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第六节 信息管理系统
知识类型:
析出资源
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内容出处:
《白溪水庫志》
图书
唯一号:
113020020240000059
颗粒名称:
第六节 信息管理系统
分类号:
G203
页数:
3
摘要:
白溪水库建立了包括计算机监控系统、工业电视监视系统、通信系统、火灾报警及消防控制系统、水情测报系统和国家卫星通讯系统和水质在线监测系统等在内的信息管理系统,实现了自动化办公和远程监控。
关键词:
白溪水库
信息管理系统
自动化办公
内容
白溪水库建成蓄水后,为能更好地掌握水库流域的实时雨情、水情和工程运行信息,为水库调度和防汛提供决策依据,以提高水库调度运用水平和水资源利用水平,充分发挥水库效益,1999年8月,指挥部便开始着手水情自动测报系统的建设工作。截至2006年7月,白溪水库已建成了二套水情测报系统,其中,防汛卫星通讯系统可以向国家防汛抗旱总指挥部和省防指直接发送信息。
一、雨水情自动测报系统与报汛工作
(一)超短波雨水情遥测系统
1999年12月29日,指挥部与水利部南京水利水文自动化研究所正式签订技术合作合同,委托南京水利水文自动化研究所进行水情自动测报系统的总体设计,另外,也负责设备的安装、调试、投运和维护工作。
该水情遥测系统是利用雨量、水位的遥测装置将水位、雨量数值转换为电脉冲信号,并以超短波形式实时发送,通过中继站信号增强,最后由中心控制站电台接收,并存储于主控微机之中,即系统是在计算机监控下,利用无线通讯方式进行水文数据自动采集、传输和处理,可以在主机屏幕上显示流域实时雨情、水情信息,并可打印输出,同时,遥测水文信息定时存储到数据库中,以便供水文信息查询和分析之用。
该水文遥测系统每15min定时向水情数据库添加存储雨量和水位信息一次,能实时、快速地收集流域内降雨、水位等水文信息,因而可提高流域洪水预报的有效预见期,同时为水库的防洪调度赢得了宝贵时间。遥测系统水位遥测误差一般在2~3cm以内,雨量误差3~4mm,基本满足了洪水预报数据的精度要求,可以作为洪水预报数据源。
1.系统的总体设计
为了使所建立的水情遥测站网能较好的反映流域水情、雨情,并且所采集的信息能够满足水库洪水预报和调度的需要,1999年9月,指挥部和南京美图电子有限公司签订了《白溪水库遥测系统设计委托协议》,指挥部委托南京大学城市与资源学系进行了流域的站网规划论证(1999年9月底完成),按照站网规划,由水利部南京水利水文自动文化研究所进行电路测试(1999年10月上旬完成)。
在以上两项工作的基础上,指挥部两次召开专题会议,讨论了白溪水库水情自动测报系统的组网方案,经过测试—论证—再测试,1999年10月下旬,确定了组网方案。1999年10月底,南京水利水文自动化研究所、南京大学城市与资源学系提交了白溪水库水情自动测报系统总体设计报告和电路设计报告。
《总体设计报告》根据要求和设计中的主要设备指标,阐述了测试方法及计算方法,从电路组网、频率的分配与选择、设备的选型、天线架设高度及天线形式、外噪声及干扰、衰落余量、误码率、边界场强等方面进行了电路设计。电路设计以前期的测试工作为基础,并对未来建设中可能遇到的问题给予多方案考虑和解决的办法。
1999年11月4日,指挥部在白溪水库建设工地召开了白溪水库水情自动测报系统设计技术审查会,会议肯定了前期工作的成果,并将系统规模定为1个中心站(在白溪水库水电厂内)、2个中继站(王爱、华顶山)和9个雨量站(白溪水库大坝上、白溪水文站、下坑、华顶山、中央董、中央山、逐步、望海岗、王家染,其中,白溪大坝、白溪水文为水位兼雨量站),一套卫星通讯系统(各测站分布见9-5-1图)。
坝前水位是水库必须的、重要的观测项目,除了坝前遥测水位计外,在大坝的右岸趾板立了一组人工水尺,进行库水位观测,并对遥测水位进行复核。
2.系统的土建
各测站因地处野外,工作环境恶劣,为确保系统的稳定运行,纯雨量站和中继站的站房建造严格按设计要求施工,测站站房建设要求牢固、防盗、防雷、防地震、防雨水侵入、防虫鼠害。
2000年3月上旬,指挥部完成了6个测站位置的征地工作。3月16日,指挥部与宁波市宏昌建筑有限公司签订水情自动测报系统雨量站土建合同。土建工程原定3月底完成,但因3月下旬经常下雨和各测站分散等不利因素,完成时间有所推迟。
天线杆一律采用预埋螺钉方式以确保牢固;接地电阻一律采用环行均衡电位地网,因地理位置和土壤条件不同,有些站点接地电阻不容易达到设计要求,采用延长扁铁、撒铁屑,加打角钢等措施降低接地电阻。指挥部派人跟踪管理施工过程,对各测站的接地电阻进行现场检测,尤其对中继站予以严格检测。
华顶中继站兼雨量站,从地理位置和以后的运行管理方便考虑,选择了东海舰队航空兵驻华顶雷达部队所在地,此处位置高,保证了华顶——中央董信道的畅通质量,而且利用了一军用废弃房,节省了投资,并且中继站的接地就接在军用雷达站的地网上。系统的其他站点,如白溪水文站和望海岗雨量站,利用了水利局的原有站房。
发包的6个测站土建部分完工后,指挥部对各测站土建情况进行验收,站房、天线杆建设情况良好,各雨量站的接地电阻均达到设计要求,中继站的接地电阻达到规范要求,华顶站军用地网接地电阻经过测量,小于4Ω。
坝上水位井(兼雨量站)因施工难度大和出于施工方便等综合因素考虑,由华东院负责设计,十二局负责施工。水位井位于大坝左岸上游,距坝轴线约1km,有水位井、观测房、人行桥三部分组成,水位井底部高程137.5m,顶部180.9m,高差43.4m,井身外径180cm,壁厚40cm。人行桥长37m,宽1.8m,由两跨组成。设计工程量为:混凝土276m3,钢筋17.5t。水位井的土建工作于1999月5月展开,由于水位井水位测量范围为140.00~177.40m,因此,要求在下闸蓄水前必须完成坝上站的土建施工。2000年5月,土建工作基本建成使用。
3.系统的设备
白溪水库水情遥测系统的设备由指挥部委托南京水利水文自动化研究所代为采购。1999年12月29日,指挥部与南京水利水文自动化研究所签订了《宁波市白溪水库工程水情自动测报系统设备采购合同》。合同详细说明了设备名称、型号、产地和主要技术指标。考虑到技术的不断发展,产品的不断更新和升级,指挥部在合同中明确要求南京水利水文自动化研究所尽量选择高性能的产品或最新产品。
设备采购后,指挥部派员到南京水利水文自动化研究所按合同清单和设计要求对设备进行了清点检查,并参与了水利部水文仪器质量检测中心对设备的检测和出所验收,在系统未测试验收之前,南京水利水文自动化研究所先将系统在室内架设联机试运行了半个月,运行情况良好。
出所验收采取抽检的方式,由设在所内的水利部水文仪器质量检测中心对采购的设备进行了测试,按1∶1∶3随即抽样组网,进行环境温度及各项功能检测,以及对中心站硬软件功能检查,测试结果均达到行业标准SL/T180-1996、SL/181-1996及系统总体方案的要求,设备与2000月4月13日完成出所验收。
白溪水库水情自动测报系统的测试,一改以往对某个部位单独测试,而是通过组网、联机进行系统模拟测试,测试方法更好,测试结果表明该系统情况良好,各项检测指标符合要求。
设备于2000年4月16日运至现场,因设备数量较多,而且开箱验收困难,经双方协商。最后采取了在安装过程中,逐站清点验收的办法,4月26日设备清点验收完毕,验收结果合格。
4.系统的安装、调试及初期运行
设备一到现场,立刻就开始了紧张有序的安装、调试工作。南京水利水文自动化研究所派出4名长期从事遥测系统安装调试和检修的人员,其中有2名高级工程师,1名从事软件开发的工程师,1名助工。指挥部派员参与了安装调试的整个过程,并为安装方提供了现场工作条件,确保了安装调试工作的顺利进行。安装之初制定了详细的安装计划,安装一个调试一个,尽量缩短耗费在路途上的时间,在同一条线上的测站尽量一天安装,安装前的一个晚上准备好次日要安装的设备和工具,并考虑各测站不同情况,准备好应急措施。总之,做好一切准备工作,仅10天就顺利完成了安装调试工作。
调试是通过人工模拟降雨发数据,与中心站收到的数据进行对比,以确定系统的畅通性和信道质量以及设备是否完好,通过用量杯模拟降雨法测试雨量计的精度。安装一个站检查验收一个站,发现问题及时解决。设备有问题就马上更换备件,保证了安装调试的一次成功。
安装结束后进入试运行,有专职人员在中心站监测各测站的运行情况,并检查系统软件的各功能,发现问题做好记录,并马上反馈给系统开发单位,系统的研制单位负责马上解决,并且在系统的试运行期间,一发现问题,就有专职的维修人员马上和系统承建单位人员一起下测站检查情况,并排除问题,确保系统的正常运行。
自2000年4月下旬起,对水库流域的降雨情况和下游的径流情况进行了一个多月的监视。从1个多月的试运行情况看,系统的各条信道畅通,传输误码率小,可靠性高,系统稳定。
系统的承建单位向建设单位提供了系统运行、维修、管理方面的必备资料,并向建设单位提供了必要的备品备件和常用的检修工具和仪表。2000年初,虽然水库管理机构尚在筹建之中,但该系统的运行维护人员已基本配备,各项规章制度已经建立起来。
5.系统的体制、性能及可靠性
系统体制 系统采取自报式工作方式,频段按照国家无线电管理委员会(1989)无办字75号文《关于批复防汛频率的函》和浙江无线电管理委员会办公室的审批,使用频率为233.675/226.675MHZ。通信调制方式为FM—F.S.K,空号:1180Hz,传号:980Hz。数据传输速率为300波特。数据传递格式为异步串行。编码格式为信源编码采用BCD码,信道编码采用BCH码。雨情、水情信息可实时直发至省、市防办。
系统性能该系统具有数据收集功能、数据处理功能、数据转发功能以及数、话兼容等功能、语音拨号功能。
雨量计的精度经安装调试检验和初期运行检验,达到设计标准的1mm。
扣除人为因素的造成的不合理数据和错误数据,信道误码率小于0.01%,系统误码率小于0.001%。
一般测站的月畅通率达到95%以上,重要的测站至中心站畅通率为100%;整个系统的月平均畅通率优于规范规定的90%以上标准。
各测站蓄电池供电能力良好,经过多次测量,各站(包括测站和中继站)在停止太阳能板充电时的电压为13.6~13.8V,中心站经稳压器输出电压满足~220V±5%的要求,而且经多次停电考核,中心站的蓄电池组可保证系统微机连续工作72h。
系统工作条件测站、中继站温度-10℃~+45℃,相对湿度<95%(25℃),中心站机房温度10℃~30℃,相对湿度<85%(25℃)。
白溪水库对系统的改进从开始系统建设时,管理局就注意系统的可靠性,并采取了一系列的措施改进此测报系统的功能:
选用自报式工作方式;经过严格测试,对逐步、中央董两条信道不好的采用通过华顶一级中继中转至王爱二级中继,白溪水文站、白溪水库站及反调节池水位计信号(2005年建成)则直达中心站,其余直接经王爱二级中继中转;中心站采用对称双机互为备份;防雷的接地电阻达到设计要求;除中心站外,一律不采用市电;数据传输有差错控制,可以纠错、检错;管理维护,由于系统的可靠性同系统的管理维护关系密切,系统管理的好坏直接影响到系统的性能和寿命,所以对该系统的运行管理人员进行了培训,制定了严格的管理维护制度以确保系统的可靠运行。
6.系统的人员配备
该系统刚建立时,承建方仍对系统的试运行和考核验收负有责任和义务,因此自2000年汛初至2001年汛期,南京水利水文自动化研究所派人参与并指导该系统的运行管理。
指挥部一开始就对该系统的人员配备和培训非常重视。根据系统需配备具有一定硬件、软件水平的固定的运行管理人员,运行人员要尽早介入系统的建设并接受培训的要求,1998年底便招收了相关专业的本科生,让其参与水情遥测系统的整个建设过程——从电路测试的基础工作到系统设计,再到系统安装调试、试运行,在建设过程接受培训。通过自始至终的参与该系统的建设,指挥部为该系统配备的运行管理人员已经掌握了系统的运行管理和维修的基本知识和技术。
建设期,该系统的运行管理归属电厂筹建处,水电厂运行发电后,该系统工作历经生产技术部、运行检修部管理,2004年10月白溪水库管理局成立后,系统由运行调度科管理,所有工作人员必须经过培训后才能单独上岗工作。
原则上,该系统的稳定运行管理人员将稳定为3人,如和水库调度、水务管理工作结合起来,将再另增配人员。2000年6月,该系统配备了具有大学本科学历的3名运行管理人员,一名为水资源规划与利用专业,另外2名分别为水工专业和测量专业。本着精简原则,3人中,其中一人定岗于该系统,另2人定岗于大坝观测系统及工程运行维护。通过交叉培训,使3人达到一专多能,这样在水情遥测系统需要用人时,或该岗位人员有事时,能够确保系统维持正常运行。2002年以后,该系统的管理人员数量基本维持在2~3人。
(二)YR-3000GPRS/GSM水情自动测报遥测系统
超短波水情测报系统自2000年4月始投运后,经过1年的试运行,系统的各条信道通畅,传输误码率小,可靠性较高,系统稳定,系统自身未出现重大问题,但却遭遇了两次意外事故:一是华顶站曾遭特大雷击,2000年6月30日14时33分后被雷电击坏,导致的结果是中心站不能接收到经华顶中转的中央董数据,7月4日检修,发现华顶中继站的日精电台及转发仪的电路板被严重打坏。换上备份后,该站一直工作正常。一是王爱中继站在2001年2月9日—2月16日期间受到近一个星期的干扰,导致中心站无法正常接收数据,2月17日自动恢复正常。可见,该系统的王爱中继站尚属薄弱环节,一旦中继站故障,则中心站无法接收到水库流域内绝大多数测站的数据,系统无异于瘫痪。
为确保水雨情测报的可靠和信息的畅通,2006年5月20日,白溪公司与浙江省水文新技术开发经营公司正式签订合同,委托浙江省水文新技术开发经营公司研究开发基于移动公网GPRS无线传输技术的水库雨水情自动测报系统YR-3000(雨润-3000)。2006年7月1日,该系统正式投入运行。
YR-3000系统中心站与超短波水情遥测系统中心站重叠设置于白溪水库水电厂内,8个测站的土建设施也与第一套水情遥测系统共用(其中王家染站未安装YR-3000系统终端,此处YR系统雨量借用宁海县水文站设立在附近的同名站点的数据)。
YR-3000遥测系统软件是一套融合了2006年最先进数据采集、通信、网络等技术的综合性系统中心控制平台,具有技术先进、功能丰富、通用性强、稳定性高等特点。软件以SQLServer数据库为基础,以MicrosoftNETFramework为开发环境,采用了多线程、数据缓存、GDI+、存储过程等技术。
在技术上率先使用了多线程、存储过程、数据缓存、自动升级等技术,使软件在运行过程中能有很好的人机交互功能,在根本上避免了软件占用资源过大而导致的死机等问题。
在功能上集成了数据通信、解码分析、数据存储、数据表达、数据应用等。在通信上可适应GPRS,SMS,PSTN,超短波通信、卫星通信等多种通信接口;数据解码分析可以完成SWDP协议的转换,SWCP协议转换,YR-3000数据协议转换,ZJ2000数据转换等;数据存储完成了数据的本地化存储以及服务器数据存储(标准水情数据库,洪水预报数据库);数据表达方面主要包括了数据图形化和表格化;数据应用包括数据在地图上显示,并且进行实时预警,数据导出功能是指和南方片《水文资料整汇编》的接口,库容曲线,流量的计算等。
YR-3000遥测系统中心控制软件既可适用于最新的YR-3000多功能遥测终端,也可用于按管理老产品ZJ2000终端。
在系统逐步完善的过程中,软件也在不断更新,根据用户反馈的意见,软件也会不断完善,功能在不断增加。可以自动从更新服务器上下载软件新版本,并进行安装。
该系统将监测到的雨水情信息先发送至浙江省水文局中心站,白溪水库中心站作为浙江省水文局中心站的一个远程客户终端,通过互联网,从省中心站服务器远程下载数据,并现场处理,供水库工程管理运用。YR-3000系统水库中心站软件实现了雨水情数据的实时下载和处理、向水库洪水预报调度系统数据库发送数据及软件的日常管理和维护等功能。截至2008月2月,该系统运行情况良好,雨情测报精度为0.5mm。
白溪水库2001 2008年实测降雨量、库水位情况见表9-5-1。
白溪水库建库以来实测降雨量、库水位表(三)雨情和水情拍报
雨情和水情数据以白溪水库站数据为准。
每年4月15日—10月16日的汛期,每日8∶00时向省、市、县三级防汛部门拍报前一日雨情及当日8∶00时水库水情,同时列报闸门启闭及入出库流量情况;逢1日、11日、21日的8∶00还需增报旬、月雨量。
整3h雨量≥5mm时,需向省防汛办公室加报时段雨情。加报标准为5mm,8段制。
8∶00~20∶00时或20∶00~次日8∶00时,雨量≥30mm时,需向市、县两级防汛办公室加报时段雨情和当时水情。加报标准为30mm,二段制。
白溪水库泄洪需向省、市、县三级防汛部门8段次加报水库雨、水情;当水库溢洪道闸门有启闭操作时,应立即加报水库实时水情。
非汛期的每月1日、11日、21日的8∶00时,向省、市、县三级防汛部门拍报前一日及旬、月雨情及当日8∶00水库水情,同时列报闸门启闭及入、出库流量情况。
日雨量≥15mm时,向省、市、县防汛部门拍报前一日雨情及当日8∶00水库水情,同时列报闸门启闭及入库、出库流量情况。
全年无论汛期与否,凡日雨量≥25mm或整点1h雨量≥30mm时,向省、市、县三级防汛部门拍报雨情和水库水情。
如人工报汛机故障,应立即用电话或其他方式报汛。
二、洪水预报调度系统
(一)白溪水库洪水预报系统
1998年在建立白溪水库流域水情遥测系统同时,白溪公司委托南京大学地理与海洋学院开发水库洪水预报信息系统。系统1999年开始研制,2000年初步建成。
白溪水库洪水预报系统是在白溪水库已经建成的水情遥测系统基础上,利用水情遥测信息,在微机上研制开发该水库洪水预报和调度模拟软件系统。该系统具有模型参数初值计算、入库流量推求计算、水情分析、入库洪水过程预报、水库水位预报和校正预报、水库调度决策模拟以及历史洪水查询等多项功能。同时可提高洪水预报的有效预见期和准确度,实现水库洪水预报的自动化。并且初步实现水库洪水调度辅助决策模拟。
白溪水库洪水预报系统的开发研制主要参照目前国内外水库洪水预报系统研究成果,并根据白溪水库的具体情况进行设计。水库洪水预报方案和模型的分析参照水利部“水文情报预报规范”(SL250-2000)来进行,主要根据白溪水库流域下垫面地形地貌、植被土壤等影响径流形成的下垫面自然地理特征资料,流域内已有的气象、水文资料,对水库主要典型洪水对比分析,寻求出水库流域降雨径流规律。系统选用目前在我国东部地区应用最为广泛的新安江(三水源)摸型,进行流域降雨径流模拟分析,根据水库流域实测资料,利用模型进行产汇流计算分析以及模型参数优选计算,在此基础上,建立水库洪水预报系统。
(二)白溪水库洪水预报调度信息支持系统
2005年底,白溪水库开始与河海大学商谈研发与YR-3000相配套的水情测报支持系统(GPRS)软件。2005年12月2日,白溪公司与河海大学正式签订研发《白溪水库洪水预报调度信息支持系统技术开发合同书》,合同有效期限为2005年12月8日至2007年12月31日,整个系统的开发经费25万元人民币。2006年6月,软件系统开发完成,并到现场进行安装调试和操作使用。期间,应白溪公司要求,河海大学还派技术人员到水库现场进行维护和培训一次。为使技术人员能熟练使用该系统,2007年4月,管理局派技术人员去南京大学进行专门培训,2007年底,技术人员已熟练地掌握了基本操作技能。
软件主要功能模块有:
数据库与信息管理——实现了水库工情、雨水情等的数据管理和查询、业务报表生成及数据维护等功能;
洪水预报子系统——根据系统设计要求,实现了人工干预洪水预报、洪水自动预报、历史洪水模拟、信息查询、模型管理等功能;
洪水调度模块——实时洪水调度子系统,包含基本信息、方案生成、会商辅助、方案管理、防洪形势分析等五大功能;还包括历史方案查询,上报图表绘制等辅助功能。
该软件自2006年7月1日安装运行至2008年2月,运行基本正常,期间于2007年8月19日、9月19日、10月7日发生了3场较大洪水,系统做了应用检验,结果表明,洪量和洪峰流量的相对误差都小于20%,满足洪水预报精度规范要求。
白溪水库洪水预报调度信息支持系统自投入运行以来,运行基本正常,但也有部分问题需检验和改进。如:2007年9月“韦帕”台风洪水发生期间,发现浙江省水文局YR-3000系统向洪水预报系统数据库传送的雨水情数据在接收方数据库内存放位置不符合洪水预报系统要求,致使实时预报成果误差较大,原因为洪水预报调度系统开发方未能在系统软件开发阶段就此问题提出明确要求。2008年2月,YR-3000系统已将该问题解决,但由于未能实时现场应用校验,故洪水预报调度系统还需进一步应用检查。
该洪水预报系统功能全面,但针对性不足,未能按白溪水库要求,将历史洪水资料分类管理,造成历史洪水模拟时典型洪水过程选择随意性较大。
知识出处
《白溪水庫志》
《白溪水库志》由白溪水库志编纂委员会编纂,详细记录了白溪水库的历史沿革、建设过程、运营管理、社会文化影响等方面,展现了水库对当地经济社会发展的重要作用。
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