浅析影响水情自动测报系统可靠性运行的主要因素
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【摘要】水情自动测报系统是在计算机的监控下，利用有线和无线通讯设备，配备必要的传感器和数据采集终端，对水文参数进行自动采集、传输、处理、和实施实时洪水预报及水库优化调度等内容的高科技的自动化系统。
【关键词】水库 水情自动测报系统 运行 分析
中图分类号：TV文献标识码： A
1、流域概况
金华市沙畈水库位于钱塘江水系的金华江白沙溪上，距离金华城区50km，水库是以灌溉、供水为主，结合发电、防洪等综合利用的水利工程，是浙江省“八五”期间重点建设项目，总投资1.8亿元。水库坝址以上控制流域面积131平方公里，流域多年平均降水量为1781mm，最大单站24小时站降水量376mm，多年平均径流量1.51亿m3，平均入库流量4.76m3/s。水库正常蓄水位270.06m，相应库容7696万m3，总库容8555万m3，水库拦河坝为细骨料砼砌块石重力坝，坝高76m，坝顶长237.5m，宽6m，坝顶高程 为273.56m。其中河床60米为溢流段，采用坝顶溢流，挑流消能，堰顶设五孔10×6.5m弧形钢闸门。
2、建设水情自动测报系统的必要性
沙畈水库建成以后，对金华市的社会、经济、生态等综合效益十分明显，可联合下游金兰、安地水库改善和扩大灌溉农田36.45万亩，经济林地7.84万亩，保证率达90%，可年增产粮食6000万斤，可通过金兰水库向金华市区年供优质水6000万吨。同时，金兰水库年均增发电量200万度，与金兰水库联合调洪，基本能控制白沙溪流域一年数次的洪灾损失。但目前流域内现有水文测站观测设备仍较落后，观测误差大，信息传递不及时等，已不能满足洪水预报和水库现代化管理的需要。为保证水库安全防讯，合理利用水资源，提高灌溉、发电的效益和工程的运行管理水平，采用现代化水文测报、洪水预报和水库调度技术，建设水库的水情自动测报系统，以便为水库运行管理和防洪、指挥提供实时的水文信息是非常必要的。
水情自动测报系统是在计算机的监控下，利用有线或无线设备，配备必要的传感器和数据采集终端，对水文参数进行自动采集、传输、处理和实施实时洪水预报及水库优化调度等内容的高技术的自动化系统。
本系统采用1:1:6的组网方式，即1个中心站、1个中继站、6个遥测站（坝下站为水位站，坝上站、进库站为水位雨量站，银坑站、门阵站、小源口站为雨量站），其中中继站站是在银坑站、门阵站、小源口站、进库站信道无法与中心站直接连通的情况下才设置的。
3.1供电问题
中心站因建在水库管理中心，交流电的供给能够得到保证，但要求系统计算机的用电与其它电路分开，单独供电，保证系统设备独立安全可靠运行。对系统的交流电要有防雷击干扰的避雷设备。要备有不间断的直流稳压电源，在交流电失电的情况下，保证中心站系统设备能够继续正常运行。
本系统各个测站因工作环境差，建在偏远山区，一般都无法保证交流电的供电时间和电源质量。比较后，较可行的方法就是采用太阳能电源板对蓄电池进行浮充的供电方式。自报式遥测雨量站只发送雨量信号，功耗消耗很低，可采用12W的太阳能电池板和12V38AH的免维护的蓄电池一只进行浮充供电的配置。中继站因为通信接收机一直处于开机值守状态，三个遥测雨量站、一个进库水位雨量站的信号都需要经过其中转，功耗消耗大，可采用90W的太阳能电池板和12V100AH的免维护的蓄电池二只进行浮充供电的配置。
因各测站建在偏远山区，日照时间一般比平原地区少，所以平时应加强巡查，及时清理太阳能板上的灰尘和污物，保持太阳能板的清洁，对于遮挡采光的树木要及时清理，以便于收集光源，保证有足够的充电电压和时间。免维护蓄电池的使用年限一般是3―4年，在到达使用年限时要及时更换，以保证各测站设备的正常运行。而在更换蓄电池时要特别注意正负极接线一定要正确，否则造成短路，极易损坏设备。
3.2防雷问题
当雷击发生时，强大的电流会通过各种途径间接或直接地侵入机房设备使其损坏。雷击的主要途径有：天线系统、电力线路、信号传输线可采用以下措施减少雷击的损害：
①在天馈线系统安装同轴避雷器，同轴避雷器要可靠接地，雷击时向大地泄放通讯频率带宽以外的其它信号电流，起到保护设备发的作用。
②在中心站的UPS前，安装电源避雷器和电源隔离变压器把从交流电网感应来的雷击信号和干扰信号旁路掉。
③在雨量信号线和水位信号线的输入端分别加入了瞬时电压吸收器件和光电隔离，把来自信号线的干扰吸收掉。
④在新建站房时应铺设环形均衡接地网，接地电阻要求小于10欧姆，对不能铺设环形均衡接地网的，接地电阻要求小于5欧姆，每二年应测一次接地电阻，看其是否在要求之内。
⑤在铺设接地网时，尽可能选在土质松软的地方，接地体周围的土壤应夯实，使之密切结合，沟内不可填入砂石砖头等杂物。为了增加其导电性，也可在接地桩和偏铁周围铺入木炭和食盐。
⑥各站均应安装避雷针，而天线、雨量计、太阳能、站房应在避雷针的保护范围内。避雷针要可靠接地，地网垂直导体之间的距离要大于垂直导体的长度（深度），否则接地网无效。
本系统至2001年投入运行至今，经历多次强雷电、台风的袭击，除中心站电脑有受到雷击损坏外，其余设备都运行稳定，而遥测站不使用交流电至今没有受到过雷击，设备运行稳定可靠。而引起电脑损坏的主要原因是，交流线路受到雷击，强电流瞬时流入而引起设备损坏。为了减少设备受到雷击而损坏，可以在雷电来临时关闭交流电源，启用备用直流电源，以保证设备安全正常的运行。
3.3信道问题
①经信道测试选定的站点位置，施工时不能随意改动，以免影响通信质量。
②在安装调试完毕后，在天线架和天线上同一位置做上记号，以避免天线安装不牢固，偏离信道，维护时便于寻找原有信道。
③天线进水，造成短路，引起信号不好，检查时应拆开各个连接处，而整根天线进水时，可在天线最低处将外皮剪一小口排干里面的水分。所以在安装时各个连接处一定要牢固，不得有松动，并要做好防水措施。
4、其它应注意的问题
①要定期清理雨量筒内的杂物，以防止堵塞，影响雨量水位数据的及时性、准确性，要防止老鼠进入站房咬坏电缆线，防止雨水直接进入站房。
②重要设备配置要有备份，万一有故障时可及时更换，以保证系统正常运行。
③要熟知各系统、设备的原理、使用方法。
④每年应按规定定时定人检查维护各设备。
⑤计算机系统、设备如有升级或更换都应记录在案。
⑥要做好软件及系统运行管理人员的技术培训工作，严格落实规章制度提高运行管理水平。
5、结语
本系统自2001年安装使用至今，经历了多次台风暴雨的考验。该系统运行稳定、可靠，为水库防洪调度、合理利用水资源提供了安全有效的保障，并产生了良好的经济效益。
吴军华（1975―）男，籍贯浙江金华，工程师，主要从事水库水利工程的运行管理
陈丽华（1975----）女，籍贯浙江金华，助理工程师，主要从事水电站运行及维护管理
参考文献：
SL61-94《水文自动测报系统规范》 、DL/T5051-1996《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》 、SL199-97《水文自动测报系统通信电路设计规定》