水库水情测报系统设计方案.doc

王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 1 目目 录录 第 1 章 概述 4 1 1 工程概况 4 1 2 王瑶水库水情测报系统现状 4 1 3 王瑶水库水情测报系统更新改造的必要性 5 第 2 章 总体设计 6 2 1 设计目标 6 2 2 设计原则 6 2 3 设计依据 7 2 4 系统组成 8 2 4 1 信息采集系统 8 2 4 2 信息化网络系统 8 2 4 3 土建 供电 防雷 8 2 4 4 数据库系统 9 2 4 5 应用软件系统 9 第 3 章 信息采集系统 10 3 1 系统概述 10 3 2 站点分布 10 3 3 系统组成 11 3 3 1 雨量站 11 3 3 2 水位雨量站 11 3 3 3 蒸发站 12 3 4 通信信道 12 3 5 工作体制 13 3 5 1 自报体制 13 3 5 2 自报 确认体制 14 3 5 3 召测体制 14 3 5 4 工作体制选择 14 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 2 3 6 主要设备技术指标 15 3 6 1 遥测终端机 RTU 15 3 6 2 雨量计 15 3 6 3 水位计 15 3 6 4 蒸发计 16 3 6 5 溢流计 16 3 6 6 GSM 通信终端 17 第 4 章 信息化网络系统 18 4 1 系统概述 18 4 2 系统拓扑结构 18 4 3 主要设备技术指标 19 4 3 1 工控机 19 4 3 2 交换机 19 4 3 3 VPN 网关 防火墙 20 4 3 4 服务器 20 4 3 5 工作站 20 4 3 6 笔记本电脑 20 第 5 章 应用软件系统 21 5 1 软件系统组成结构 21 5 2 中心站应用软件系统 22 5 2 1 信息接收处理系统 22 5 2 2 汛情动态监视系统 23 5 2 3 信息查询系统 24 5 3 洪水预警预报系统 26 5 3 1 系统概述 26 5 3 2 系统功能 27 5 3 3 水文预报模型库 28 5 3 4 基于洪水预报的洪水调度 29 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 3 5 4 综合数据库系统 30 5 4 1 综合数据库组成 30 5 4 2 数据库管理系统 31 第 6 章 电源和防雷设计 33 6 1 电源系统设计 33 6 1 1 遥测站供电 33 6 1 2 中心站 分中心站供电 33 6 2 防雷设计 34 6 2 1 防雷系统总体要求 34 6 2 2 防雷地网的制作 34 第 7 章 土建工程 36 7 1 雨量站土建 36 7 2 水位雨量站土建 36 7 3 蒸发站土建 36 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 4 第第 1 1 章章 概述概述 1 11 1 工程概况工程概况 王瑶水库位于延安市安塞县杏子河流域中游 是一座以防洪和供水为主 兼发电 灌溉 养殖等综合利用的大 型水利枢纽工程 主要建筑物为 2 级 设计总库容 2 03 亿立方米 枢纽工程由大坝 输水洞 泄洪洞 电站 渠 首倒虹组成 王瑶水库 1970 年修建 1972 年建成 运行 30 多年来 在保护下 游革命圣地延安市 30 多万人民群众生命财产安全方面发挥了巨大的作用 同时 有力的保证了延安市生活和工农业生产用水需要 为延安市经济社会又快又好 发展做出了重要的贡献 目前 由于水库水情测报系统设施老化 故障频发 严重影响水库安全度汛 故申请进行更新改造 1 21 2 王瑶水库水情测报系统现状王瑶水库水情测报系统现状 王瑶水库水情测报系统始建于 2000 年 10 月 2001 年 4 月投入运行 该系 统是由北京燕禹新技术开发部负责承建的 系统包括 1 个中心站 延安防办 1 个分中心站 王瑶分中心 6 个雨量站 3 个水位雨量站 2 个中继站组成 工程建设项目按功能分为信息采集系统 信息通信传输系统 信息处理系统 3 个部分 本系统自运行以来及时准确的传递雨水情信息 为水库防汛提供了决 策依据 在防汛抗洪抢险发挥了重要作用 经过 9 年的运行 系统陆续显现出三方面的问题 太阳能蓄电池老化 已经不能再正常工作 短波信道存在固有的缺陷 受空间电离层变化的影响 明显 通信畅通率不高 目前该设备已属于淘汰产品 备品备件难以购置 维修十分困难 目前有 4 个站已不能正常工作 中心站及分中心站和中继站设 备老化严重 故障率逐年增加 必须需进行更新改造 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 5 1 31 3 王瑶水库水情测报系统更新改造的必要性王瑶水库水情测报系统更新改造的必要性 随着科学技术的不断进步 自动化技术已深入到管理工作的各个方面 水 情测报要求的实时性 准确性 可靠性 综合性 连续性必须依靠先进的水情 测报系统来保障 目前王瑶水库的水情测报系统已经不能满足防汛需要 在当 今防汛形势下 不改造更新该系统 没有及时准确的水情测报数据 势必严重 影响水库安全度汛 因此 对王瑶水库水情测报系统进行更新改造势在必行 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 6 第第 2 2 章章 总体设计总体设计 2 12 1 设计目标设计目标 王瑶水库水情测报系统建设目标 采用现代信息采集技术 通信技术 计 算机网络技术 信息处理技术逐步建成覆盖王瑶水库的水情测报系统 达到信 息源布局合理 信息采集 传输 处理手段先进实用 高效可靠 在中心和分 中心实现动态监测和实时报警 在 20 分钟内完成所有水情自动监测站信息的收 集处理 为防汛调度 决策指挥提供科学依据 为防汛抢险 抗洪救灾赢得宝 贵的时间 最大限度地减少暴雨洪水灾害损失 确保人民生命财产安全 2 22 2 设计原则设计原则 准确性 水情信息的准确性直接关系到防汛决策的成败 因此该系统 在雨量 水位数据自动采集 固态存储 传输 处理 水文资料整编 等工作环节的设备选型和技术处理上要充分考虑误差控制和误差处理 确保提高系统整体的准确性 可靠性 为确保系统的可靠性 通信系统采用 GSM 信道的方式 为报 汛通信的高可靠性提供了保障 系统具有信息接收的确认机制 重发 机制 校验机制等 确保信息的传输可靠性 同时从防雷接地 供电 电源 设备等各方面进行可靠性设计 实用性 该系统由于水情信息采集 报汛通信环境条件恶劣 因此所 采用的技术 设备要充分考虑系统的实用 力求尽可能将观测 传输 处理等工作环节自动化 确保应用上的实用性和可操作性 先进性 充分利用现代信息采集技术 通信技术 数据库技术 地理 信息应用技术等方面的成熟的新成果 解决系统中的重要问题和关键 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 7 技术 确保系统所采用的技术与当前技术发展趋势保持一致 并便于 系统的扩展 升级和优化 使系统具有较高的先进性和较长的生命周 期 2 32 3 设计依据设计依据 降水量观测规范 SL21 90 水位观测标准 GBJ138 90 水文基础设施建设及技术装备标准 SL276 2002 水文自动测报系统技术规范 SL61 2003 水文情报预报规范 SL250 2000 水文情报预报拍报办法 实时雨水情数据库表结构与标识符标准 SL323 2005 基础水文数据库表结构与标识符标准 SL324 2005 中华人民共和国行政区代码 GB T 2250 1995 中国河流名称代码 SL249 1999 中国水库名称代码 SL259 2000 翻斗式雨量计 GB11832 89 水文仪器总技术条件 GB9359 88 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 8 工业企业通信设计规范 GBJ42 81 工业企业通信接地设计规范 GBJ79 85 水利系统通信业务导则 SL 292 2004 电子工程建设概算编制办法和费用定额 通信建设工程概预算编制办法及费用定额 信息处理系统 计算机系统配置图符号及其约定 GB T 14075 93 计算机软件单元测试 GB T 15532 1995 软件文档管理指南 GB T 15570 1995 软件包质量要求和测试 GB T 16544 1977 计算机软件测试文件编制指南 GB T 9375 1977 信息技术软件产品评价质量特征及其使用指南 GB T 15250 1995 软件可靠性和安全性设计准则 GJB Z 102 96 软件工程术语 GB T 11456 1995 混凝土结构工程施工及验收规范 GBJ50204 92 混凝土强度试验结果评定标准 GBJ107 87 钢结构工程施工及验收规范 GB50205 95 建筑地面工程施工及验收规范 GB50209 95 砌体工程施工及验收规范 GBJ50203 95 屋面工程技术规范 GB50207 94 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 9 2 42 4 系统组成系统组成 2 4 12 4 1 信息采集系统信息采集系统 建设雨量 水位 蒸发自动监测站 通过雨量计 水位计 蒸发计和数据 采集终端实现水雨情和蒸发量数据的实时 自动采集 为防汛调度提供基础数 据 2 4 22 4 2 信息化网络系统信息化网络系统 本系统基于 IP 网来实现业务 IP 技术的成熟度高 技术发展迅速 可以 很好的实现语音 视频 数据的共享传输 而且可以保证各业务的质量 2 4 32 4 3 土建 供电 防雷土建 供电 防雷 土建 包含中心站 分中心站 监测水位 雨量 站和蒸发站土建工程 供电 中心站和分中心站供电采用 UPS 电源 以防止突然停电或其它原因 造成的数据丢失 遥测站供电采用蓄电池组和太阳能光电板浮充方式 防雷 中心站铺设一字形接地网并安装避雷针 遥测站铺设环形均衡接地 网并安装避雷针 设备 设施必须在避雷针的保护范围内 2 4 42 4 4 数据库系统数据库系统 根据对王瑶水库水情测报系统数据库的结构分析和业务模型的分析 按照 既要具有一定的先进型 又要具有一定的成熟性的原则 选择 SQL SERVER 企业 版数据库 SQL SERVER 是以高级结构化查询语言 SQL 为基础的大型关系数据 库 通俗地讲它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 10 2 4 52 4 5 应用软件系统应用软件系统 应用软件系统包括信息接收处理系统 汛情动态监视系统 信息查询系统 和洪水预警预报系统的建设 真正实现王瑶水库生产调度和业务管理的信息化 科学化和高效性 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 11 第第 3 3 章章 信息采集系统信息采集系统 3 13 1 系统概述系统概述 信息采集系统是以水情 雨情 蒸发量等项目观测为基础 以实现基础信 息的准确 实时采集和固态存储为目的 依托先进的传感器技术 先进的工业 采集技术和可靠的光电技术 以及优良的施工质量 从而达到为上层的传输和 应用提供准确的数据的目标 实现信息采集自动化 信息存储长期化 信息处 理智能化 3 23 2 站点分布站点分布 信息采集系统建设水位雨量站 1 个 雨量站 8 个 蒸发站 1 个 站点设置 如表表 3 3 1 1 所示 表表 3 3 1 1 站点设置表站点设置表 站号站 名测报内容中国移动信号场强情况中国联通信号场强情况 1 大坝雨量 水位很好很好 2 张渠雨量很好很好 3 侯市雨量较好较好 4 王台雨量一般较弱 5 白家湾雨量较好一般 6 王家湾雨量较好一般 7 四壕沟雨量较好较好 8 庙好渠雨量较好一般 9 杏河雨量很好很好 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 12 10 气象园蒸发量很好很好 3 33 3 系统系统组成组成 信息采集系统实现雨量 水位 蒸发量信息自动采集 固态存储 水位 雨量站主要由传感器 雨量计 水位计 通信终端 遥测终端机 太阳能电池 太阳能充电控制器 蓄电池等组成 蒸发站以蒸发计 雨量计 溢流桶为基本观测工具 以采集器自动采集 处理 显示蒸发 降水 溢流过程信息 自动控制蒸发桶 溢流桶补 排水过 程 采集器通过 RS485 232 通信接口与上位机系统连接 利用系统配套的应用 软件可以实现水面蒸发过程信息的远程监测及资料整编入库 3 3 13 3 1 雨量站雨量站 雨量站组成如图 3 1 所示 图图 3 3 1 1 雨量站设备组成图雨量站设备组成图 3 3 23 3 2 水位雨量站水位雨量站 水位雨量站组成如图 3 2 所示 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 13 图图 3 3 2 2 雨量水位站组成图雨量水位站组成图 3 3 33 3 3 蒸发站蒸发站 蒸发站组成如图 3 3 所示 图图 3 3 3 3 蒸发站组成图蒸发站组成图 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 14 3 43 4 通信信道通信信道 系统采用 GSM 通信信道进行数据传输 GSM 是电信部门向用户提供的一种数字通信资源 是一种无线通信公网 水利上主要是使用 GSM 系统的短消息平台进行组网 点对点的短消息业务是由短消息业务中心完成存储和前转功能的 短消息 发送到短消息中心后 先存储在短消息服务器上 然后再转发到接收机上 利用 GSM 短信息平台组网 具有以下优势 系统响应速度快 传输时效好 信道稳定可靠 系统容量较大 可传输的数据量较大 信息量限制为 140 个字节 7 比 特编码 160 个字符 GSM 信道无需中继 即可用于无线远程传输 加上它属于双向通信 可方便地实施远程控制 所以组网十分灵活 GSM 系统设备体积小 重量轻 功耗低 由于不需要架设室外天线 安装方便 一次性建设投资少 维护管理简单 运行费用较低 3 53 5 工作体制工作体制 报汛站可提供多种通信工作体制 用以满足不同的需求 可根据需要配置 使其处于以下几种通信方式 3 5 13 5 1 自报体制自报体制 自报体制是一种由遥测终端发动的数据传输体制 采用该种通信体制的报 汛站通常处于微功耗的掉电状态 由事件 如雨量计输出一脉冲 触发或定时 触发上电采集传感器数据 在满足发送条件时 主动向中心站发送数据 然后 即可返回掉电状态 增量自报 加密自报 每当被测的水文参数发生一个规定的增减量变化 时 如每 5 分钟采集一次雨量传感器的数据 并自动进行采集 固态存储 每 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 15 5 分钟采集一次水位编码器的数据 并与前一次的水位数据进行比较 若水位 变化未超过 1cm 则不发送数据 否则就按水位自报的数据格式发送一次数据 同时把最新的水位数据存贮起来 以便和下一次采集的数据比较 水位发送实 时值 增加采集和发送的频率 定时自报 每隔一定时间间隔 不管参数有无变化 即采集和报送一次数 据 中心的数据接收设备始终处于值守状态 限时自报 为防止水位波动太大造成采集终端发射过于频繁 采集终端具 有限时发送功能 可在非汛期设置 即 在一次水位发送之后的一定时间间隔 内 即使水位变幅超过预先设定值也不发送 只有超过一定时间间隔以后的水 位变化 采集遥测终端才发送 采用该种通信体制工作的报汛站 发送的测报数据实时性好 信道占用时 间短 功耗很低 非常适合通常的水情测报类系统应用 3 5 23 5 2 自报自报 确认体制确认体制 自报 确认体制是一种由遥测终端发动的数据传输体制 采用该种通信体制 的报汛站通常处于微功耗的掉电状态 由事件 如雨量计输出一脉冲 触发或 定时触发上电采集传感器数据 在满足发送条件时 主动向中心站发送数据 发送完成后等待接收方返回确认信息 如果得不到确认 遥测终端启动错误控 制过程 如简单重发或换用备用路由重发 保证中心站正确收到该数据 数据 通信过程完成后自动返回掉电状态 采用该种数据通信体制的报汛站发送的数据既具有及时性 又能保证数据 的无错接收 同时报汛站的耗电很少 适合重点雨水情报汛站的应用 3 5 33 5 3 召测体制召测体制 召测体制是一种由数据采集中心发出数据采集命令 遥测终端收到该命令 后再返回数据的数据通信体制 工作于该体制的测站要随时监听中心站的命令 收到中心站命令后根据命令要求完成指定的操作 发送数据 按时间段成块发 送或发送当前值 该种体制可由数据采集中心完全控制遥测终端的操作 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 16 该种体制测站完成可由中心站控制 不会产生数据碰撞 数据采集灵活 适合中心站需要随时操作的报汛站 分中心自动定时或随时呼叫报汛 报汛站 响应分中心的查询 实时采集水文数据并发给分中心 定时自动巡测的时间间 隔 可在 15 分钟和 0 5 1 3 6 12 小时等档次中选择设置 3 5 43 5 4 工作体制选择工作体制选择 本系统采用自报和召测混合工作体制 3 63 6 主要设备技术指标主要设备技术指标 3 6 13 6 1 遥测终端机 遥测终端机 RTURTU 输入电压 0 30VDC 值守电流 小于 3mA 工作电流 不含信道机 小于 15mA 工作温度 20 70 工作湿度 25000 小时 通信口 3 个 RS 232C 口 1 个 RS 485 口 开关量输入 13 路 模拟输入 8 路单通道 4 路差分 数字输入 8 路 数字输出 2 路 DO 1 路 OC 电源输出 3 路 12VDC 数据存储容量 4Mbit 3 6 23 6 2 雨量计雨量计 承雨口径 200 0 6mm 刃口锐角 40o 45o 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 17 分辨力 0 2mm 测量准确度 3 室内人工降水 以仪器自身排水量为准 雨强范围 0 01mm 4mm min 允许通过最大雨强 8mm min 发讯方式 双触点通断信号输出 工作环境 环境温度 0 50 相对湿度 95 40 3 6 33 6 3 水位计水位计 浮子直径 15cm 水位轮工作周长 32cm 平衡锤直径 2cm 测量范围 40m 分辨力 1cm 最大水位变率 100cm min 准确度 10m 量程时 0 2 FS 10m 量程时 0 3 FS 水位轮转动力矩 0 015N n 编码码制 格雷码 平均无故障工作次数 1 107 次 显示方式 机械数字显示 显示位数 5 位 高第 1 位为工作状态 0 表示工作正常 9 表示反转 低 4 位为水位 cm 工作环境温度 10 50 测井水不结冰 3 6 43 6 4 蒸发计蒸发计 蒸发量量测分辨力 0 1mm 蒸发量量测精度 蒸发量 10mm 测量误差 0 3mm 蒸发量 10mm 测量误差 0 3mm 1 F S 蒸发量量测范围 不小于 20mm 输出接口 RS 485 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 18 电源电压 12V DC 5 25 环境温度 0 55 储存温度 10 60 3 6 53 6 5 溢流计溢流计 分辨力 0 025mm 精度 0 1mm 10mm 溢流量 输出形式 格雷码 9bit RS485 可受控自动溢流 自动泄水 3 6 63 6 6 GSMGSM 通信终端通信终端 GPRSGPRS 数据数据 支持 GSM GPRS 900 1800MHz 双频 可选 850 1900MHz 双频可选 GPRS EDGE Class 10 编码方案 CS1 CS4 符合 SMG31bis 技术规范 接口接口 天线接口 50 欧姆 SMA K 阴头 SIM 卡 3V 串行数据接口 TTL RS 232 RS 422 RS 485 串行数据接口速率 300 57600bps 话音接口 标准语音电平输出 设备供电设备供电 通信时平均电流 140mA 12VDC 空闲时平均电流 30mA 12VDC 其他参数其他参数 尺寸 93x54x22mm 不包括天线及安装件 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 19 重量 150g 工作环境温度 30 70 C 储存温度 40 85 C 相对湿度 95 无凝结 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 20 第第 4 4 章章 信息化网络系统信息化网络系统 4 14 1 系统概述系统概述 计算机网络系统是王瑶水库水情测报系统的基础设施 可提供多业务接入 的集成能力 是保证水情 雨情 蒸发量 日常办公等防汛抗旱信息传递的基 础 将为各类应用信息提供传送保障 信息化网络系统的建设可以提高沟通效 率并降低运营成本 实现全面的办公自动化 优化调度和决策支持 4 24 2 系统拓扑结构系统拓扑结构 王瑶水库水情测报系统建设系统 1 个中心站 延安防办 和 1 个分中心站 王瑶分中心 分中心站负责辖区内水雨情 蒸发量等信息接收 处理 上报 和分发 通过 2M 光纤链路将数据传送至中心站 中心站主要由 VPN 网关 防火墙 交换机 服务器 工作站 激光打印机 UPS 电源等网络设备组成 分中心站主要由 GSM 通信终端 工控机 VPN 网关 防火墙 交换机 服务 器 工作站 激光打印机 UPS 电源等网络设备组成 系统网络拓扑如图 4 1 所示 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 21 延安市防办中心站 王瑶水库分中心站 光纤链路 服务器 台式计算机 服务器 激光打印机 交换机 笔记本 台式计算机台式计算机 服务器 激光打印机 交换机 笔记本 G GS SM M 自动雨量站自动雨量站 GSM通讯终端 自动雨量水位站 工控机 VPN网关 防火墙 服务器 VPN网关 防火墙 图图 4 4 1 1 中心站网络拓扑图中心站网络拓扑图 4 34 3 主要设备主要设备技术指标技术指标 4 3 14 3 1 工控机工控机 CPU 双核 2 8G 主频 内存 1GB 硬盘 120G 以上 14 插槽 外设 具 有 2 个 USB 接口 一个 CD ROM 和 PS 2 接口 一个局域网口 支持 TCP IP 协议 4U 机架式 4 3 24 3 2 交换机交换机 传输速率 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 网络标准 IEEE 802 1Q IEEE 802 1D IEEE 802 3x IEEE 802 1p IEEE 802 1X 端口数量 24 传输模式 全双工 半双工自适应 背板带宽 32Gbps 包转发率 9 6Mpps 支持 VLAN 支持网管 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 22 4 3 34 3 3 VPNVPN 网关网关 防火墙防火墙 基于 NT 架构 内存 256M 10 100BASE TX 接口 4 个 并发连接数 40 万 吞吐率 250M 支持 IP MAC 绑定等 4 3 44 3 4 服务器服务器 品牌机架式服务器 CPU 主频 2000MHz 以上 内存 4GB 以上 硬盘 146G 以上 3 热插拔 支持磁盘阵列 多功能千兆网卡 4 3 54 3 5 工作站工作站 CPU Core2 四核 Q8200 2 2G 标配 4GB 内存 320G 硬盘 Combo 光驱 22 LCD 显示屏 512M 独立显存显卡 4 3 64 3 6 笔记本电脑笔记本电脑 P8700 LED 2G 320G DVDRW 6 芯 2G 迅盘 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 23 第第 5 5 章章 应用软件系统应用软件系统 5 15 1 软件系统组成结构软件系统组成结构 根据水情测报的业务需求和水雨情信息采集 传输 存储 分析 查询和 转发的信息流程 可确定应用软件的业务流程如图 5 1 所示 图图 5 5 1 1 水雨情信息采集系统业务流程图水雨情信息采集系统业务流程图 根据以上业务流程和需求 可分析该系统由应用软件系统和综合数据库系 统组成 其中应用软件系统和综合数据库系统组成结构如图 5 2 所示 中心站软件和数据库系统 应用软件系统综合数据库系统 信 息 接 收 处 理 系 统 汛 情 动 态 监 视 系 统 信 息 查 询 系 统 洪 水 预 警 预 报 系 统 水 雨 情 数 据 库 大 洪 水 数 据 库 基 础 数 据 库 历 史 数 据 库 水 文 数 据 库 图图 5 5 2 2 水雨情信息采集系统组成图水雨情信息采集系统组成图 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 24 5 25 2 中心站应用软件系统中心站应用软件系统 5 2 15 2 1 信息接收处理系统信息接收处理系统 系统概述系统概述 信息接收处理系统能通过报讯通信网络 完成对区域的遥测水文数据的实 时接收 包括报汛站的水位 雨量 人工置数等内容和其他工况数据 中心站 计算机实时接收 显示 存储接收到的数据 同时写入到遥测数据库 并按照 SL330 2005 水情信息编码标准 规定对信息进行水文报文编制和传送 系统功能系统功能 数据接收模块 该模块主要自动接收水位 雨量以及人工置数的数据 根据接收的数据自 动判别数据类别 将数据自动写入数据库中的相应的基本表中 并自动记录每 次接收数据的日志和状态 控制参数模块 该模块主要对该系统的基本参数的功能设置和管理功能 可以对数据显示 方式 数据刷新时间 系统的状态等参数进行调整 异常数据报警模块 该模块主要对接收的数据根据边界值确定是否为异常数据 并进行自动报 警 自动保存报警记录 同时也可以接收报汛站告警信息 存储记录 并立即 输出报警 也可以记录误报或错报的次数及数据通信异常报警功能 也可以打 印任意时段的报警记录 数据修改模块 该模块主要对采集的数据进行整编 可以对错误或异常的数据进行人工修 改和手动插补 并自动记录每次人工修改的操作用户 操作时间 用户权限 修改内容 并形成日志文件 可以随时察看每次数据修改的日志 数据下载传输模块 该模块可以随时提取固态存储数据 可以对单站 多站进行提取 可以远 端成块下载数据 可以对任意时段数据进行提取 对提取的数据自动进行整理 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 25 归类 数据校验 并写入数据库里 水情监视模块 该模块主要对报汛站工作状态和水情数据进行监视 可以为水情值班人员 提供实时水雨情 工情等信息 提供动态 直观的报警功能汛情监视画面 主 要的监视方式可分为用户查询式和系统自动提示两种方式 可以图形和表格的 形式进行展示 报汛站管理 具有各报汛站管理功能 能方便进行报汛站扩充增站或删除减站 方便设 置各报汛站的有关参数以使数据正确显示监视 系统用户管理模块 该模块主要对该系统的登陆安全和使用权限进行管理 可以对登陆用户的 基本个人资料进行管理 可以对系统的角色及角色权限进行管理 可以给每个 用户分配相应的角色和权限 以便系统的用户进行权限 安全级别的设置 以 便提高系统的安全性 可靠性 5 2 25 2 2 汛情动态监视系统汛情动态监视系统 流域图监视流域图监视 系统可以对采集的所有报汛站采用 GIS 技术 以电子地图的形式进行显示 实时数据列表监视实时数据列表监视 可以各监测报汛站的接收的实时数据以列表的形式进行显示 将测站的雨 情 水情和电压实时信息 包括实时数据 报警信息等通过表格的方式进行显 示 监视数据报警监视数据报警 可以对并对超限数据提供颜色和声音报警 并可手工取消报警声和解除报 警 使值班人员能方便 及时了解雨情 水情数据的报警状态 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 26 报警日志管理报警日志管理 报警日志是记录测站报警的所有内容 报警日志记录的内容有 测站号 报警时间 实测值 门限 用户编号 用户名 主机名 处理时间 状态及内 容 可以显示指定测站指定时间段内的报警日志 按时间升序 报警日志查询报警日志查询 报警日志可以根据测站和日期对报警日志进行查询 可以指定查看所有测 站的报警日志还是指定测站报警日志 如指定所有测站 则测站下拉选择框不 可用 可以指定所有日期 也可以指定日期范围 如果选择所有日期 则日期 范围不可选 在选择日期范围时 应注意起始日期应小于终止日期 5 2 35 2 3 信息查询系统信息查询系统 系统概述系统概述 该系统主要对接收的水位 雨量等信息进行查询 查询实时数据 历史数 据 时段数据并进行报表打印等功能 也可以对以曲线图性的形式对查询结果 进行展示 可以对实时数据进行展示 可以对水文数据进行设置等功能 系统功能系统功能 图形显示部分 雨量直方图 可以以直方图的形式显示某报汛站在某一时段内的降雨信息 水位过程线 可以显示时间范围内测站水位过程线 查询条件有测站 时间等 多站直方图 可以以直方图的形式显示多个报汛站在某一时段内的降雨信息 报表显示部分 今日水情报表 可以查询当日各个报汛站的水情报表 并可以进行打印今日水情报表 水位日报表 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 27 可以查询任意日期的各报汛站的水位数据 并可以进行打印水位日报表 雨量日报表 可以查询任意日期的各报汛站的雨量数据 并可以进行打印雨量日报表 流量日报表 可以查询任意日期的各报汛站的流量数据 并可以进行打印流量日报表 时区降雨量表 可以查询任意时段的雨量数据 并可以进行打印时段降雨量表 水位月报表 可以查询任意月份的各报汛站的水位数据 并可以进行打印水位月报表 雨量月报表 可以查询任意月份的各报汛站的雨量数据 并可以进行打印雨量月报表 流量月报表 可以查询任意月份的各报汛站的流量数据 并可以进行打印流量月报表 水情信息查询模块 水位过程线 显示时间范围内测站水位过程线 查询条件有测站 时间等 当移动鼠标 到某一数据点时 系统自动显示该点的数据 流量过程线 显示时间段内测站的流量过程线 查询条件有测站 时间等 流量过程线 显示完后 用鼠标在曲线上进行拖动 可计算洪量 水位流量过程线 将某时间段内某一站号的水位和流量通过对比的方式显示出来 查询条件 有测站 时间等 水情简报 每日 8 时水情 根据需要能够查询 打印重要报汛站水情数据 能够将其动态显示在各县 市图上并可进行打印 水情公报 根据需要能够查询 打印任意时间段 任意报汛站段各类水情 水位 流 量 洪峰 超警戒 超警戒洪峰 超保证 超保证洪峰 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 28 水情表 水情表是查询打印所有水文站报汛数据 而水情简报和水情公报则不包括 各实测值数据 雨情信息查询模块 时段雨量柱状图 用柱状图显示在某一时间间隔内 各个时段的雨量值 选择条件有站号和 时间范围的选择 日雨量柱状图 将各个站的日雨量值 通过柱状图的形式显示出来 选择条件有站号和时 间范围的选择 时段累积雨量图 将某一段时间范围的雨量值累积 通过图形显示 选择条件有站号和时间 范围的选择 雨情简报 能够查询 打印不同时段 日 旬 月雨量和任意时段累积雨量 并作简 要概述 特殊雨情 能够查询 打印任意时段各报汛站特殊雨情 暴雨 冰雹等 基本信息查询模块 能够查询 打印各流域 水系 分区内站网情况 河流情况 自然地理 气候水文 植被 暴雨特性 典型洪水分析资料等信息 能够播放本流域内发 生特大洪水的录像 显示本流域内重点工程图片等 同时也可以查询断面水情 的视频动态信息和部分报汛站的蒸发量信息 GIS 信息查询模块 该模块能够在地图中快速查询 打印各水情 雨情 水库 含沙量等数据 可以电子地图方式管理和显示水系 地形 流域边界 站点分布 行政区划等 具备在电子地图上实时动态显示功能 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 29 5 35 3 洪水预警预报系统洪水预警预报系统 5 3 15 3 1 系统概述系统概述 洪水预警预报是决策支持系统的核心 该系统的主要任务是根据其他子系 统提供的实时雨情 水情 工情等资料 对未来将发生的洪水做出洪水总量 洪峰发生时间 洪水发生过程等情况的预测 并通过采用水文学 水力学 河 流动力学及 GIS 系统的有机结合 建立洪水预报数学模型 实现洪水预报的动 态仿真 快速 准确地为防汛抗旱部门提供调度决策的依据 5 3 25 3 2 系统功能系统功能 资料处理资料处理 资料处理用来实现历史资料的录入 查错 插补 合并 列表 时段处理 和装载 录入的资料包括雨量摘录 洪水水文要素摘录和日均流量资料等 历史资料的查错包括时序分析和量值检查 对于雨量摘录资料 具有按站 年统计出每月累计的雨量表 对于流量资料 具有摘录和日值分别录入 合并 检查和绘制流量过程线等功能 以提高录入资料的速度和帮助检查资料准确与 否 系统具有全屏幕的编辑修改功能 用来对错误的资料进行修改 并可自动 处理成模型率定和作业预报所要求的 任何时段的雨量和流量数据等 模型率定模型率定 模型率定主要是对模型参数文件的编辑 参数的率定计算 率定结果的检 查 子流域参数文件组装 模拟计算等 用户可以根据流域不同的自然地理 气候情况 选择适当的模型 进行参 数文件的编辑 模型计算 优选参数 每次计算的输出文件中包括了洪峰洪量 的误差统计 水量平衡计算结果 优化的脉冲响应值及其图表 次洪水计算值 与实测结果值过程线拟合对比等 用户通过这些输出信息 调整参数 以达到 最优 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 30 实时检索实时检索 实时检索用来为实时预报提供及时 准确的雨水雨情信息 它由五部分组 成 雨水雨情信息检索 从自动测报系统或水雨情信息系统的实时雨水雨情数 据库中检索选定时段内的信息 作为实时作业预报输入部分的基础 信息的检查纠错 对检索到的信息进行时序检查和量级检查 对疑似错误 通过人机交互方式予以纠错 确保信息质量 资料插补 对缺测或未报出的测站雨量信息由相邻 或相似 站的降雨资 料进行插补 保证实时资料的完整性 时段化处理 根据选用的预报时段长 对任意时段长的实时数据处理成要 求的时段雨量值 数据装载 将处理的雨量数据装载成源程序要求的标准格式 作为实时预 报的输入数据 实时预报实时预报 实时预报可对经参数率定后的流域 或断面 进行任何时段的洪水预报计 算 在实时洪水预报计算中 系统实现各子流域预报结果的自动连续计算 可 做任一子流域控制站的预报 亦可做全流域总出口断面的预报 系统具有实时 校正 降雨预报输入 上游流量预报输入和多模型选择等功能 实时预报模式 有四种可供选择 分别为定时预报 人工干预预报 连续预报 仿真模拟预报 实时校正实时校正 根据预报时刻前的实测值与预报值之间的偏差 系统偏差或随机偏差 采 用回归系数法 对预报变量进行最优估值 获得预报发布值与即将出现的相应 实测值误差为最小的结果 可有效地提高预报精度 预报成果管理预报成果管理 对洪水预报子系统所涉及到有关信息库进行有效的管理维护 主要有以下 功能 基本信息 包括预报流域图 预报流域简介 历史洪水特征 预报模型简 王瑶水库水情测报系统设计方案王瑶水库水情测报系统设计方案 西安山脉科技发展有限公司西安山脉科技发展有限公司 Xi anXi an SummitSummit TechnologiesTechnologies Co Ltd Co Ltd 31 介 模型参数说明 实时信息 包括实时雨水雨情信息查询 以及实时信息与历史信息的对比 分析查询 输出方式由表格 图形 过程线图 断面动态图 两种方式 预报信息 可对四种预报方式经确认的预报结果进行检索查询 以表格 图形 过程线图 断面动态图 两种方式输出 当预报值相应的实测值出现后 可 以表格和图形方式对比分析 直观地了解预报误差的大小 并依据 水文情报 预报规范 对预报成果进行精度评定 5 3 35 3 3 水文预报模型库水文预报模型库 水文预报模型库应当包括包含流域降雨径流 产流 流域汇流 河道汇流 水库调节模型 有条件时可建立水力学方法计算模型 在进行预报时 可以通 过交互式选择方式根据需要选用最恰当的模型 1 流域降雨径流模型 由应用系统提供降雨和蒸发数据 模型类型和模型 参数 通过流域产 汇流模型计算得到流域出口断面的流量 流域产流和汇流 模型可任意组合 流域降雨径流模型包含国内和国外实用的经典模型及先进实 用的水文模型 2 河道汇流模型 由应用系统提供河道上游断面入流 模型类型和模型参 数 通过河道汇流模型计算得到河道下游断面出流 3 水库调节模型 由应用系统提供水库入流 调度方式 通过水库调节模 型计算得到水库出流 库水位数据 4 水力学计算模型 由应用系统提供计算区域或河道的边界条件 初始条 件 区域地形或河道断面数据 模型类型和模型参数 通过水力学计算模型计 算出指定区域各断面的流量水位 5 3 45 3 4 基于洪水预报的洪水调度基于洪水预报的洪水调度 在洪水预报的基础上 按照预定的调度策略 充分利用指定流域中水库的 调洪 蓄洪 滞洪能力 进行洪水调度 在确保安全的前提下 最大限度地涵 养水资源 规则调