营口市水情自动测报系统研发建设

□ 孙文伟（辽宁省营口水文局）

1 概况

1.1 地理

营口市位于辽东半岛西北部，西临渤海辽东湾，与锦州、葫芦岛隔海相望；北与盘锦为邻；东与丹东接壤；南与大连相连。营口城区距沈阳市166km，距大连市204km，距鞍山市84km，距盘锦市70km。地理坐标处于东经121°56′～123°02′之间，北纬39°55′～40°56′之间。市域南北最长处111.80km，东西最宽处50.70km。市域总面积5365km2，占辽宁省总面积的4.88%；海岸线总长度96km。

1.2 气候

营口市西临渤海辽东湾，属暖温带大陆性季风气候。其气候特征主要是:四季分明，雨热同季，气候温和，降水适中，光照充足，气候条件优越。春季温和、夏无酷暑、秋季凉爽、冬季较长但无严寒。春季（3-5月），多大风天气，气候干燥少雨；夏季（6-8月），降水量集中，气温较高；秋季（9-10月），天高气爽，气候宜人；冬季（11-2月），天气寒冷，气候干燥。

1.3 河流

境内有大、中、小河流150余条，其中大型过境河流大辽河，中型河流大清河、碧流河，各河流分浑太水系、渤海岸水系、黄海岸水系入海。按流域水资源分区划分为大辽河、大清河至大辽河、大清河、复州河至大清河、碧流河五个四级区。流域面积在百km2以上的主要有大辽河、大清河、虎庄河、熊岳河、浮渡河、碧流河等6个水系,见表1。

1.4 水库

表1 营口市主要河流特征值表 （河长km，面积km2）

全市现有大型水库1座（石门）、中型水库3座（玉石、三道岭、周家）、小Ⅰ型水库12座、小Ⅱ型水库23座。总库容为2.64亿m3，兴利库容1.93亿m3，现状供水能力0.96亿m3。

2 水情自动测报系统的研发建设

2.1 终端RTU建设及实现功能

建设前期，按照合理布局均衡控制原则，进行踏勘选；地图标注；GPS定位；洪水调查；村镇调查；设点筛查；规划报告等工作。分三期进行安装调试，共建设水情自动测报系统终端遥测站74个，其中雨量遥测站67个，水位遥测站5个，水文（水位、雨量）遥测站2个。具体分布:大石桥市25个；盖州市40个；鲅鱼圈区5个；老边区4个。

终端RTU建设主要有主板芯片、发射模块、变压器、天线、GPRS/GSM、基站基础、雨量器、电池等组成。实现的功能有:各遥测站均配有自报和应答功能，当时间或水情达到设定值时或中心站进行招测时，可自动将水文信息送至市水情中心站；通过传感器和RTU，自动采集参数，当达到规定时间间隔或变化量时自动发送信息给中心站；按照段次发送定时自报数据，并说明设备工作状况；具有定时掉电功能；具有在站数据存储功能，保证数据不丢失，便于数据整编，实现存储数据的现场下载；具有通讯路由自动选择功能；通讯信道侦听功能，当信道忙时，自动延时发送；具有向备用信道自动切换功能；具有时钟同步功能；具有现场设置站号功能；响应分中心召测命令发送相应数据，并报告本站电池电压；具有现场设置站号功能；具有时钟同步功能，见图1。

图1 遥测站设备组成结构示意图

2.2 信息传输

从遥测终端到分中心，采用移动GPRS和GSM两种传输方式向分中心传输数据，其中GPRS为主要传输方式，当遥测终端有信息需要传输时，遥测终端的RTU自动启动自身的GPRS/GSM模块登陆中国移动的GPRS网络，接入点采用遥测系统从中国移动通讯申请的专用的接入点接入GPRS网络，当接入成功后，数据通过中国移动的GPRS网络通过移动的路由到水文局路由之间的专线传输进分中心接收数据的服务器；如果测站不能正常登陆移动GPRS网络（6min内），则GPRS/GSM模块自动切换到GSM模块，将水情信息发送出去，分中心通过服务器上连接的短信接收模块接收测站发过来的短信。

系统传输模式选用中国移动通信的GPRS网络及GSM网，采用固定IP两路接入主备方式。主IP设在市水情中心，辅IP设在省中心。为防止IP业务在通信过程中出现故障，遥测站同时具有以短信息作为备用的传输方式向市水情中心进行数据传输，当GPRS信道无法传输数据时，则系统自动切换为短信息方式传输。

遥测站配置GPRS/GSM通信终端及天馈线，SIM卡；水情中心站配置固定IP号、GPRS/GSM通信终端及天馈线及数据接收计算机。通信组网及设备配置结构如图2所示。

2.3 接收处理

水情中心配置接收服务器、数据库处理服务器，不间断电源UPS，办公处理软件计算机，安装接收软件及数据库软件、申请移动公司专线等。需配置雨量传感器、控制终端（RTU）、GPRS/GSM通信终端、蓄电池及充电控制器及信号避雷设备。

图2 通信组网及设备配置结构图

为实现遥测站自动采集、传输、控制等功能，保证系统可靠、有效地运行，并充分发挥其作用，将利用自动测报、现代通信和远地编程等关键技术，以控制终端（RTU）为核心，实现水情数据测、报、控一体化。数据传输到水情中心后，主要实现功能:

中心将接收到的数据按照设定的格式保存到文件或数据库中；针对不同的数据源分类进行处理，将处理后的数据写入原始数据库中；如果是时段数据，对原始库进行再加工，将原始水位、雨量转化成时段数据，分类写入实时数据库；信息编码按照水情信息编码规范，编制报文，编码采用自动和人工方式相结合，编制的报文写入转发文件。

2.4 水情信息应用

水情信息综合服务系统是为营口市防汛抗旱而开发研制的，适合防汛抗旱日常工作使用。系统由信息处理、信息应用、监视预警、水文预报、短信应用、综合管理等六个子系统构成。具有水情报文接收、水情报文处理、水情信息查询应用、水情预报、监视预警、水情短信息应用以及水情分中心日常工作管理等功能。

2.4.1 信息处理

信息处理系统主要有以下功能:

采集数据的处理:针对不同的数据源分类进行处理，将处理后的数据写入原始数据库中。

时段数据生成入库:对原始库进行再加工，将原始水位、雨量转化成时段数据，分类写入实时数据库。

信息编码:按照水情信息编码规范，编制报文。编码采用自动和人工方式相结合，编制的报文写入转发文件，等待转发。

报文转发:按照报文转发协议，通过网络和电话拨号方式将报文转发到其它水情信息中心。

报文接收:通过通信系统接收其它水情信息中心的报文。

报文解码入库:将从其它水情信息中心接收的数据解码、译电、写入实时数据库。

2.4.2 信息应用

信息应用子系统实现的主要功能如下:

雨量站点、水文站点、水库站点、墒情站点、地下水站点的分布图查询显示及一览表制作；常用气象信息网站网页浏览；日常水情报表制作；最新水情报表制作；降雨量分布图填绘与套打；墒情分布图填绘与套打；降雨量等值面图的制作；水文站水文要素过程线绘制与洪量计算；水库站水文要素过程线绘制与洪量计算；降雨量月报表制作；降雨量统计表制作；降雨量对比表制作；降雨量登记表制作；降雨量检查表制作；水库蓄水量对比表制作；实时数据库数据查询；历史数据库数据查询；系统配置；值班数据库表维护；雨量填图配置；雨量打印配置；雨量等值面站点配置等22项功能。基本解决了水情日常工作内容，大大提升了工作效率，成为水情人员的得力助手。

2.4.3 模拟预报

预报系统是基于自动测报系统数据库基础上开发的水情预报自动分析软件。利用河道监测站历年洪水资料，分析、滤定模型，实现计算机监测、处理、预报一体化。

系统实现的主要功能包括:完成营口市三个预报站预报方案的程序计算。并且，预报方案信息、预报过程和预报结果以图形和文字的形式展示和保存。实现程序预报过程中预报因子的人为校正功能。具有独立Pa（W0）实时计算功能。具有预报过程与实际洪水过程图形对照和误差统计以及Pa（W0）、实时降雨量修正等模拟预报功能。具有在系统设计的预报类型及预报方法内实现预报站数的无限扩充功能。

3 结论

营口市防汛抗旱水情自动测报系统建设分三个阶段。一期2006年建设10个、二期2009年建设12个、三期2012年建设52个，共计建设74个自动报汛站，总投入600多万元。自2006年6月1日开始正式启动，顺利运行至今，系统总体运行情况良好。

水情自动测报系统的研发建设，彻底改变了传统水文情报处理模式，减轻了水情工作人员的劳动强度，极大地缩短了水文情报的传输时间，有效地提高了水文情报的收集、处理效率，信息准确性得到保证，增长了洪水情报预报的预见期。为营口的防汛工作提供了更加准确、及时、可靠的决策依据，为防洪指挥决策与调度赢得了宝贵时间。系统的研发建设将对今后的防汛抗旱、水资源管理开发利用等工作产生积极而深远的影响。

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