水利物联网—水文水利自动测报
解决方案
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目录
1.综合概述 (6)
1.1.方案背景 (6)
1.2.自动测报系统存在的问题 (6)
1.3.自动测报系统工作体制 (7)
1.3.1.自报式 (7)
1.3.2.查询应答式 (8)
1.3.3.混合式 (8)
1.4.编制依据 (8)
2.指导思想和规划原则 (10)
2.1.指导思想 (10)
2.2.规划原则 (10)
3.总体解决方案 (12)
3.1.系统总体设计考虑 (12)
3.2.系统设计深度 (12)
3.3.系统工作流程图 (12)
3.4.系统体系结构 (14)
3.5.系统组成 (15)
3.5.1.遥测站 (15)
3.5.2.传输网络 (16)
3.5.3.中心分站 (16)
3.6.遥测站的规划 (17)
3.6.1.信息源 (17)
3.6.2.传感器 (17)
3.6.2.1.雨量观测技术要求 (17)
3.6.2.2.水位观测技术要求 (18)
3.6.2.3.常用水位传感器知识简介 (19)
3.6.3.遥测终端（RTU）功能 (20)
3.6.4.遥测站的供电 (22)
3.6.5.防雷和接地系统 (23)
3.6.6.视频监控系统 (23)
3.7.传输通信方式 (23)
3.7.1.超短波通信 (23)
3.7.2.短波通信 (24)
3.7.3.卫星通信 (24)
3.7.4.PSTN通信 (24)
3.7.5.GSM/GPRS通信 (24)
3.7.6.3G/4G通信 (24)
3.7.7.混合通信方式 (25)
3.7.8.通信方式选用原则 (25)
3.8.中心分站 (25)
3.8.1.组成结构 (25)
3.8.2.计算机网络规划 (26)
3.8.3.网络安全性设计 (26)
4.自动监测与预警云平台构想 (28)
4.1.软件的逻辑结构 (28)
4.2.数据库结构设计要求 (29)
4.3.预报方案编制方法 (29)
4.4.预警信息等级划分 (30)
4.5.自动测报系统功能规划 (31)
4.5.1.数据接收处理功能 (31)
4.5.2.应答与信息查询功能 (31)
4.5.3.数据库管理功能 (32)
4.5.4.数据输出功能 (33)
4.5.5.设备自检与状态告警功能 (33)
4.5.6.水务值班 (33)
4.5.7.水文预报功能 (33)
4.5.8.实时监控功能 (34)
4.5.9.数据编辑 (34)
4.5.10.Web数据检索查询 (34)
4.5.11.优化调度控制功能 (34)
4.5.12.数据交换 (35)
4.5.13.会商系统 (35)
4.5.14.系统管理 (35)
综合概述
方案背景
根权威统计，我国水利的基本情况为，我国流域面积在50平方公里及以上河流有45203条，流域面积100平方公里及以上河流有22909条；境内湖泊面积1平方公里以上的有 2,800多个；境内现有各类水库84926，其中大型水库415座，中型水库2618座，小型水库81893座。我国是世界上洪水灾害频繁且严重的国家之一，洪水灾害不仅范围广、发生频繁、突发性强，而且损失大。安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，目前主要大江大河、大型水库及国家大型水利工程已经基本建成水雨情测报系统外，中小型湖泊、中小型水库、溪流、地方小型水利工程的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，大部分缺少必要的水雨情测报及闸门联动控制、堤坝安全监测等设施，检查手段落后，隐患极大。一旦发生局部暴雨洪水，极易引发溃坝、溃堤事件，轻则造成财产损失，重则造成重大人员伤亡或毁灭性灾害，在此种情况下，建立一套自动水情测报系统，实现水位、雨量实时监测、以及必要对坝堤进行必要的在线渗压、渗流、应变等实时监测并预警就是非常必要的，当发生异常情况，有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。
水文水利自动测报系统属于应用现代物联网技术、通信技术、网络技术以及计算机技术，通过相应的传感器感知江河流域降雨量、蒸发量、河流湖泊水位、流量（流速）、风向风速、水质、闸坝的闸门开度、渗压、土壤墒情等数据，并实时存储、处理、报送的信息系统，属于非工程性防洪措施。通过此信息系统的建设，可将某一流域或区域内的水文气象、水资源信息在短时间内传递至决策机构，以便进行洪水预警和水资源优化调度，减少水害损失，提高水资源的利用率。同时可通过先进的视频监控系统实时观测河道、水库、湖泊及涵闸等运行情况，为领导决策提供了直观的图像信息。
自动测报系统存在的问题
由于水文水利自动测报是一项高科技、技术复杂的系统工程，加上野外自然条件恶劣、缺乏运行管理经验等因素，虽然我国已大量部署在大江大河，水利工程，也有相当的经验，但依然存在很多问题，主要表现如下：
l、目前在运行的水文自动测报系统火多采用超短波组网，大流域的超短波系统需建多级巾继站。中继站大多建在比较高的山头上，系统在运行中比较容易遭受雷击，壁垒设计较严格，建设中继站有时需要花费较大的费用，有的地方建设条件较差，由于交通不方便，系统维护比较困难。
2、对于人烟稀少的流域，特别是高山中继站不可能有人看管，往往是人为或者其他破坏严重的地区。由于经费渠道的不同，水文站点的建设也不相同，存在重复投资，重复建设的问题。
3、在以往的系统功能设计时多以洪水预报为最终结果，而就水利水电工程而言，水调和电调结合更为重要，且应将水电调结果通过通讯网络或其他方式传输给上级部门，以利数据共享，充分发挥水文自动测报系统的作用。
4、遥测设备的品种较多，由于厂家不同，设备性能有些区别，甚至差别明显。传感器仍显单，水位传感器仍以浮子式水位计为主，缺点是需要建设水位测井，成本高。其它的压力传感器、超声波水位计等存在精度不高，量程不大问题。有些传感器必须从国外进口，诸如雨雪量计、温度传感器、河道的流量传感器等。如何选配是关键。
5、许多单位重建设，轻管理，运行人员和运行费用不落实。
6、卫星数据资源匮乏也是困扰测报系统发展的一个重要因素。
这些问题都会给水文水利自动测报系统的设计提出了更高的要求，解决不好，不仅影响测报系统正常运行，造成不必要的浪费，而且会給人民和国家造成生命和财产损失。
自动测报系统工作体制
根据规范要求水文自动测报系统包括三种工作体制：自报式、查询应答式和混合式。应根据功能要求选择。
自报式
在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，接收端的数据接收设备始终处于值守状态。
自报式是双向通信方式，在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，中心站收到数据后，给
遥测站发送“确认”信息，告知遥测站这组数据接收正确或是接收错误。
查询应答式
由中心站自动定时巡测或随机呼叫遥测站，遥测站响应中心站的查询指令，将所采集的数据发送给中心站。定时自动巡测的时间间隔可根据数据处理和预报作业的需要确定。
混合式
系统兼容自报式和查询—应答式两种工作制式。现在是运用最为广泛的。特别是采用公网组网（包括VAST、北斗）的自动测报系统，为了保证数据的时效性，又节省运行费用，采用混合式工作制式组网比较合理。在汛情不紧张、数据量小的时间段内用查询—应答式；当出现暴雨或水位变化较快时以自报方式加报。
编制依据
①《防洪标准》(GB50201-2014)；
②《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000) ；
③《水位观测标准》GB/T50138-2010
④《降水量观测规范》SL21-2006
⑤《河流流量测验规范》GB50179-2015
⑥《水文情报预报规范》GB22482－2008；
⑦《水文自动测报系统技术规范》SL61－2003；
⑧《水文监测数据通信规约》SL 651-2014；
⑨《水资源监控数据传输规约》SZY 206-2012；
⑩《水文自动测报系统设备遥测终端机》（SL／T180－2015）；
11 《水文基础设施建设及技术装备标准》（SL415-2007）；
12 《水利水电工程水文自动测报系统设计规范》（SL566-2012）；
13 《混凝土大坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）
14 《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）