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丹江口水庫原有水位監(jiān)控系統(tǒng)采用有線通信方式，通信線路長達1000 多m，且線路中間的轉(zhuǎn)換節(jié)點多，遇有建筑物時需設(shè)架空線。實際運行時，經(jīng)常因線路故障造成庫水位的監(jiān)測不能可靠運行。丹江口水庫目前的水位計監(jiān)測系統(tǒng)是在大壩東段的溢洪道和泄水洞消力池中各安裝一支水位傳感器（水位計），對下游庫水位進行監(jiān)測。泄水洞后的水位傳感器與水庫大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)合用。
1 系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則
1.1 系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)
系統(tǒng)設(shè)計遵照中華人民共和國行業(yè)標準《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》的有關(guān)要求和規(guī)定進行。
1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則
第一，設(shè)計完成的丹江口水庫庫水位水情自動測報水位計監(jiān)測系統(tǒng)要滿足上述兩個標準的有關(guān)規(guī)定。
第二，設(shè)計中充分考慮已有工程情況和增設(shè)新水位計測點的監(jiān)測需要，根據(jù)位于水庫大壩中段的泄水洞進水塔外壁、大壩東段的溢洪道放水塔外壁處及泄水洞消力池中三個庫水位監(jiān)測點布置，方案設(shè)計中強調(diào)實用性、先進性相結(jié)合，線路布局合理且維護方便，力求設(shè)計優(yōu)化合理。
第三，水情自動測報水位計監(jiān)測儀器及系統(tǒng)技術(shù)先進、經(jīng)濟實用。保證建成后的庫水位水情自動測報水位計監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)先進，實時性強，測值準確可靠，便于運行維護。
第四，采用GPRS/GSM 互連網(wǎng)絡(luò)無線傳輸，將水位變化情況實時傳送到管理局辦公樓的水雨情監(jiān)控室，通過串行接口或USB 接口與《丹江口水庫水雨情自動測報系統(tǒng)》后臺機連接，并與《丹江口水庫水雨情自動測報系統(tǒng)》兼容，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、報表打印等功能。
2 系統(tǒng)設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
2.1 水位傳感器（水位計）
在水庫大壩中段的泄水洞處、大壩東段的溢洪道處及泄水洞消力池中各安裝一支水位計，在泄水洞和溢洪道的外壁需固定安裝一根直徑100 mm 的PVC工程管，起保護水位計及削浪涌作用，用防水鋼纜將水位計懸掛在保護管內(nèi)。溢洪道處水位計的水位信號可直接進入采集儀中。泄水洞處水位計的信號通過帶屏蔽層的3 芯屏蔽防水電纜，接入位于大壩東段溢洪道內(nèi)的采集儀中。泄水洞消力池中水位計的水位信號可直接進入位于消力池建筑物內(nèi)或泄水洞閘室內(nèi)的采集儀中。
水位傳感器長度：兩支4 m，一支3 m；分辨率≤±
1 cm；測量精度≤±2 cm。
2.2 前置機（采集儀）
用1 臺采集儀（二次儀表）對安裝在泄水洞和溢洪道的2 支監(jiān)測庫水位的水位計進行測試。采集儀可安裝在溢洪道閘室內(nèi)或安裝在大壩中段的泄水洞閘室內(nèi)。監(jiān)測終端機是與傳感器配套的二次儀表，其核心由微電腦控制，是一臺智能化儀器，配置有傳感器輸入接口模塊、信號調(diào)整隔離放大模塊、高精度采集模塊、防雷擊電路、通訊控制電路、鍵盤電路、顯示驅(qū)動
電路、看門狗電路、時鐘電路及聲光報警電路等。采樣間隔、存儲時間間隔任意設(shè)定。可隨時設(shè)置或更改各測點水位計的零點高程，預(yù)置各測點的警界水位，聲光報警。
可定時、實時采集64 路測試信號，輸入預(yù)處理電路可濾除干擾脈沖和水波動脈沖，采用繼電器與光電耦合器組合電路可有效將被測現(xiàn)場與儀器電氣隔離。
2.3 GPRS/GSM 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端
系統(tǒng)采用GPRS/GSM 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。在主站（管理局辦公樓的水雨情監(jiān)控室）和分站（溢洪道閘室內(nèi)）各安裝一臺GPRS/GSM 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。主站中，無線傳輸終端通過上位機與《丹江口水庫水雨情自動測報系統(tǒng)》后臺機串口連接或USB 口連接。分站中，無線傳輸終端通過串行口直接與采集儀連接。
GPRS/GSM 無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端產(chǎn)品基于中國移動的GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠性及抗干擾能力強等特點，提供標準RS-232 數(shù)據(jù)口可直接與計算機、RTU、PLC、GPS 接收機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達171 kbps，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
3 系統(tǒng)功能及特點
3.1 系統(tǒng)功能
主機控制方式：由監(jiān)控主機（后臺機）發(fā)出命令，監(jiān)測現(xiàn)場的采集儀通過GPRS/GSM 無線網(wǎng)絡(luò)接收命令完成規(guī)定的測量，測量完畢將數(shù)據(jù)暫存，并根據(jù)命令將測量數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機內(nèi)存儲。自動控制方式：由采集儀自動按設(shè)定的時間和方式進行數(shù)據(jù)采集，并將所測數(shù)據(jù)暫存，定時傳送至監(jiān)控主機內(nèi)存儲。手動控制方式：在汛期或其他特殊情況下，當電源和通訊完全中斷時，采集儀可依靠自備電源手動巡測，所有測值全部自動存儲，待故障修復(fù)后提取。手機控制方式：手機用短信的方式（需設(shè)定密碼）利用GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)可隨時隨地遙測、遙控庫水位采集儀，并隨時獲取兩測點的庫水位。
監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集：采用四種方式，即選點測量、巡回測量、定時測量、人工測量。采集周期根據(jù)工程需要，運行人員可在監(jiān)控主機或采集儀上設(shè)定或修改監(jiān)測周期。監(jiān)控主機（后臺機）：將采集儀傳輸來的庫水位測值傳入到《丹江口水庫水雨情自動測報系統(tǒng)》中，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、報表打印等功能。
水位計安裝參數(shù)設(shè)定：運行人員可通過手機、監(jiān)控主機或者在采集儀上設(shè)定或修改
每支水位傳感器的“零點高程”，設(shè)定后采集儀將數(shù)據(jù)自動存儲，采用高能鋰電池非易失
大容量存儲器，斷電后數(shù)據(jù)保存10 年以上不丟失
3.2 系統(tǒng)特點
第一，由于GSM 具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪詢就能夠同時實時收取、處理多個或所有監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，可以很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
第二，可對采集儀設(shè)備進行遠程控制。通過GSM雙向系統(tǒng)可實現(xiàn)對庫水位采集儀設(shè)備的遠程控制，進行水位計零點高程的參數(shù)調(diào)整、定時巡測等控制操作；可通過監(jiān)控計算機或手機利用GSM 網(wǎng)絡(luò)隨時隨地來遙控、遙測各水庫大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)，并隨時獲取水庫大壩各測點的觀測數(shù)據(jù)。
第三，建設(shè)成本低，安裝調(diào)試簡單，建設(shè)周期短。采用GPRS 的無線公網(wǎng)平臺可充分利用現(xiàn)有成熟的GSM 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運行時基本不需調(diào)試，只需安裝好設(shè)備即可，且不需要進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低。
第四，通信費用低。通信費用采用包月計費方式，運營維護成本低，月通信費用在10 元之內(nèi)。
4 結(jié)語
本系統(tǒng)是為適應(yīng)丹江口水庫信息化系統(tǒng)的需要，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)建立的一套對水庫水位進行實時觀測的自動化系統(tǒng)。它綜合水文、遙測、GPRS/GSM 無線通信、互連網(wǎng)絡(luò)和計算機等多學(xué)科的最新成果，提高了觀測精度和可靠性，可改變以往僅靠人工觀測的落后狀況，極大地縮短了觀測數(shù)據(jù)采集時間，減輕了觀測人員勞動強度，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率，對提高水庫現(xiàn)代化管理水平，保證水庫安全運行，充分發(fā)揮水利工程效益起到積極的作用。
