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水利工程论文-三峡工程明渠截流中的水位自动测报系统.doc

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水利工程论文-三峡工程明渠截流中的水位自动测报系统.doc

水利工程论文三峡工程明渠截流中的水位自动测报系统摘要简述了三峡水位自动测报系统的结构设计、设备选型、测控软件编制、安装、比测,以及在三峡工程明渠截流中的应用。关键词水位监测自动测报明渠截流三峡工程1、前言三峡工程明渠截流的技术难度、截流力度空前巨大。作为明渠截流河段的动态河势监测、水力学要素等重要参数监测的水文监测工作,水位监测又是水文监测最基本、最重要的监测项目之一0。水位自动测报已在水文测报中普遍运用,但作为三峡工程明渠截流中有着特定条件、特殊要求的阶段性水位监测服务的水位自动测报系统,既要求功能完善、精确可靠,又要求操作简便、有统一美观的计算机操作界面,同时还要考虑其经济性。因此,系统结构形式的设计、设备的选型、软件的编制、设备传感器的安装位置与安装方式等都成为组建系统的关键因素。图1水位自动测报站布设示意图2、三峡水位自动测报系统的结构形式设计2.1系统结构三峡水位自动测报系统是由三峡水情中心和多个水位自动测报站组成。根据截流的需要,共布设了6个水位自动测报站、1个水情中心、2个水位信息接收站。系统结构及水情信息流程见图2。2.2明渠截流河段水位自动测报站的布设根据系统功能及设计要求,各水位自动测报站布设见图1。2.3截流河段各水位自动测报站间的关系及主要功能为监测截流河段各部位的水位落差,在截流河段的茅坪(一)水位站至三斗坪水位站间建设了6个自动测报水位站,各站的相互关系及其功能见表1。表1截流河段水位站相互关系及其功能表相关水位自动测报站主要功能茅坪一站三斗坪站截流河段总落差监测茅坪一站S10站上龙口落差监测S10站三斗坪站下龙口落差监测S10站SW07站基坑横比降监测泄洪闸上站泄洪闸下站分流河段落差监测2.4系统采用的技术标准国家标准水位观测标准GBJ13890行业标准水文自动测报系统规范SL6194长江委水文局水文测、整、报质量评定标准3、设备的选型该系统从原形观测数据采样、数据处理、数据传输通信模式、测站及中心的设备等都是通过精心设计和选择,系统及所有设备都具有兼容性、可扩充性。3.1水位自记仪根椐三峡坝区的地形及环境条件、水流条件,以及根据水位自记仪的适应性能及便于仪器安装、维护和迁移的特点,所有水位仪器设备全部选用压阻式水位自记仪。水位计测量原理是被测水位在固定(高程、位置)的压力传感器感压膜片上形成相应的水压强,由压力传感器的感压膜片感生出相应电压,经传感器内部的V/A变送器,压力传感器中同时测出水温并自动补偿,输出不受水温、大气压强等因素影响的420mA的水位模拟信号,由双芯屏蔽电缆连接到水位仪输入端,经A/D转换,单片机进行去伪、除波等处理得出所测的水位。再进行显示、存储、传输等。工作原理框图如图3。图2三峡水位自动测报系统设备构成及水情信息流程框图水位仪主要功能能定时自动测量(5~60分钟可设)、自动定时发报、固态存储、显示、键盘操作、时间、水位、测量间隔、数字电台电源控制及发报段次等参数的修改、控制中心遥控、水位查询和传输等。表2压阻式水位仪主要技术指标水位分辨力1cm精度等级0.2级电源电压DC1212V,低功耗传感器12V量程0~20m,0~40m固态存储容量32K适应最大水位变率≥60cm/min计时误差≤2min/month工作环境温度5℃~50℃压力传感器选用中美麦克传感器有限公司和先行测控系统有限公司的产品。3.2数据传输无线电台数据传输无线电台是测控中心与野外测站数据通讯的唯一手段,也是决定系统功能的重要因素。本系统的固迪通信(GRANDCOMM)数字电台,是经过国内外多种型号的反复比较,综合各种因素考核后确定的。这种电台功能较全,工作稳定性能较好,可长时间连续发射(30分钟以上),价格合理。一般情况下已经能够满足本系统的要求。3.3系统及测站电源各水位自动测报站均在施工区,外接交流电源无保障,并且要求测站设备在野外不间断运行。使用交流电源还易引入雷击。所以本系统野外测站均采用80W太阳能电源,浮充100AH12V免维护蓄电池中心控制站使用100AH12V免维护蓄电池,交流稳压充电。表3电台主要参数表型号GD230V电源电压DC13.8V发射功率25W工作频率230MHz频段数据空间传输速率1200/2400bps(选用1200bps)异步通信误码率优于110频率稳定度1.5ppm接收灵敏度111dbsBER10调制方式CPFSK数据收/发方式透明方式/非透明方式(采用透明方式)功耗Rx100mATx5.5A3.4水情中心设备中心控制站设备有数字电台、计算机及电源等。中心控制站是由三峡水位自动测报系统中心控制软件来实现水位自动接收、数据文件自动生成及存储、水位自动测报站远程参数修改、水位数据遥测及遥传等功能。3.5避雷设施三峡坝区是一多雷区,防雷问题直接关系到测报站设备安全。测报站防雷分为测报站室外防雷、天线防雷、设备屏蔽接地、接地网等。设计防雷接地网接地电阻≤10Ω,设备接地网接地电阻≤4Ω。测报站室外防雷,采用的避雷针引雷接地,本系统中避雷针塔、天线塔、太阳能电源架做成三合一体的塔架结构形式,塔架与防雷接地网相焊接,形成良好的等电位体,以达到防雷效果。数字电台天线防雷,通过串接在天线馈线上的日本产低损耗同轴避雷器过电压对地放电而实现的防雷。设备接地是将测报站所有设备外壳均相互连接,使设备的外屏蔽形成一等电位体,最后通过一点接入设备接地网。4、水情中心测控及数据处理软件在软件的设计与编制上较大地突破了传统的模式,更适合网络化的信息发布,计算机化数字化的资料成果的整理、整编及馆藏。中心软件工作平台Win98/Me、Win2000/XP桌面显示的主菜单内容最新水位显示、数据查询、打印、显示地图、操作水位计、参数设置、退出等。子菜单内容根据测控和数据处理要求设置。本系统测控软件中(计算机上)的一个重要标志是采用了美国卫星拍摄的卫星照片,本系统在卫星照片中割取了三峡坝区的图片,长江及其三峡工程的空中形象在桌面上非常直观,一目了然,图片真实、美观。各水位站、三峡水情中心标志及名称均在图中标注。中心控制站可单独对某一个水位自动测报站进行操作,也可同时对所有水位自动测报站同时进行操作。中心站同时操作全部测站时,只需用鼠标点击水情中心站标志,再操作弹出的对话框中心站仅操作某一测站时,只需用鼠标点击该测站标志,再操作弹出的对话框。操作非常方便。当接收到新数据时,系统的显示屏上会自动弹出最新水位数据对话框,会自动显示站名、时间、水位。5、水位自动测报站设备的安装

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