水文自动测报系统规范.docx
- 文档编号:16917466
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:60
- 大小:53.04KB
水文自动测报系统规范.docx
《水文自动测报系统规范.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水文自动测报系统规范.docx(60页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
水文自动测报系统规范
【题 名】:
水文自动测报系统规范
【副题名】:
Standardforhydrologicaldataacquisitionsystem
【起草单位】:
水利部水文水利调度中心主编
【标准号】:
SL61-94
【代替标准】:
【颁布部门】:
中华人民共和国水利部
【发布日期】:
1994-02-24发布
【实施日期】:
1994-05-01实施
【标准性质】:
强制性水利行业标准
【批准文号】:
水利部水文[1994]102号
【批准文件】:
中华人民共和国水利部关于发布
《水文自动测报系统规范》SL61-94的通知
水文[1994]102号
根据原水利电力部1986年标准修订计划,由水利部水文司主持,原水利部水文水利调度
中心主编的《水文自动测报系统规范》,经审查批准为水利行业强制性标准,其名称与代号为:
《水文自动测报系统规范》SL61-94,自1994年5月1日起实施。
本规范由水利部水文司负责解释。
各单位在实施中如发现问题,请及时函告主编单位和
部水文司。
本规范由水利电力出版社出版发行。
1994年2月24日
【全 文】:
水文自动测报系统规范
1 总 则
1.0.1 为适应我国水文自动测报系统的发展,做好水文自动测报系统规划、设计、建设和运
行管理,统一技术标准,特制定本规范。
1.0.2 本规范适用于江河、湖泊、水库、水电站等水文自动测报系统的规划、设计、建设和
运行管理。
1.0.3 水文自动测报系统属于应用遥测、通信、计算机技术,完成江河流域降水量、水位、
流量、闸门开度等数据的实时采集、报送和处理的信息系统。
1.0.4 按水文自动测报系统规模和性质的不同可分为水文自动测报基本系统和水文自动测
报网。
水文自动测报基本系统由中心站(包括监测站)、遥测站、信道(包括中继站)组成。
水文自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道,把若干个基本系统联接起来,组成进
行数据交换的自动测报网络。
1.0.5 新建水利、水电工程需要建设的水文自动测报系统,应作为工程规划设计的组成部分,
并将系统的建设纳入工程建设一并实施。
1.0.6 本规范中涉及水文测验、水文情报预报的精度要求,应按有关的国家标准和行业标准
的规定执行。
2 水文自动测报系统规划和可行性研究报告的编制
2.1 基本资料收集和可行性论证
2.1.1 进行水文自动测报系统的规划设计,应收集下列基本资料:
(1)计划建设水文自动测报系统地区的大比例尺地形图。
(2)流域内已建水文站网、报汛站网、邻近地区遥测站网方面的资料。
(3)流域的气象、水文资料:
包括重要水文站的最高最低水位、短历时暴雨雨强、洪水
产流汇流时间、洪水传播时间、防洪标准和洪水灾害,降雪量占降水量的百分比,最高、最
低气温,相对湿度的平均值和最大、最小值,日照时数最少的持续时间等特征资料。
(4)雷电情况与地震烈度。
(5)已建和计划建设的水利工程布局,以及重要水利工程的技术资料。
(6)现行的水文预报、防洪调度方案,预报和调度工作的要求。
(7)流域内无线电台设置情况和发展规划。
(8)流域的社会经济、交通、供电和通信情况。
2.1.2 建设水文自动测报系统的可行性论证包括:
(1)依据建设目标、功能要求,所在地区的水文气象特征与地形条件,当前国内外的技
术、设备状况,论证实现建设目标的技术可行性。
(2)分析估算所建系统在防洪、水利调度诸方面可以取得的经济效益和社会效益。
(3)编制投资框算,提出系统建成后运行管理所需的人员与年度经费计划。
2.2 水文自动测报基本系统的规划
2.2.1 进行基本系统规划,是通过对当前和远景的建设目标、任务和效益的分析论证,确定
系统功能和建设规模,为编制可行性研究报告和进行设计提供依据。
规划内容为:
(1)布置遥测站网。
(2)规定各类遥测站向中心站报送的数据类别、频度以及和外部进行数据交换的任务。
(3)规定系统功能和主要技术要求。
(4)初步选定遥测站通信设备的工作频率。
(5)提出土建工程要求。
(6)提出建设规模和分期发展计划。
2.2.2 根据预报和调度的需要,按照下列规定布设和调整遥测站网。
2.2.2.1 按测报数据类别的不同,遥测站分为水文遥测站(包括水文站、水库站、闸坝站)
和雨量、水位遥测站两类。
应在流域的水文和报汛站网基础上,以满足控制测区水、雨情变
化和预报、调度需要为目标,布设遥测站网。
2.2.2.2 为了既保持水文资料的连续性,又尽可能减小组建通信网的困难,应按下列要求布
置遥测站点:
(1)水文,水位,水库,闸坝站一般不得变更其位置。
(2)所设代表性雨量站,可按既满足通信要求,又能取得代表性较好之降水资料的原则
调整其位置。
(3)对于既是代表性雨量站又是控制降水量长期变化规律的基本站,如通信条件很差,
允许另建一遥测雨量站满足水文预报的需要。
(4)无人值守,委托管理的遥测站,要尽可能设在靠近居民点,交通方便,便于维护看
管的地点。
(5)水位遥测站的测井和设在闸坝上下游的水位遥测站的位置选择,应符合GBJ138-
90《水位观测标准》的规定。
2.2.3 遥测站的观测项目和报送次数,应按测站类别和预报、调度的需要规定。
根据当前的
技术条件,可按由遥测端机自动完成雨量、水位、闸门开度的采集和报送,目前尚不能进行
自动测报的流量、含沙量、蒸发量以及河道断面等则按通过人工置数装置报送进行设计。
2.2.4 根据建设目标和近期发展计划按下列要求规定水文自动测报基本系统的功能和主要
技术要求。
2.2.4.1 规划阶段应对下列系统功能提出具体要求:
(1)中心站完成一次全部遥测站巡测、预报作业和调度方案分析计算的时间要求;对中
心站随机召测单站数据和定时巡测的要求;巡测的最小时间间隔的要求。
(2)中心站对接收水情电报、电话报汛、传真信息的要求,以及和外部进行信息交换的
要求。
(3)中心站对系统工作状态的监测功能。
(4)中心站的数据处理功能:
如需要整理、打印和显示的水文图表之种类、格式;数据
合理性检查与缺漏插补;完成预报和调度作业的处理任务;需联机存储的数据类别、数量和
存贮时间。
(5)测站是否应具有在当地显示水位、闸门开度和时段降雨量、越限报警、遥测设备自
动检测、电源报警的功能。
(6)防雷要求。
(7)系统可靠性的要求:
如设备的平均无故障工作时间,数据传输可靠性与误码率,备
用措施等。
2.2.4.2 为使系统能可靠运行和便于管理,在规定系统功能时,还应满足以下要求:
(1)系统应能可靠运行,特别是在暴雨洪水灾害时期能及时准确地报送水、雨情数据,
按时发布洪水警报和预报。
为此,应采取增加备用设备,提高中继站和重要测站设备可靠性
的措施。
(2)不应强求系统承担可能会影响可靠性的任务。
一般情况下,不应要求水文自动测报
系统承担通话任务。
(3)遥测站的设备应力求结构简单、可靠、省电。
(4)应为系统扩展留有余量,如与其它系统间的联系、增加遥测站、增加测报参数、扩
展中心站软件功能等。
(5)对承担着测报水情和积累水文资料双重任务的遥测站,要配备数据存贮记录装置,
以逐步改变遥测站和人工观测站平行工作的状况。
2.2.5 根据本地区无线电台设置情况、地形条件和联网传送数据的需要,按照必须避开同频
干扰,尽量避开其它干扰的要求,从国家无线电管理委员会分配给水文遥测的频段中初步选
定系统的工作频率。
2.2.6 根据各遥测站的地形、交通条件、河道情况与居民点的距离等,提出遥测站站房结构、
尺寸,水位测井,天线塔和中心站机房等土建工程应满足的基本要求。
2.2.7 根据防洪、洪水预报和调度的需要提出系统的建设规模,根据资金、人力、技术条件
制定分期建设的目标和计划。
2.3 水文自动测报网规划
2.3.1 水文自动测报网的规划,应根据联网的各基本系统的规划、设计和各级防汛部门对遥
测数据的需求,确定网络规模、信息流向、信息量、信息交换的次数和内容,以及各节点站
的功能。
2.3.2 当测报网所在地区已建成或即将建成水利行业的计算机网络时,应依靠该网络的数据
传输系统组建水文自动测报网。
若不具备上述条件则应作为独立系统进行规划和设计。
2.4 可行性研究报告的编制
2.4.1 可行性研究报告是项目报批和进行设计、鉴定、验收的依据,应由建设单位根据规划
工作报告自行编制或与承建单位共同编制。
其内容应包括:
(1)建设目标。
(2)遥测站网布设。
(3)功能要求和主要技术指标。
(4)选用的工作体制,数据传输通信方式,遥测电台的工作频率。
(5)系统和设备可靠性的要求。
(6)对开发数据处理和预报、调度作业软件的要求。
(7)对遥测站房、水位测井、天线塔、中心站机房等土建工程的要求。
(8)考核、验收办法。
(9)进度要求。
(10)附件:
包括系统设计所需的明细资料,如遥测站一览表等。
3 水文自动测报系统的设计
3.1 系统的组成
3.1.1 水文自动测报基本系统的功能框图,如图3.1.1所示。
由于各实际系统功能要求不同,
其组成也不尽相同。
图3.1.1 水文自动测报系统功能框图
(1)传感器:
完成水文参数的原始测量。
(2)编码:
包括信源编码和信道编码,存贮记录装置一般接在信源编码器的输出端。
信源编码的功能,是在一定保真度条件下,将水文参数变换成数字信号,并解除信号间
的内在关联,以压缩原始信息的信息量。
信道编码的功能,是将信源编码器输出的数据信号转换成符合一定规则的数码,以达到
适于信道传输,便于纠、检错的要求。
(3)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水文参数。
(4)调制和解调:
为了将编码器输出的数字信号送到远方收信点,必须对所用载波进行
某种调制,然后用已调载波传输信息。
调制器的作用是把数字信号变成适合信道传输的已调
载波信号。
解调器则是把接收到的已调载波信号恢复成数字信号。
(5)信道:
包括传输电信号的媒质和通信设备。
在传输过程中对数据通信有两方面的影
响,即信道本身传输特性的影响与外界干扰的影响。
(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。
(7)差错控制:
发现和纠正数据在传输过程中发生差错的措施。
(8)报警:
当出现水文参数超过警戒值、设备故障等异常情况时发出报警信号。
(9)数据处理:
包括对水文数据进行合理性检查、整理、打印、存贮,进行预报和调度
作业等。
3.1.2 水文自动测报网是以基本系统中心站作为节点,通过中心站计算机系统(DTE)的标
准端口、数据通信设备(DCE)、信道、数据交换设备(DSE),把这些基本系统和上级中心站
联接起来组成的数据通信网(网络结构如图3.1.2所示)。
该通信网在网络软件的支持下,把
各个基本系统收集到的遥测数据迅速地传送给网内的防汛和水利管理部门,满足共享信息的
要求。
图3.1.2 数据通信网组成框图
3.2 系统设计任务和工作内容
3.2.1 水文自动测报系统设计的任务是按照系统可行性研究报告的要求,选择系统工作体制
和组网方案;分配系统各组成部分的技术指标;确定各类接口的技术标准;提出数据采集、
传输和处理各部分的设计要求;制定软件开发和新设备研制计划;进行主要设备选型;编制
经费概算。
3.2.2 基本系统设计的工作内容通常应包括:
(1)进行现场查勘和收集资料。
(2)选择系统工作体制和数据通信方式。
(3)选择实现系统功能要求的技术措施。
(4)进行数据通信网的设计。
(5)论证和选择传输控制方式,制定数据传输规程。
(6)进行数据接收、处理、检索软件的设计。
如有需要还应进行预报和调度作业的软
件设计。
(7)规定各组成部分间的接口标准与数据编码格式。
(8)主要设备选型和制定新设备研制计划。
(9)提出土建工程、供电系统的建设标准,如有必要可进行专项设计。
(10)编制经费预算。
(11)拟定建设进度计划与人员培训计划。
3.2.3 水文自动测报网的设计,应在联网的各基本系统设计基础上进行,主要是选择网络结
构,设计数据传输网,设计与选定通信线路,规定信息流向和制定数据传输规程。
还应研究
利用该地区现有通信线路的可能性,比较各种通信方式(有线、超短波、微波、短波、卫星
通信等)的优缺点,选定网内每一条线路的通信方式。
3.3 基本系统的设计
3.3.1 应根据功能要求和管理维护力量,电源、交通、信道质量等条件,按照经济合理、便
于维护的要求,选用自报式或查询一应答式与混合式工作体制。
这三种体制的特点是:
(1)自报式。
在遥测站设备控制下每当(或在规定的时间间隔内)被测的水文参数发
生一个规定的增减量变化时(如水位涨落lcm),即自动向中心站发送一次数据,中心站的
数据接收设备始终处于值守状态。
(2)查询一应答式。
由中心站自动定时或随时呼叫遥测站,遥测站响应中心站的查询,
实时采集水文数据并发送给中心站。
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,在15分钟和0.5,1,3,6,12小时等档次中选择。
(3)混合式。
由自报式和查询一应答式两种遥测方式的遥测站组成的系统,称为混合式
系统。
3.3.2 进行系统设计,应首先根据可行性研究报告规定的遥测站网布设方案和数据流向,通
过分析选择通信方式和中继站位置,拟定数据传输网的组网方案。
在基本系统中,超短波通
信是数据传输的主要方式,但应充分利用已有通信线路(如邮电通信网、已设报汛电台)。
整个系统可以用单一通信方式组网,也可以用几种通信方式混合组网。
3.3.3 在系统设计中应按照下列要求,规定系统规模和技术指标:
3.3.3.1 基本系统所包含的遥测站数一般不宜超过50个。
如系统规模过大,可增设分中心
或数据收集站,进行分级管理。
3.3.3.2应根据通信方式规定数据传输的误码率,超短波信道应小于
;微波
和卫星通信应小于
;短波信道应小于
。
3.3.3.3 数据传输速率应依据通信方式在下列范围内选择:
(1)超短波信道,可在300、600、1200bit/s档次中选择。
一般可选用300bit/s,
如数据传输量较大,应在保证可靠的前提下,选用较高的速率。
(2)微波信道,可在1.2、2.4、4.8、9.6、32、64kbit/s档次中选择。
(3)卫星信道,应按系统选用的卫星信道关于速率和通信协议的规定设计。
(4)其它信道,在基本系统中一般可按超短波信道速率标准规定。
利用公用信道则要
执行该信道有关数据传输速率和通信协议的规定。
3.3.3.4 系统收集水文参数的精度,取决于传感器的分辨力和测量准确度。
由数据传输、处
理带来的误差应不影响数据精度。
(1)雨量计:
分辨力有0.1、0.2、0.5、1.0mm四种,较大降雨量的误差用实测降雨量
与其自身排水量相比较的相对误差检测,对较小降雨量用绝对误差检测。
不同分辨力的雨量
计测量精度应满足表3.3.3的要求。
表3.3.3 雨量传感器的允许误差表
┌───────┬───────────────────────────┐
│╲允╲ 项│ 自身排水量(mm) │
│仪╲许╲目├────┬───┬────┬────┬────┬───┤
│器分 ╲误 ╲│ ≤10 │>10│≤12.5│>12.5│ ≤25 │>25│
│辨力(mm)╲差│ │ │ │ │ │ │
├───────┼────┼───┼────┼────┼────┼───┤
│ 0.1、0.2 │±0.2mm│±4%│ │ │ │ │
├───────┼────┼───┼────┼────┼────┼───┤
│ 0.5 │ │ │±0.5mm│±4% │ │ │
├───────┼────┼───┼────┼────┼────┼───┤
│ 1.0 │ │ │ │ │±1.0mm│±4%│
└───────┴────┴───┴────┴────┴────┴───┘
(2)水位计:
分辨力有1.0、0.1cm两种。
当分辨力为1.0cm时,95%测点的允许误差不超过±2cm,99%测点的允许误差不超过
±3cm;
当分辨力为0.1cm时,室内测试的最大允许误差为±3mm。
(3)闸门开度:
分辨力为1cm。
3.3.3.5 基本系统完成一次全部遥测站的数据收集所需时间一般应不超过10分钟,包括数
据处理和预报作业所需的总时间不超过20分钟。
3.3.3.6 通信频段和信道带宽。
(1)超短波信道:
应在国家无线电管理委员会分配给水文遥测的专用频率中选用。
如
确定另选频段时,要报请当地或国家无线电管理委员会批准。
(2)利用公用信道或其它信道时,应根据数据传输要求和信道特点选择频段与频率,
并报有关部门批准。
(3)信道带宽:
按照国家标准或指定频带进行设计。
3.3.3.7 水文自动测报系统的可靠性,包含系统可靠性和设备可靠性两个指标。
(1)系统可靠性,用系统在规定条件下和规定的时间内,完成数据收集的月平均畅通
率和完成数据处理作业的完成率来衡量。
系统的月平均畅通率应达到,平均每个数据收集周期有90%以上的遥测站(重要控制站
必须包括在内)能把数据准确送到中心站。
数据处理作业的完成率P按下式计算。
P=(m/N)×100% (3.3.1)
式中 N──按照设计要求完成的数据处理作业的次数;
m──在N次数据处理作业中,系统能按时按要求完成的作业次数。
一般情况下P应大于90%。
(2)单个遥测站、中继站、中心站设备的平均无故障工作时间(MTBF),一般应大于
5000小时。
3.3.4 系统的工作环境、电源、防雷接地的设计应按下列要求进行。
3.3.4.1 系统的设备应能在下列温湿条件下正常运行:
(1)中心站。
温 度:
5~40℃。
相对湿度:
小于90%(40℃)。
(2)遥测站、中继站。
温 度:
-10~45℃。
相对湿度:
小于95%(40℃)。
3.3.4.2 系统的电源设计应按下列要求进行:
(1)中心站交流电源。
单相 220V允许变幅为±10% 50Hz±1Hz
三相 380V允许变幅为±10% 50Hz±1Hz
中心站交流电源应加稳压、滤波等措施,保证电源电压值符合设备要求并抑制经交流电
源引入的干扰,也可以采用隔离方式或配备不间断电源,以提高设备的可靠性。
(2)中心站、中继站、遥测站直流电源。
电压:
12V 允许变幅为 一15%~+20%(推荐)
24V 允许变幅为 一15%~+20%
电流:
发射机功率小于或等于5W,应能瞬间提供1.2A电流;发射机功率小于或等于25W,
应能瞬间提供10A电流。
容量:
全靠电池供电,应能保证设备连续工作180天;用太阳能浮充电池供电,应保
证设备能长期可靠工作。
电池类别:
可采用容量小于或等于10Ah的镍镉电池或采用容量大于10Ah的密封电池
或固体电池。
3.3.4.3 为保证系统可靠运行,防止从天馈线、电源线、遥测设备与传感器间的信号线引入
雷电损坏设备,在系统设计中应采用下列避雷措施:
(1)安装避雷针,避雷针的接地电阻应小于10Ω。
中心站要求更低的接地电阻时,则
应采取措施予以满足。
(2)天线系统应视具体情况安装合适的避雷装置。
(3)交流电源输入端可增加浪涌吸收器,隔离变压器或其它防雷装置。
对于遥测站、
中继站和中心站的前置机,应尽可能用太阳能浮充电池供电,以避免交流电源引雷。
(4)室外传输电缆应加电缆保护设备和措施,防止信号线引雷。
3.3.5 系统的数据传输控制方式(包括数字调制方式、差错控制、通信方式、同步方式)的
选择应按下列规定进行:
(1)同一站内相距较近的设备间可采用基带传输,相距很远的站点间通信应采用数字
调制信号传输。
(2)数字调制方式有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和差分移相键控(DPSK)方式。
超短波通信一般宜采用FSK方式,可根据传输速率按照下列要求选择副载波频率:
300bit/s传号 980Hz 空号 1180Hz
或 传号 1650Hz 空号 1850Hz
600bit/s传号 1300Hz 空号 1700Hz
1200bit/s 传号 1300Hz 空号 2100Hz
当数据传输速率为300bit/s时,副载波频率的允许偏差为±6Hz。
速率为600、1200
bit/s时,允许偏差为±12Hz。
卫星通信宜采用PSK或DPSK调制方式。
(3)对超短波通信和采用FSK─FM调制方式时,射频调制频偏的允许偏差为
±3~±3.5kHz。
(4)在采用超短波通信方式的基本系统中,中继站的中继方式有:
模拟(包括
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水文 自动 测报 系统 规范
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)