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创 造 智 慧 生 活
中小河流
水文自动测报系统
解决方案
创 造 智 慧 生 活
目录
一、背景 ..........................................................................................................................................................................3
二、需求分析...................................................................................................................................................................4
2.1 功能需求.............................................................................................................................................................4
2.2 用户需求.............................................................................................................................................................5
三、适用规范...................................................................................................................................................................7
四、监测方法...................................................................................................................................................................8
4.1 水位监测.............................................................................................................................................................8
4.2 雨量监测.............................................................................................................................................................8
4.3 流量监测.............................................................................................................................................................8
五、系统构成...................................................................................................................................................................9
5.1 系统结构............................................................................................................................................................9
5.2 测报站功能......................................................................................................................................................10
5.3 数据采集与传输设计......................................................................................................................................11
5.4 供电设计..........................................................................................................................................................13
5.5 防雷设计..........................................................................................................................................................14
5.6 设备参数..........................................................................................................................................................15
六、系统特点.................................................................................................................................................................20
6.1 响应快速..........................................................................................................................................................20
6.2 精确度 .............................................................................................................................................................20
6.3 稳定性 .............................................................................................................................................................21
6.4 安装简易、便于维护......................................................................................................................................21
6.5 性价比 .............................................................................................................................................................21
七、安装选点.................................................................................................................................................................21
7.1 布点原则..........................................................................................................................................................21
7.2 站点安装..........................................................................................................................................................22
八、前置系统软件.........................................................................................................................................................23
8.1 数据接收服务器..............................................................................................................................................23
8.2 前置软件性能..................................................................................................................................................24
8.3 软件界面展示..................................................................................................................................................25
测站管理.................................................................................................................................................................26
九、运行维护.................................................................................................................................................................27
9.1 运维工作需求分析..........................................................................................................................................27
9.2 运维系统功能..................................................................................................................................................34
9.3 运维效果评价..................................................................................................................................................37
9.4 应用软件界面..................................................................................................................................................38
十、系统清单.................................................................................................................................................................42
10.1 水雨情一体化测报站....................................................................................................................................42
10.2 流量一体化测报站.........................................................................................................................................42
10.3 平台系统.........................................................................................................................................................43
创 造 智 慧 生 活
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中小河流水文自动测报系统解决方案
一、背景
2016 年发改委、水利部、住房城乡建设部颁发的《水利改革发展“十三五”
规划》,强调改革创新水利发展体系机制并深化水利工程建设与管理改革,其中
包括推进水利工程建设管理体制改革,创新水利工程运行管护机制,优化水利工
程调度运用方式,提高水利工程管理现代化水平。2018 年水利部颁发的《水利
部关于印发加快推进新时代水利现代化的指导意见的通知》,提出加快推进水利
基础设施现代化,大力推进工程提质升级。2019 年 4 月 15 日,国家发展改革委、
水利部联合印发了《国家节水行动方案》,计划至 2020 年,建立覆盖主要农作
物、工业产品和生活服务业的先进用水定额体系。要求农田灌溉水有效利用率提
高到 0.55 以上;大力推进节水灌溉,2020 年前,每年发展高效节水灌溉面积 2000
万亩、水肥一体化面积 2000 万亩;到 2022 年,创建 150 个节水型灌区及 100 个
节水农业示范区,加强农村生活用水设施改造,加快村镇生活供水设施及配套管
网建设与改造。并倡导推动节水技术与工艺创新,重点支持用水精准计量、水资
源高效循环利用、精准节水灌溉控制,管网漏损监测智能化,非常规水利用等先
进技术及使用设备研发。
此外,2018 年-2019 年期间,水利部长鄂竟平在现代治水与科技创新高端论
坛、全国水利工作会议上多次指出,当前我国治水的主要矛盾已经发生深刻变化,
转变为人民群众对水资源水生态水环境的要求与水利行业监督能力不足的矛盾,
下一步水利工程的重心将转到“水利工程补短板,水利行业强监督”,这是当前
和今后一个时期水利改革发展的总基调。
“智慧水务”是水务信息化发展的高级阶段,是数字经济环境下,传统水务
企业转变发展方式、实现科学发展的必经之路。将云计算、物联网、大数据、移
动互联网等新一代信息技术与智慧水务建设相结合。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展
阶段。我公司水雨情传感器通过通信模块进行无线部署,相比有线传输方式是一
种更廉价的连接形式。利用 NB-IoT 技术,相对无线物联网技术,具有低功耗,
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大容量、高稳定性以及深覆盖等显著优势。
2020 年 5 月 22 日,第十三届全国人民代表大会第三次会议政府工作报告重
点强调,今年将实施扩大内需战略,推动经济发展方式加快转变,尤其在扩大有
效投资方面,将加强交通、水利等重大工程建设。我国已于 3 月 28 日进入汛期,
南方地区强降雨过程频繁;据预测,汛期我国南北方都有多雨区,区域性暴雨洪
水重于常年,防汛形势不容乐观。水利部要求全面梳理水旱灾害防御各个环节,
认真查找风险隐患,强化气象、水文等联合会商和信息共享,做好中短期和临近
预测预报,为防汛决策和调度提供支撑;抓紧完成大江大河和重要支流超标洪水
防御预案;严控汛限水位,实行“线上线下”监管,严禁水库违规超汛限水位运
行,充分发挥山洪灾害防治监测预警系统和群测群防体系的作用,及时发布山洪
灾害预警,切实保障人民群众生命安全。
水雨情监测系统属于防汛减灾的重要组成部分,我公司利用信息化手段通过
准确测量水位雨量参数,创建防汛数据模型,通过计算,利用技术优势,系统稳
定、精确,可有效协助防汛人员的工作开展。对推动水利项目的建设、倡导“智
慧水务”有着积极的作用。
二、需求分析
2.1 功能需求
水雨情及流量监测作为河流水文信息化体系建设的重要组成部分,可结合当
地防洪排涝总体方案的内容及规划,通过有针对性的设计和施工,能较为彻底的
解决当地流域防洪安全问题。因此,建设一套完整的水雨情自动化监测系统是十
分必要也是必须的。用以实现对于雨量、水位、流量等所有数据的采集、配置、
处理、集成,作为应用系统水雨情数据的实时数据源。
监测系统设计目标主要如下所示:
实现测站基本数据以及图像的自动采集、远程传输、处理和入库,满足
水情报汛要求;
实现测站基本水文数据本地固态存储、远程和现场批量调取,满足水文
资料整编要求;
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中心正确接收一次所属全部报汛站的遥测数据的时间不超过 5 分钟,完
成一次区域报汛站数据采集并完成数据传输、处理、入库的时间不超过 8
分钟,并能及时向有关单位和上级部门分发转报,提供信息服务;
支持查询(召测)和自报混合式体制;
3G/4G/GPRS/SATE/SMS 主备信道自动切换;
数据通信误码率小于 10-6 ,可靠度> 99.99 %。
2.2 用户需求
2.2.1 基本性能需求
1、系统稳定性:要求系统软硬件整体及其功能模块具有稳定性,在各种情
况下不会出现死机现象,更不能出现系统崩溃现象。
2、系统可靠性:要求系统数据维护、查询、分析、计算的正确性和准确性。
3、容错和自适应性能:对使用人员操作过程中出现的局部错序或可能导致
信息丢失的操作能推理纠正或给予正确的操作提示。对于关联信息采用自动套接
方式按使用频度为用户预置缺省值。
4、易于维护性:要求系统的数据、业务以及涉及电子地图的维护方便、快
捷。
5、安全性:要求保障系统数据安全、不易被侵入、干扰、窃取信息或破坏。
6、可扩展性:要求系统从规模上、功能上易于扩展和升级,应制定可行的
解决方案,预留相应的接口。
7、数据精确度:管理系统涉及不同类型的数据,数据从采集、检验、录入、
上报到入库,经过多种工序,要保证数据精度需要。在数据处理过程中,系统对
地形数据、模型运算等的精度有一定要求,如地形数据在采集过程中的精度,模
型输入、输出数据精度等。
8、时间特性:管理系统涉及多个单位,有一定的业务流程,对系统的响应
时间、更新处理时间、数据转换与传输时间及运行效率都有一定的要求,因此,
在系统设计、模型算法等方面要有所考虑,采用高效合理的方法和算法,以提高
系统运行效率。
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