水利信息採集系統

水利信息採集系統就是建成覆蓋全市重點防洪、防澇、防風暴潮工程的工、旱、風、災情信息採集系統(簡稱工情信息採集系統)，在信息標準化的基礎上依靠通信網路和計算機網路的支持，實現基礎工情、區域工情和重點工情的自動傳輸、匯總累計、及時上報，同時為工程運行、防洪調度和搶險抗災提供準確的、科學的依據。

基本介紹

• 中文名：水利信息採集系統
• 外文名：Water conservancy information collection system
• 學科：水利工程

水利信息採集系統設計

在現代城市防洪中，非工程措施逐漸受到人們的重視，並日益發揮著重要的作用。東莞市三防水情測報系統建於1996年，由於測點數量太少，滿足不了三防的需要，經過多年的運行，系統設備嚴重老化，急需改造或升級換代。系統建設遵循“技術先進、科學合理、安全可靠、經濟實用”及“結構化、模組化、標準化”的原則，做到結構合理、界面清晰、接口標準、集成先進。系統由信息採集系統、計算機網路系統和決策支持系統組成。

現狀

東莞市位於河網密布的東江下游，防洪任務艱巨。東莞市的水利信息化建設遠遠落後於經濟建設，與其高度發達的經濟很不相稱。1996年建設的東莞市三防水情測報系統，雖然在防洪報汛中發揮了積極的作用，但是，該系統的測點數量太少，滿足不了三防的需要，經過多年的運行，系統設備嚴重老化，急需改造或升級換代。

原水情測報系統的規模與站點布設為1 :1 :18，即1箇中心站，1箇中繼站，18個超短波遙測站。中心站設在東莞市三防辦(市水利局內);中繼站設在黃江鎮與大朗鎮交界的南蛇嶺上(海拔200 m );遙測站均為水位和雨量監測站，其中8個東江關鍵部位站，7箇中型水庫站，3個河道站。系統採用超短波230 MHz無線頻段信道組網，中心站和遙測站配置異頻單工車載電台，中繼站配備全雙功電台，水文數據傳輸為自報體制，系統話路為異頻單工式。

解決方案

去掉中繼站，對原各遙測站的設備需重新安裝、調試及更換電池，加裝RTf，通過GPRS或PS'Il}直接將數據傳輸到市三防指揮中心。

東莞市政府對三防指揮系統的建設非常重視，投入巨資建設信息採集系統、計算機網路和決策支持系統。

建設原則

遵循“技術先進、科學合理、安全可靠、經濟實用”及“結構化、模組化、標準化”的原則，做到結構合理、界面清晰、接口標準、集成先進。

1)連續性。充分利用歷史和現有的資源，保證建成後連續運行。

2)實用性。滿足三防指揮各個工作環節的需要。

3)實時性。水情信息要滿足三防工作的需要和水利綜合任務信息的要求。

4)可靠性。選擇可靠性高的先進設備，特別要求保證惡劣環境下和突發事故情況下系統的可靠運行，重視偏遠採集點的硬體運行環境，合理配置硬體備份，充分考慮網路安全。

5)先進性。儘量採用當前最先進的硬體、信道、網路結構和軟體。

6)共享性。各類信息源和信息傳輸都遵循現行標準規範和系統建設中制定的標準或規定，儘量使資源共享。

7)標準性。水情信息要統一標準，設備結構要標準化、模組化。

8)開放性。按開放式系統的要求選擇設備和設計網路。

建設目標

建成覆蓋全市重點防洪、防澇、防風暴潮工程的工、旱、風、災情信息採集系統(簡稱工情信息採集系統)，在信息標準化的基礎上依靠通信網路和計算機網路的支持，實現基礎工情、區域工情和重點工情的自動傳輸、匯總累計、及時上報，同時為工程運行、防洪調度和搶險抗災提供準確的、科學的依據。與工情信息採集同步建成水情信息採集系統，採用先進的感測器和終端機，實現採集自動化，主副信道互為備份，自報和召測相結合，實現5 min內完成全部測站信息的收集。

建設內容

東莞市三防指揮系統是廣東省三防指揮系統的重要組成部分，是廣東省要求先期建成的二級系統之一，納入省級系統的主要建設內容為:水情信息採集包括4個省級水文站，2個省級水庫報汛站，並按全國統一的實時水情交換協定實現接收、集成、轉發功能。

工、旱、災情信息採集應建成包括1個省級重點堤圍(東莞大堤).1個重點防洪縣區(東莞城區)在內的東莞市工情分中心和東莞城區工情採集站，並同時建設其它基層工情採集站，組成工情信息採集系統，實現系統內各項信息的標準化和自動傳輸，由分中心累計匯總、及時上報。

由於信息需求層次結構及服務對象的不同，站類、站數的建設有相應的擴展和延伸。總共建設近100個水情和工情信息採集站，其中包括2個鹹情信息採集站、1個大壩安全信息採集站、1個堤圍安全信息採集站、3個風速信息採集站、1個流量信息採集站和1個移動信息採集站。

東莞大堤是全省10大堤圍之一，東莞城區是國家防汛指揮系統設計指導書中確定的重點防洪縣區。這個圍區的突出特點是：東莞的中小型水庫基本上都在大圍的集水面積之內，以寒溪河為主的支流均匯入人工河東引運河，然後順東莞大堤平行流入珠江口。東引工程沿線修建了眾多節制閘、分洪閘、船閘和排澇泵站；東引河工程的調度運行是東莞大圍防洪防澇的重點，又兼有沖污排污功能，從而決定了信息採集站的複雜性、多樣性和需要較高密度地布置。

結合東莞市的實際情況，通過對大量的資料進行研究與分析，建議以GPRS GSM為主信道、PS'Il}為備用信道。

信息採集方法

水雨情數據採集

江河、湖泊及水庫的水位是三防指揮和防洪調度的重要參數，也是東莞市三防指揮系統信息採集量最大的參數。雷達式、超音波式和雷射式水位計，需在測井內的水面上安裝反射裝置，因此，其測量精度和可靠性均受水位反射板的波動或抖動的影響，另外，價格貴，雷達式約3萬元1台、超音波式約2萬元1台、雷射式約1.3萬元1台;壓力式感測器，約0.7萬元1台(組裝，0. 1 %F. S)，安裝雖然簡單，但需要經常清洗和標定，若在對水位精度要求不太高的情況下，如電排站和閘門，則較為方便。以上水位計抗干擾能力相對較差，易遭雷擊，維護與更換困難。細井浮子式感測器約0. 3萬元1台，便於維護與更換，一旦顯示終端出現故障，仍可通過感測器的機械錶讀數，經過國內長期實踐的檢驗，證明浮子式水位計對環境的適應性強，性能穩定可靠，是水庫江河水位測量的首選儀器，建議採用細井浮子式遙測水位計。

常用的翻斗式雨量計感測器有JDZOS-1解析度0.5 mm)和DY1090A(解析度1.0 mm)，建議選用JDZOS -1型感測器。

風速氣溫數據採集

先進的科技手段使得準確預報颱風成為可能，而預報的準確性為人們防禦颱風提供了重要的決策依據，並爭取了寶貴的時間。颱風的監測與預報，主要是氣象部門的任務，三防部門應當及時準確地用好氣象部門的成果，為抗擊颱風和搶險服務。東莞市現有的氣象站點，對颱風的監測基本夠用，不必另外設定氣象站點，只需通過市政公用網，將所需的數據輸入即可。為了驗證颱風的強度或等級，建議在珠江口的長安鎮的磨碟口、虎門鎮的沙角和沙田鎮的新圍各選1個風速風向監測站。

建議選用EC9-1型風速風向計，該風速風向計由風速感測器、風向感測器和感測器支架組成。風杯和風向標尾翼板採用輕質高強度非金屬材料製造。它的動態性能好、抗風強度大、電路抗雷電干擾能力強、壽命長、工作可靠，其性能達到世界氣象組織(WMO)對風速風向感測器的要求，被廣泛使用於氣象測量系統中，是國家氣象部門核准生產和推薦套用的產品。氣溫是水庫大壩、大堤及水閘等水工建築物安全分析的一個重要參數，建議選用鉑電阻溫度計(HBW-1 )，安裝在玻璃鋼百葉箱內，並納入安全監測自動化系統中。

旱情(墒情)數據採集

多年的改革開放，使東莞市成為全國工貿最發達的城市之一。因此，境內的數百座大中小型水庫的主要功能，現基本上為防洪、供水(工業和生活用水)和供人們娛樂體閒，實際上已經幾乎沒有什麼農業灌溉任務。

對東莞來說，旱情主要是指降雨量少，水庫乾枯，工業和生活用水短缺。因此，對於旱情的監測，建議主要是採取對水庫、河流的水位和雨量的實時監測，通過資料庫與模型的計算，了解和掌握旱情情況。由於東莞已不是農業城市，從事農業生產的人員及其耕地面積已不多，建議不設定專門的旱情(墒情)自動化監測站點，如遇重大旱情，可通過移動採集站進行信息採集。

工情數據採集

工情監測的目的，是為了掌握和探測大壩、堤圍、水閘及河床的基本資料和漸變情況，監測突然塌陷前的徵兆，通過分析徵兆，對安全進行評價，提出處理對策，避免事故的突然發生，保證大壩、堤圍和水閘的安全。

東莞市有中型水庫7座、小型水庫數百座，水庫下游一般是繁華的城鎮和工業生產區，這些水庫一旦失事，其後果不堪構想。

對東莞水庫大壩安全監測的基本要求是：全面、準確地反映大壩工作性態，及時發現異常跡象，有效地監視大壩安全，為運行管理提供可靠的資料。

監測的儀器設施布置應密切結合工程具體條件，能全面反映工程的運行狀況，目的明確、重點突出，且少而精。監測重點放在壩體結構複雜、承荷大或地質條件複雜的部位；監測儀器設施的選擇應精確可靠、穩定耐用、便於觀測且經濟合理，力求先進和便於實現自動化監測並有自檢、自校功能，可長期穩定地工作並且具備人工監測和比測條件;保證在惡劣氣候條件下仍能進行必要項目的監測。

東莞的水庫大壩，目前只有橫崗、水鐮山和同沙水庫設定了測壓管自動監測項目，但由於設計和選型等原因而失敗，橫崗、松木山等水庫正在進行更新改造工作。

東莞大堤是全省10大堤圍之一(二級堤防)，以東莞大圍為主，包括與東莞大圍相通的東江左岸堤圍橋頭圍，五八圍、福燕洲圍、京西鰲圍和司馬、九江水圍，長63 . 66 km，保護範圍包括常平、橋頭、企石、石排、橫瀝、大坑、大朗、石龍(西湖商住區)、茶山、寮步、東城、城區、南城等共12個鎮區，捍衛面積300 km`。

堤圍的安危關係著千萬人民生命財產的安全，它的失事將給國家和人民造成巨大的損失，例如，2001年1月20日肇慶景豐聯圍赤頂段塌陷100 m，僅除險工程就達964.56萬元；1998年長江九江大堤決口，堵口費用高達數億元。東莞的經濟高度發達，大堤失事的損失將是不可估量的，是絕對不允許出問題的。因此，必須使用現代的科技手段對大堤進行必要的監測，及時掌握大堤的運行狀態。建議運用工情流動信息採集站，定期或不定期地對大堤進行安全監測。另外，建議在峽口水閘段，選擇數個斷面(每個斷面設定4個測壓管、1個測斜孔)，建立1個大堤安全監測自動化系統示範點。因為該處條件較好，便於管理，終端可設在船閘的控制室里，採集的數據可通過市政公用網上傳到市三防指揮中心。

根據大堤的特點，建議監測的項目主要設定測壓管和固定測斜儀，以便對大堤的滲流和變形進行監測。監測系統由雨量計、固定式測斜儀、滲壓計及MCf等組成。所有的監測儀器均接入MCf，由它直接控制各類型感測器進行數據採集。由於東莞交通發達，工程分布集中，建設1個移動採集站已能滿足重點工情採集的需要。