复习提纲
第一章绪论
1、水文自动测报系统的定义
应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量、潮位、风向、风速和水质等水文气象要素以及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。
2、系统的组成及其任务、系统的工作体制
1）、组成
由遥测站、中继站（通信信道）、集合转发站、中心站组成。
2）、任务
?遥测站——收集水文数据，按规定格式发报水文信息。
?中继站——中转遥测站的水文数据。
?集合转发站——接收处理若干个遥测站的数据，再打包转发到分中心站。
?中心站——收集各遥测站水文信息，处理并存储水文资料，做出水情预报和防洪调度方案。
3、）系统体制
?水文自动测报系统按通讯方式可分为：超短波、短波、卫星、有线遥测系统
?水文自动测报系统按工作体制可分为：自报式、查询—应答式、混合式
3、自报式、应答式遥测站的定义
1）、自报式遥测站：当测站的某一水文参数值发生一个计量单位变化(如雨量增加1mm，水位变化±1cm)时，或达到设定的时间间隔时，遥测终端机即自动采集、存储并发送数据。
特点：（1）功耗低，值守电流小。（2）实时性强。（3）可靠性高，抗干扰能力强。（4）可以兼有通话功能。（5）自报式测站可以只配发射机，对应的中心站只配接收机。（6）自报式测站由于发送数据是随机的，系统就存在数据碰撞的问题。
2）、查询—应答式遥测站：由中心站发出指令召测某遥测站后，该站即自动采集实时的水文数据，发送给中心站，这样的测站叫查询—应答式测站。
特点：（1）人工控制性能好。（2）应答式测站可以兼有通话功能。（3）应答式测站是逐个回答中心站的查询命令的，数据不会发生碰撞。（4）测站电台的接收机要一直处于工作状态，测站功耗大。
3）、混合式遥测站：既能自报又能应答的测站，称为混合式测站，亦称自报／应答兼容式测站。
特点：（1）兼有自报式测站测量水文参数实时性好和应答式测站人工控制性能好的优点。（2）功能齐全，适用于系统中的国家水文站和库区重要水位站。（3）工作方式灵活。
4、信号形式的分类：模拟信号和数字信号
5、格雷码的定义、传输速率
格雷码（Gray Code）：格雷码是循环码的一种，其定义是相邻二数码（十进制数）的二进制编码中仅有一位发生变化。
传输速率：单位时间内传输的构成代码的比特数bps或bit/s。也就是通信线上传输信息的速度。
6、无线电电磁波：接收功率＝发射功率×天线增益/传播损耗（在真空中自由空间传播）
7、数据通信的基本传输形式：基带传输、频带传输
数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。基带传输：将基带信号直接传输的方式，用于短距离通信中。
基带：由计算机或终端产生的未经调制的数字信号所固有的频带。
频带传输：先将二进制信号（数字信号）进行调制，变换成模拟信号，然后在一定频带的模拟信道中传输，到达接收点后经解调后将模拟信号还原成原来的二进制信号（数字信号）。例如：通过电话模拟信道传输。
宽带传输：数字信号需调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ 的模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：闭路电视的信号传输。
第二章 水文数据自动遥测
1、传感器的分类、主要性能指标
传感器的分类：（1）按输入物理量分类（2）按工作原理分类（3）按能量传递方式分类（4）按输出信号性质分类类
传感器的主要性能指标：
1
?
? 2、分辨力：是指输出端产生可以观测到的变化量时所对应的被测量的最小变化值。
3 、测量范围、量程：
? 测量范围——测量系统所能测量到的最小被测量（输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。 ? 量程——测量系统示值范围的上限值与下限值的代数差称为量程。量程又称满度值，表示测量系统能够
承受最大输入量的能力。
4、滞后量：传感器在全量程范围内，输入量由小到大（正行程）或由大到小（反行程）两者静态特性不一致的程度。
5、误差：指测量的指示值与被测量的真值之差，通常用百分数（相对误差）表示。
6、重复性:表示传感器输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，输出量不一致的程度
7、可靠性：平均无故障时间MTBF ——在标准工作条件下不间断地工作，直到发生故障而失去工作能力的时间称作为无故障时间。相邻两次故障间隔时间平均值。
8、 稳定性：——指在规定工作条件范围之内，在规定时间内系统或仪器性能保持不变的能力。
2、数字传感器的类型
1、脉冲输出的数字式传感器：将非电量的变化转换成相应电脉冲后进行数字测量的传感器件。
2、频率输出的数字式传感器：将非电量的变化转换成电振荡频率的变化。以频率形式输出的信号实际上也是一串数字信号，同样可以通过计数或测量周期来实现数字式测量。
3、数码输出的数字式传感器：一种利用数字码盘直接把转角变换成数字代码输出的传感器件。角度数字编码器有增量编码器和全量编码器两种型式。
（1）增量编码器：用一个计数系统在设定的某一基准数据上加减由码盘产生的脉冲增量。
（2）全量编码器：对每一个转角给出绝对值的完整代码。
3、水位编码器的型式：增量编码器、全量编码器（看上）
4、翻斗式雨量计的工作原理：看有图
5、遥测水位计的种类、浮子式遥测水位计的组成
1、浮子式遥测水位计：⑴ 水位感应部分⑵ 水位传动部
分⑶ 水位编码器部分
将水位轮的旋转的角度、位置转换成代表相应水
位的数字信号或电信号。
2、压力式水位计：由水位传感器、通气电缆、水上部分（水位显示、记录器）组成。
3、超声波水位计：一般由超声换能器、超声发收控制部分、数据处理显示记录部分和电源组成。
4、微波（雷达）水位计
5、 激光水位计
6、 遥测站的主要功能、设备结构图
遥测站的基本功能：1、实时数据采集及传输。2、自适应数据采集。3、具备超限报警功能和自检功能，设备定时自检，并将设备工作状态发送出去。4、遥测站应配置显示面板和键盘，以便人工置入非自动测量的水文参数，也可在传感器故障时人工置入水文电报进行传输。5、设备功耗低，采用蓄电池组和太阳能电池板组合供电方式可长期工作，在连续阴雨时仍能有效地工作。6、应能在恶劣的天气环境下和无人职守情况下正常运行，RTU 可靠性指标MTBF 应大于25000小时。
一个遥测站设备由遥测终端机、传感器、通信
机、避雷器、天馈线和电源等组成。结构图如
有图所示
遥测终端机的主要功能:1、I/O 接口能力（1）
数字量输入通道（2）频率计数通道 （3）模
拟量输入通道（4）数字量输出通道 （5）模
拟量输出通道 2、通信接口3、实时钟（RTC ）
部件4、键盘/显示5、数据存储器 6、扩展能
力 7、电源管理8、数据采集和传输工作方式 9、环境适应能力 10、可靠性指标
7、 固态存储器的工作原理以及与传感器的连
接方式
固态存储器的工作原理:半导体固态存储式水
文数据记录仪的工作原理是在一个单片微处
理器的控制下，通过定时采集或事件（例如水
位变化、发生降雨等）启动方式，自动将水位、
雨量等传感器测得的瞬时数据和相应时间信
息，以一定的数据格式存储在半导体固态存储
器的相应单元内。在仪器规定的记录周期内，
通过一定的输出方式将存贮在固态存储器内
的数据及时间标记转送到计算机中，从而完成
数据处理、显示、打印及存盘等工作。
第三章 水文数据传输
1、超短波遥测站的组网方式：星形网、树枝状网、链形网
2、超短波信道传播损耗的估算：路径损耗的计算如果设 是由发射机送到馈线的功率， 是接收天线的馈线终端得到的接收信号功率。
为了保证超短波系统站点在点与点之间信号传输的稳定可靠，必须进行无线电路组网中的无线信道测试，其主要任务是测定电波传播的路径损耗。通过测试，测得发射功率为35W 、接收功率为52W ，发射和接收天线增益共为18dB ，馈线总损耗为6.38dB ，试计算其路径损耗？
Pt Pr
3、中继站的主要功能及分类
●中继站的主要功能是完成水文数据的转发任务，延伸超短波通信信道的距离。
●中继站可分为模拟中继站和再生中继站。
●1、模拟中继站:⑴自动转发模拟信号（数据信号）和话音信号。⑵具有超时发送、强迫掉电
功能。⑶具有较强的抗干扰能力，以免受干扰而误开发射机。
●2、再生中继站:⑴具有模拟中继站的基本功能。⑵具有识别服务范围内遥测站站址号的功能。
⑶在中心站指令的控制下，具有执行允许或禁止转发功能，以及主备份中继站的切换功能。⑷转发数
据自动显示功能。
4、水文数据传输通信信道、各通信信道的遥测站设备结构图、站网组网方式
水文数据传输通信信道:有线信道的种类1、架空明线2、双绞线3、同轴电缆4、光纤（光导纤维）;
GSM通信信道(GSM GPRS/CDMA 1X);
卫星通信
5、应用于水文中的卫星种类：通信范围（300MHz～300GHz），
工作频率
气象卫星上行UHF 下行L波段
控制与数据接收中心（CDAS）与数据收集平台系统（DCP）
（1）CDAS的工作频率
●上行2047—2064MHz(L波段)；401.1-402.1MHz(UHF波段)。下行1670～1710MHz(L波段)。
（2）DCP数据平台的主要技术指标
●发射功率：2～10W(可调)；
●EIRP：43～46dBW；（等效全向辐射功率）
●发射频率：国内401.1010~401.3950MHz；国际402.0025~402.0985MHz；
●频率间隔：3kHz；
●数据传输速率：100bps；
海事卫星移动站—卫星L 地面站—卫星C
工作于L波段，上行频率为1.6GHz，下行频率为1.5GHz。具体范围是上行1626.5～1660.5MHz，下行为1525.0～1559.0MHz
通信卫星KU波段
VSAT是VERY SMALL APERTURE TERMINAL的缩写，直译为“甚小孔径终端”，意译应是“甚小天线地球站”。也称为卫星小数据站或个人地球站，指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3m-2.4m。VSAT 是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。利用这种系统进行通信具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。
VSAT的分类:（1）以数据通信为主的网；（2）以话音通信为主的网；（3）以电视接收为主的网。
3、VSAT卫星通信系统组成:（1）空间部分——卫星（2）地面部分1）主站（网络管理中心）,对系统进行控制、监测、管理和维护。2）VSAT小站,由VSA T数据平台和计算机等用户终端。
1、全线通卫星通信系统工作在Ku波段。卫星移动通信终端（ACU）外形如同白色的半球，通信单元，射频功放，射频接收放大器和天线及天线和GPS等全集成在内，直径29.2cm，高17.1cm，相当小巧。ACU发送数据的速率为165bit/s，而经由卫星地面网络中心转发给ACU的速率则高达15kbit/s，信道误码率1×10-5，传输中有效的差错控制措施，可使用户数据误码率小于1×10-7。
2、在遥测站使用ACU也可采用间歇供电办法，以降低功耗，ACU从开启电源到锁定于系统，可进行通信的启动时间约为1分钟。
3、全线通卫星通信系统与VSAT系统一样，“雨衰”影响严重。当雨强超过1mm/min时，传输往往被中断。但全线通卫星终端使用全向天线，体积小，便于安装。其功耗也低一些。
北斗卫星L波段北斗卫星用户终端设备的性能参数
●尺寸与重量：主机外形尺寸：20×15×4cm；
●天线外形尺寸：底座直径18cm，高14cm；
●主机重量：1.0 kg；
●天线重量：1.2 kg；
●卫星信号频率：2491.75±4.08MHz；
●接收天线：波束宽度：俯仰方向：25°～90°；
●水平方向：0°～360°；
●接收通道数：≥2；
●接收信号误码率：≤1×10-5；
●首次捕获时间：≤4秒（从开机至2通道接收并解调出信息所需时间，不包括IC卡认证时间）；
●发射天线波束宽度：俯仰方向：25°～90°；水平方向：0°～360°；
●工作环境（包括天线单元和主机单元）：环境温度：-30～+55℃；湿度：＋45℃时，5％～98％；风速：
200km/hr；
●存储环境：环境温度：－40～＋80℃；湿度：98%无凝结；
●平均无故障工作时间（MTBF）：≥25000小时；
●功耗：最大发射功耗：≤120W；平均功耗：≤4W。
6、同步静止卫星的定义、应具备的条件
定义:适用于水文信息收集和防汛自动测报系统的卫星主要为地球同步静止卫星。相对地球是静止的卫星称为地球同步静止卫星。
静止卫星运行应具备的条件:⑴轨道面和赤道面重合；⑵卫星轨道为圆形；⑶卫星运行方向和运动周期和地球自转方向和周期相同。
7、海事卫星的组成：空间段(通信卫星，网络协调站（NCS）和网控中心（NOS）)、地面站（LES）、移动站（MES）
8、Inmarsat、VSAT通信信道的遥测站设备结构图
VSAT卫星通信水文遥测系统的组成及特点
（1）组成1）中心站
●卫星、网络管理中心（主站）、VSA T数据平台、计算机
2）遥测站
●卫星、网络管理中心（主站）、VSA T数据平台、遥测终端设备
第五章系统的规划设计、鉴定验收与运行管理
1、在系统建设时，要收集的基本资料。.
系统建设的基本资料收集
1、地形图（比例尺不小于1：50000）；
2、已建、在建和计划建设的水文站网、报汛站网和水文自动测报系统等方面的资料；
3、气象、水文及防洪标准等资料；
4、雷电情况和地震烈度；
5、已建、在建和计划建设的水利工程布局，以及重要水利工程的技术特征资料；
6、防汛抗旱、水资源管理、水环境保护和水工程运行管理方案及需求；
7、通信网的布局、功能、收费标准和通信发展规划；
8、无线电频率干扰及工业干扰情况；
9、交通与供电等情况。
2、系统的供电：遥测站的日耗电量计算
日平均标准光照时间（h）=日幅射量×2.778/10000
日发电量Q W（Ah）=太阳能电池充电电流×日平均标准光照时间H×斜面系数KOP×修正系数C 1W太阳能电池充电电流为70mA；日平均标准光照时间为3.64h；斜面系数KOP为1.0249；修正系数C
为0.8。则1W太阳能电池的日发电量Q W为：Q W=0.07×3.64×1.0249×0.8=0.21Ah/w 根据测站平均日耗电量Q和Q W，即可由下式计算测站需配用的太阳能电池功率P：
P（W）=测站平均日耗电量Q/Q W ; 测站功耗Q为0.22Ah，则P=0.22/0.21=1.05W
3、系统考核验收的主要内容：系统的功能、系统的可靠性、数据采集的精度
1、试运行考核的内容:主要有系统的功能、系统的可靠性、数据采集的精度。
2、系统进入试运行考核的条件:⑴各站点的设备安装调试结束，经过全系统联调，系统运行正常；⑵承建单位向建设单位提供系统设计、安装、调试、运行、维修和管理等方面必备的文件资料；⑶承建单位对建设单位的操作、维修人员进行培训；⑷承建单位向建设单位提供合同规定的设备，建设单位按照承建单位的建议配齐必要的检修工具和仪表；⑸完成系统运行管理工作的各种规章制度的制订。
3、考核大纲的内容:⑴考核目的；⑵考核项目；⑶考核方法；⑷使用的主要仪表及其精度；⑸实施计划（包括人员及进度安排等）；⑹考核项目资料的分析和整理.⑺试运行的保障条件（如车辆、后勤、经费）。
系统的运行管理:
1、制定运行管理规章制度和操作规程；
2、委托管理；
3、值班操作；
4、日常维护；
5、定期检查；
6、不定期检查；
7、维修。