[科普中国]-水利信息采集系统

水利信息采集系统就是建成覆盖全市重点防洪、防涝、防风暴潮工程的工、旱、风、灾情信息采集系统(简称工情信息采集系统)，在信息标准化的基础上依靠通信网络和计算机网络的支持，实现基础工情、区域工情和重点工情的自动传输、汇总累计、及时上报，同时为工程运行、防洪调度和抢险抗灾提供准确的、科学的依据。

水利信息采集系统设计在现代城市防洪中，非工程措施逐渐受到人们的重视，并日益发挥着重要的作用1。东莞市三防水情测报系统建于1996年，由于测点数量太少，满足不了三防的需要，经过多年的运行，系统设备严重老化，急需改造或升级换代。系统建设遵循“技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用”及“结构化、模块化、标准化”的原则，做到结构合理、界面清晰、接口标准、集成先进。系统由信息采集系统、计算机网络系统和决策支持系统组成。

现状东莞市位于河网密布的东江下游，防洪任务艰巨。东莞市的水利信息化建设远远落后于经济建设，与其高度发达的经济很不相称。1996年建设的东莞市三防水情测报系统，虽然在防洪报汛中发挥了积极的作用，但是，该系统的测点数量太少，满足不了三防的需要，经过多年的运行，系统设备严重老化，急需改造或升级换代。

原水情测报系统的规模与站点布设为1 :1 :18，即1个中心站，1个中继站，18个超短波遥测站。中心站设在东莞市三防办(市水利局内);中继站设在黄江镇与大朗镇交界的南蛇岭上(海拔200 m );遥测站均为水位和雨量监测站，其中8个东江关键部位站，7个中型水库站，3个河道站。系统采用超短波230 MHz无线频段信道组网，中心站和遥测站配置异频单工车载电台，中继站配备全双功电台，水文数据传输为自报体制，系统话路为异频单工式。

解决方案去掉中继站，对原各遥测站的设备需重新安装、调试及更换电池，加装RTf，通过GPRS或PS'Il}直接将数据传输到市三防指挥中心。

东莞市政府对三防指挥系统的建设非常重视，投入巨资建设信息采集系统、计算机网络和决策支持系统。

建设原则遵循“技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用”及“结构化、模块化、标准化”的原则，做到结构合理、界面清晰、接口标准、集成先进。

1)连续性。充分利用历史和现有的资源，保证建成后连续运行。

2)实用性。满足三防指挥各个工作环节的需要。

3)实时性。水情信息要满足三防工作的需要和水利综合任务信息的要求。

4)可靠性。选择可靠性高的先进设备，特别要求保证恶劣环境下和突发事故情况下系统的可靠运行，重视偏远采集点的硬件运行环境，合理配置硬件备份，充分考虑网络安全。

5)先进性。尽量采用当前最先进的硬件、信道、网络结构和软件。

6)共享性。各类信息源和信息传输都遵循现行标准规范和系统建设中制定的标准或规定，尽量使资源共享。

7)标准性。水情信息要统一标准，设备结构要标准化、模块化。

8)开放性。按开放式系统的要求选择设备和设计网络。

建设目标建成覆盖全市重点防洪、防涝、防风暴潮工程的工、旱、风、灾情信息采集系统(简称工情信息采集系统)，在信息标准化的基础上依靠通信网络和计算机网络的支持，实现基础工情、区域工情和重点工情的自动传输、汇总累计、及时上报，同时为工程运行、防洪调度和抢险抗灾提供准确的、科学的依据。与工情信息采集同步建成水情信息采集系统，采用先进的传感器和终端机，实现采集自动化，主副信道互为备份，自报和召测相结合，实现5 min内完成全部测站信息的收集。

建设内容东莞市三防指挥系统是广东省三防指挥系统的重要组成部分，是广东省要求先期建成的二级系统之一，纳入省级系统的主要建设内容为:水情信息采集包括4个省级水文站，2个省级水库报汛站，并按全国统一的实时水情交换协议实现接收、集成、转发功能。

工、旱、灾情信息采集应建成包括1个省级重点堤围(东莞大堤).1个重点防洪县区(东莞城区)在内的东莞市工情分中心和东莞城区工情采集站，并同时建设其它基层工情采集站，组成工情信息采集系统，实现系统内各项信息的标准化和自动传输，由分中心累计汇总、及时上报。

由于信息需求层次结构及服务对象的不同，站类、站数的建设有相应的扩展和延伸。总共建设近100个水情和工情信息采集站，其中包括2个咸情信息采集站、1个大坝安全信息采集站、1个堤围安全信息采集站、3个风速信息采集站、1个流量信息采集站和1个移动信息采集站。

东莞大堤是全省10大堤围之一，东莞城区是国家防汛指挥系统设计指导书中确定的重点防洪县区。这个围区的突出特点是：东莞的中小型水库基本上都在大围的集水面积之内，以寒溪河为主的支流均汇入人工河东引运河，然后顺东莞大堤平行流入珠江口。东引工程沿线修建了众多节制闸、分洪闸、船闸和排涝泵站；东引河工程的调度运行是东莞大围防洪防涝的重点，又兼有冲污排污功能，从而决定了信息采集站的复杂性、多样性和需要较高密度地布置。

结合东莞市的实际情况，通过对大量的资料进行研究与分析，建议以GPRS GSM为主信道、PS'Il}为备用信道。

信息采集方法水雨情数据采集江河、湖泊及水库的水位是三防指挥和防洪调度的重要参数2，也是东莞市三防指挥系统信息采集量最大的参数。雷达式、超声波式和激光式水位计，需在测井内的水面上安装反射装置，因此，其测量精度和可靠性均受水位反射板的波动或抖动的影响，另外，价格贵，雷达式约3万元1台、超声波式约2万元1台、激光式约1.3万元1台;压力式传感器，约0.7万元1台(组装，0. 1 %F. S)，安装虽然简单，但需要经常清洗和标定，若在对水位精度要求不太高的情况下，如电排站和闸门，则较为方便。以上水位计抗干扰能力相对较差，易遭雷击，维护与更换困难。细井浮子式传感器约0. 3万元1台，便于维护与更换，一旦显示终端出现故障，仍可通过传感器的机械表读数，经过国内长期实践的检验，证明浮子式水位计对环境的适应性强，性能稳定可靠，是水库江河水位测量的首选仪器，建议采用细井浮子式遥测水位计。

常用的翻斗式雨量计传感器有JDZOS-1分辨率0.5 mm)和DY1090A(分辨率1.0 mm)，建议选用JDZOS -1型传感器。

风速气温数据采集先进的科技手段使得准确预报台风成为可能，而预报的准确性为人们防御台风提供了重要的决策依据，并争取了宝贵的时间。台风的监测与预报，主要是气象部门的任务，三防部门应当及时准确地用好气象部门的成果，为抗击台风和抢险服务。东莞市现有的气象站点，对台风的监测基本够用，不必另外设置气象站点，只需通过市政公用网，将所需的数据输入即可。为了验证台风的强度或等级，建议在珠江口的长安镇的磨碟口、虎门镇的沙角和沙田镇的新围各选1个风速风向监测站。

建议选用EC9-1型风速风向计，该风速风向计由风速传感器、风向传感器和传感器支架组成。风杯和风向标尾翼板采用轻质高强度非金属材料制造。它的动态性能好、抗风强度大、电路抗雷电干扰能力强、寿命长、工作可靠，其性能达到世界气象组织(WMO)对风速风向传感器的要求，被广泛使用于气象测量系统中，是国家气象部门核准生产和推荐应用的产品。气温是水库大坝、大堤及水闸等水工建筑物安全分析的一个重要参数，建议选用铂电阻温度计(HBW-1 )，安装在玻璃钢百叶箱内，并纳入安全监测自动化系统中。

旱情(墒情)数据采集多年的改革开放，使东莞市成为全国工贸最发达的城市之一。因此，境内的数百座大中小型水库的主要功能，现基本上为防洪、供水(工业和生活用水)和供人们娱乐体闲，实际上已经几乎没有什么农业灌溉任务。

对东莞来说，旱情主要是指降雨量少，水库干枯，工业和生活用水短缺。因此，对于旱情的监测，建议主要是采取对水库、河流的水位和雨量的实时监测，通过数据库与模型的计算，了解和掌握旱情情况。由于东莞已不是农业城市，从事农业生产的人员及其耕地面积已不多，建议不设置专门的旱情(墒情)自动化监测站点，如遇重大旱情，可通过移动采集站进行信息采集。

工情数据采集工情监测的目的，是为了掌握和探测大坝、堤围、水闸及河床的基本资料和渐变情况，监测突然塌陷前的征兆，通过分析征兆，对安全进行评价，提出处理对策，避免事故的突然发生，保证大坝、堤围和水闸的安全。

东莞市有中型水库7座、小型水库数百座，水库下游一般是繁华的城镇和工业生产区，这些水库一旦失事，其后果不堪设想。

对东莞水库大坝安全监测的基本要求是：全面、准确地反映大坝工作性态，及时发现异常迹象，有效地监视大坝安全，为运行管理提供可靠的资料。

监测的仪器设施布置应密切结合工程具体条件，能全面反映工程的运行状况，目的明确、重点突出，且少而精。监测重点放在坝体结构复杂、承荷大或地质条件复杂的部位；监测仪器设施的选择应精确可靠、稳定耐用、便于观测且经济合理，力求先进和便于实现自动化监测并有自检、自校功能，可长期稳定地工作并且具备人工监测和比测条件;保证在恶劣气候条件下仍能进行必要项目的监测。

东莞的水库大坝，目前只有横岗、水镰山和同沙水库设置了测压管自动监测项目，但由于设计和选型等原因而失败，横岗、松木山等水库正在进行更新改造工作。

东莞大堤是全省10大堤围之一(二级堤防)，以东莞大围为主，包括与东莞大围相通的东江左岸堤围桥头围，五八围、福燕洲围、京西鳌围和司马、九江水围，长63 . 66 km，保护范围包括常平、桥头、企石、石排、横沥、大坑、大朗、石龙(西湖商住区)、茶山、寮步、东城、城区、南城等共12个镇区，捍卫面积300 km`。

堤围的安危关系着千万人民生命财产的安全，它的失事将给国家和人民造成巨大的损失，例如，2001年1月20日肇庆景丰联围赤顶段塌陷100 m，仅除险工程就达964.56万元；1998年长江九江大堤决口，堵口费用高达数亿元。东莞的经济高度发达，大堤失事的损失将是不可估量的，是绝对不允许出问题的。因此，必须使用现代的科技手段对大堤进行必要的监测，及时掌握大堤的运行状态。建议运用工情流动信息采集站，定期或不定期地对大堤进行安全监测。另外，建议在峡口水闸段，选择数个断面(每个断面设置4个测压管、1个测斜孔)，建立1个大堤安全监测自动化系统示范点。因为该处条件较好，便于管理，终端可设在船闸的控制室里，采集的数据可通过市政公用网上传到市三防指挥中心。

根据大堤的特点，建议监测的项目主要设置测压管和固定测斜仪，以便对大堤的渗流和变形进行监测。监测系统由雨量计、固定式测斜仪、渗压计及MCf等组成。所有的监测仪器均接入MCf，由它直接控制各类型传感器进行数据采集。由于东莞交通发达，工程分布集中，建设1个移动采集站已能满足重点工情采集的需要。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学