝上、尾水、上坪、贝岭、斗晏五个站点进行升级改造，增加马口莲中心站北斗卫星接收终端，2008年8、9月份对剩下12个站点进行改造。

3.2 系统运行（统计时间2009年至2012年）

枫树坝水情自动测报系统升级改造完成后，系统设备运行稳定、可靠，系统畅通率、可用度高，通信系统数据传输可靠、迅速、误码率低，通信费用大大降低，在统计运行时间内，系统畅通率和可用度分别达到97.6%和98.3%，系统符合《水文自动测报系统技术规范》SL61-2003的要求。

4 结束语