DLT5051-1996水利水电工程水情测报系统设计规定.pdf 16页

'水利水电工程水情自动测报系统设计规定DesignstipulationforautomaticsystemofhydrologicaldatatelemeteringandforecastingofwaterconservancyandhydropowerprojectsDL/T5051—1996主编单位：电力工业部成都勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部施行日期：1996年6月1日中华人民共和国电力工业部关于发布《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》电力行业标准的通知电技[1996]137号各电管局，各省、自治区、直辖市电力局，各有关单位；《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》电力行业标准，经审查通过，批准为推荐性标准，现予发布。其编号为：DL/T5051-1996该标准自1996年6月1日起实施。请将执行中的问题和意见告电力工业部水电站自动化设备标准化技术委员会(挂靠在水科院自动化所)，并抄送部标准化领导小组办公室。一九九六年三月四日1总则1.0.1为适应水利水电工程水情自动测报系统设计的需要，统一技术要求，特制定本规定。1.0.2本规定适用于大型水利水电工程水情自动测报系统的设计。中型水利水电工程的设计，可适当简化。1.0.3水利水电工程经预可行性研究阶段论证需设置水情自动测报系统时，各设计阶段均应进行相应的水情自动测报系统设计工作。1.0.4水情自动测报系统覆盖的范围，应根据工程对水情预报的要求和暴雨洪水特性等因素确定。应充分利用工程上游已建的水情自动测报系统，有关的测报系统应相互衔接协调。1.0.5水情自动测报系统设计，应深人调查研究，注意资料的收集分析，积极慎重地采用新技术，优先选用可靠性高的定型设备。设计的测报系统应实用、可靠，经济合理，技术先进，便于建设和维护管理。1.0.6水情自动测报系统的设计，除应执行本规定外，尚应符合现行有关国家、行业标 准的规定。2设计内容2.0.1预可行性研究阶段应论证设置水情自动测报系统的必要性；需要设置测报系统时，应进行测报系统的规划，主要内容应包括：(1)拟定水情预报和遥测站网规划方案；(2)拟定通信方式和组网方棠；(3)估算投资。2.0.2可行性研究(初步设计)阶段进行水情自动测报系统总体设计，应包括下列主要内容：(1)确定测报系统的功能；(2)初步编制水情预报方案，基本确定遥测站网；(3)基本确定通信方式、工作体制、组网及通信电路设计方案；(4)基本确定电源、过电压保护和接地方案；(5)基本确定设备配置方案；(6)分析数据处理流程，基本确定软件配置；(7)分析水情自动测报系统的可靠性；(8)拟定土建工程项目和规模；(9)编制投资概算，拟定人员编制。2.0.3实施阶段水情自动测报系统设计应包括下列主要内容：(l)编制水情预报方案，确定遥测站网；(2)确定通信方式、工作体制、组网及通信电路设计方案；(3)确定电源、过电压保护和接地方案；(4)确定设备配置方案；(5)设备布置及施工图设计；(6)土建工程设计。3功能及主要技术指标3.1功能3.1.1水情自动测报系统应具有以下基本功能：(1)实时自动采集、传输和接收遥测站雨量、水位等水情要素；(2)人工置数自动传输；(3)数据处理和水情预报作业。3.1.2水情自动测报系统应具有下列报警功能：(1)水情要素越限；(2)设备事故；(3)电源欠压。3.1.3根据需要，水情自动测报系统可设置设备监控和通话功能。3.1.4在恶劣天气条件下，水情自动测报系统应不中断预报作业。 3.2主要技术指标3.2.1遥测雨量计的分辨力可采用1.0mm，允许相对误差为±4%。3.2.2遥测水位计的分辨力采用1.0cm，允许误差应符合表3.2.2的规定。表3.2.2遥测水位计允许测量误差表水位量程(m)≤l0l0～l5＞l5允许误差(cm)22～333.2.3水情自动测报系统的响应速度，包括完成水情数据收集、处理和预报作业的时间不宜超过20min。3.2.4遥测站、中继站和中心站单站设备的平均无故障工作时间应大于5000h。3.2.5一般遥测站至中心站数据传输的月畅通率应大于90%，重要遥测站至中心站宜大于-499%，误码率均应小于1×10。3.2.6水情自动测报系统设备在表3.2.6所列环境条件下应能正常工作。表3.2.6测报系统设备环境条件设备名称气温(℃)相对湿度(%)中心站设备+5～+40≤90遥测站、中继站的室内设备-10～+45≤90遥测雨量站的传感器及室外设备0～+50≤95遥测水位站的传感器及室外设备-10～+50≤954水情预报与遥测站网4.1水情颈报方案4.1.1水情预报方案应在分析工程所在地区暴雨、洪水、径流特性的基础上，根据工程运行对水情预报的要求和水情测报预报条件，确定预报方案配置，编制相应的预报方案。4.1.2编制水情预报方案依据的资料应可靠，且具有代表性和一致性。4.1.3水情预报一般应编制坝址的预报方案。若工程形成的水库对产汇流条件有明显改变，应分别编制入库控制断面和该断面至坝址区间的预报方案。4.1.4编制水情预报方案采用的流域水文模型和经验相关关系，应适应流域水文特性。模型参数和经验相关关系应进行合理性检查。4.1.5水情预报方案应进行评定或检验，合格率应大于70%或确定性系数应大于0.70。4.2遥测站网布设4.2.1水情自动测报系统应包括一个中心站和若干个遥测站。遥测站分为重要遥测站和一般遥测站。4.2.2遥测站的测报项目和段次，应依据水情预报方案的要求确定。 4.2.3遥测站网应按下列原则布设；(1)能反映雨情和水情的变化；(2)尽量选用现有测站，在满足水情预报要求的前提下应精简遥测站数；(3)现有测站不满足水情预报要求时，可增设遥测站；(4)便于通信组网；(5)有利于水情自动测报系统的建设、运行和维护管理。4.2.4遥测雨量站网可采用相关法、抽站法和依据不同站网方案预报成果的合格率高低进行分析优选。4.2.5中心站应避开强电磁场、强震动、强噪声等干扰源，有利于水情信息的接收，便于与工程运行调度的联系和测报系统的管理。4.2.6遥测站必须避开可能发生塌方、滑坡或泥石流的危害区，且宜避开强电磁场、强震动等干扰源。4.2.7水位、雨量遥测设施宜布设在现有人工观测设施附近。遥测设施距现有人工观测设施较远时，应进行对比观测，时间不少于一年。4.3水情数据采集4.3.1遥测水位计的量程应满足下列要求：(1)坝上站量测高度高于校核洪水位，低于水库死水位；(2)坝下站量测高度高于校核洪水位，低于设计最低水位；(3)遥测水位站量测高度高于50年一遇洪水位，低于传感器运用期的最低水位。4.3.2遥测水位计应根据水位量程和河段的水流、地形条件选用。4.3.3重要遥测水位站应有超限测报措施。4.3.4遥测站宜设置保存数据的存储装置。5通信设计5.1一般要求5.1.1通信电路应能迅速、可靠、准确地传输水情数据。5.1.2通信方式可采用超短波、卫星和短波等方式，也可采用混合方式。通信方式的选择应根据水情自动测报的要求、通信方式的特点、所在地区地形、运行维护条件、建设运行费用等综合分析确定。5.1.3通信组网应进行不同方案的技术经济比较，择优选定。5.1.4水情自动测报系统的中心站、中继站和重要遥测站的关键设备应有备份。必要时，重要遥测站可设置备用通信电路。5.1.5选用的通信频率必须经过当地无线电管理委员会的批准。5.2超短波通信5.2.1测报系统的工作体制宜采用自报式，有特殊要求时也可采用应答式。5.2.2测报系统的数据传输速率可选用150、300、600bit/s，不宜超过1200bit/s。5.2.3超短波通信电路可采用数字或模拟中继方式。中继级数不宜超过三级，级数较多 时，应采用数字再生中继方式。5.2.4测报系统宜根据地形特点，采用多支或交叉组网。5.2.5中继站的站址应根据以下原则选择：(1)通信条件良好；(2)交通方便，便于维护管理；(3)避开不良地形地质条件。5.2.6超短波通信电路设计应包括以下内容：(1)确定工作频率范围、电路可靠性指标；(2)依据1/50000或1/100000地形图进行图上作业，初选中继站站址；(3)电路计算；(4)确定天线型式、增益、架设高度、方位和俯仰角；(5)电路查勘、电波测试；(6)确定中继站站址和电路设计方案；(7)确定设备配置方案。5.2.7超短波通信电路应根据站网分布、测报系统工作体制、路径损耗、衰落、干扰保护度以及自然地理环境等因素进行设计。电路应留有余量，重要电路的余量应大于10dB，其它电路应大于5dB。5.2.8超短波通信除地形简单、路径损耗小的电路外，都应进行电波测试。电波测试应包括路径损耗和干扰信号强度的测试，必要时还应进行误码率和信号衰落的测试。5.2.9测报系统工作频率的配置应尽量减少同频干扰、邻频干扰和交调干扰。5.3卫星通信5.3.1卫星通信宜采用同步气象卫星或同步通信卫星。5.3.2卫星通信电路设计应包括以下内容：(l)选定通信设施布设位置；(2)确定天线的方位角和仰角；(3)确定上、下行电路总载噪比；(4)确定降雨余量和门限余量；(5)确定数据收集平台的天线尺寸、发射机发射功率；(6)确定设备配置方案。5.3.3卫星数据收集平台及接收站的天线方向性，应满足如下要求：当D/λ＜100时G≤52-10lg(D/λ)-25lgϕ(100D/λ)°≤ϕ≤180°(5.3.3-1)当D/λ＞100时G≤32-25lgϕ1°≤ϕ≤180°(5.3.3-2)式中G——相对于各向同性天线的增益，dB；D——天线直径，m；γ——波长，m；ϕ——与天线主瓣方向的夹角，度。5.3.4卫星数据收集平台及接收站，应避免与地面无线电路相互干扰。5.4短波通信 5.4.1测报系统的工作体制宜采用应答式，经过论证也可采用自报式。5.4.2短波通信电路设计宜包括以下内容：(1)预测工作频率范围；(2)计算接收端必须保证的最小平均信噪比；(3)计算信道基本传输损耗；(4)确定噪声功率，必要时可测试当地背景噪声；(5)确定快衰落防护度；(6)确定天线型式、增益、架设高度和方位；(7)确定差错控制的编码增益；(8)计算最小发射功率；(9)确定设备配置方案。5.4.3短波通信设备的频率允许偏差为±20Hz/年。5.4.4短波通信电路应采取抗干扰调制解调技术、检纠错技术和自动换频技术，必要时还可采取分集技术和自适应选频技术以改善通信质量。6数据处理6.0.1水情自动测报系统的数据处理应具有以下基本功能：(1)实时接收遥测数据，进行合理性检查、纠错和插补缺测数据；(2)数据分类、格式化处理，建立数据库；(3)数据查询、检索，水情图表显示、绘制和打印；(4)水情预报和成果输出；(5)接收、处理测报系统的监测信息。6.0.2根据需要可增加如下数据处理功能：(1)接收、处理水情电报和其他测报系统传送的数据，并纳人统一的数据库；(2)向有关部门传送水情信息。6.0.3数据处理宜采用前置机加主机的设备方式配置，机型宜选用微型计算机。6.0.4计算机应配置完成数据处理功能所必需的系统软件和应用软件。6.0.5应用软件应采用模块化结构，并预留接口。7电源、过电压保护和接地7.1电源7.1.1水情自动测报系统的电源必须稳定、可靠，并满足用电设备长期正常工作的要求。7.1.2直流供电电压，宜采用12V或24V。电压变化范围和纹波电压应满足用电设备的要求。7.1.3交流供电电压，应采用50±1Hz的单相220±22V和三相380±38V。7.1.4遥测站和中继站宜采用太阳能电池——蓄电池组浮充供电方式。太阳能极板和蓄电池的容量，应根据设备用电情况和当地年日照时数及日照强度综合确定。7.1.5中心站应采用不停电供电方式。不间断电源及蓄电池的容量，可根据设备用电情况和当地交流电源的可靠程度确定。 7.1.6遥测站、中继站和中心站宜选用免维护蓄电池。7.2过电压保护和接地7.2.1水情自动测报系统的遥测站、中继站、中心站必须设置避雷装置、过电压保护装置和接地装置。7.2.2各种设备的保护接地、工作接地，建筑物的防雷接地以及工频交流供电系统的接地宜采用联合接地方式。7.2.3遥测站、中继站的接地电阻值宜小于10Ω，若采用均衡接地方式，可不受此限制。中心站的接地电阻值宜小于5Ω。7.2.4水情自动测报系统的遥测站、中继站和中心站均应采取以下防雷击措施：(1)天线和突出屋面的物体应在避雷针的保护范围内；(2)屋顶应敷设闭合均压带；(3)机房内应敷设环形接地母线，闭合均压带与环形接地母线间应用四根对称布置的连接线互相连接。7.2.5专用变压器高低压侧和通信机输入端应安装避雷器。室外进入机房的电缆、金属管道等在进入机房前应接地。8土建工程8.0.1水情自动测报系统的土建工程应满足设备正常运行和维护管理的要求。一般包括站房、围栏、水位测井、天线基础、铁塔、交通便道等项目。8.0.2土建工程设计应结合当地条件，因地制宜，尽量利用现有土建设施。8.0.3水位测井设计应符合GBJ138-90《水位观测标准》中有关规定。28.0.4遥测站和中继站站房，应有防护设施。站房使用面积不宜大于5m。228.0.5中心站机房使用面积不宜小于20m，其他辅助用房面积不宜超过100m。机房应有防火、防静电和温、湿度调节等设施。8.0.6天线杆塔和太阳能电池支架等构件及基础，均应依据当地气象条件设计，风压按当地十五年一遇十分钟平均最大风速数值确定。附加说明主编单位：电力工业部成都勘测设计研究院主要起草人：杜修荣董文军董恒春邹玉贵李盛宪颜道丰袁沈明白荣隆赵深山岳立夫张一军肖晓李幼华皮淑范王源段成红方辉水利水电工程水情自动测报系统设计规定DL/T5051—1996条文说明1总则 1.0.1水情自动测报系统是应用遥测、通信和计算机等技术，完成水情信息的实时收集、处理，为水利水电工程防洪、发电及其他综合利用目标优化调度服务的系统，是工程综合自动化的重要组成部分。DL5020—93《水利水电工程可行性研究报告编制规程》、DL5021—93《水利水电工程初步设计报告编制规程》均规定了在工程设计中进行水情自动测报系统设计的要求，为统一设计准则和技术要求，特制定本规定。1.0.2本《规定》系针对大型水利水电工程水情自动测报系统设计编制的。中型工程的设计参照执行本《规定》时，可根据工程需要和条件，适当简化测报系统的功能和降低技术要求。工程等级按《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12—78(山区、丘陵区部分)SDJ217—87(平原、滨海区部分)确定。1.0.3水情自动测报系统直接服务于水利水电工程的防洪和运行调度，是工程的重要组成部分，因此，各设计阶段设计的内容和要求需与工程设计相适应。预可行性研究阶段须分析论证设置测报系统的必要性，编制测报系统规划；可行性研究(初步设计)阶段编制测报系统总体设计；实施阶段进行测报系统技施设计。1.0.4水情自动测报系统的覆盖范围，指本测报系统遥测站分布的地区。工程上游已建测报系统的水情测报预报信息是本系统水情预报的重要依据，需要收集利用。设计中还应注意在通信方式和系统工作体制等方面与有关测报系统相互衔接协调，利用已建测报系统的条件，以有利于水情信息的传输和节约建设费用。1.0.5本条规定了测报系统设计的指导思想和原则。水情自动测报技术发展较快，但有的新技术尚不够成熟，有的新产品性能尚未稳定，而水情自动测报系统的可靠性和实时性要求较高，不同工程的测报条件也各有差异。因此，设计中要重视调查研究，不强求不切实际的技术要求，宜采用经过试用、考核和鉴定合格的新技术、新产品，选用高可靠性的定型设备，使设计的测报系统在实用、可靠的基础上，实现经济合理、技术先进的要求。水情自动测报系统设计中，还要重视各部分间的适应协调，以实现系统总体性能最优。1.0.6水情自动测报系统涉及的专业技术较广泛，相关的技术规范和标准较多，主要有如下标准：GBJ138—90水位观测标准SL21—90降水量观测规范GB11830—89水文测报装置遥测水位计GB11831—89水文测报装置遥测雨量计SD138—85水文情报预报规范GBJ42—81工业企业通信设计技术规定GB9813—88微型数字电子计算机通用技术条件GB2887—89计算机场地技术条件另外，还有国际无线电咨询委员会(CCIR)的有关建议和报告等。2设计内容2.0.1由于工程开发目标和运行特性的不同，不是每个工程都需要设置测报系统。因此，在预可行性研究阶段(对以水利为主要开发任务的工程，按照其设计阶段划分，则为可行性研究阶段)应结合工程实际，从防洪和运行调度的需要以及综合自动化要求等方面论证设置水情自动测报系统的必要性。需要设置时，本阶段应进行水情自动测报系统的规划。水情预报方案是拟定遥测站网的依据，需在拟定水情预报方案配置规划的基础上，再拟定遥测站网方案。选择通信方式和拟定组网方案，需结合遥测站网的自然环境和社会条件。测报系统的建设费用，本阶段可按测报系统的规模(遥测站、中继站、中心站数)参照相 似系统估算。2.0.2可行性研究阶段(对以水利为主要开发任务的工程，则为初步设计阶段)要求对水情自动测报系统作全面的研究，以便基本确定测报系统的功能和主要部分的设计方案，编制投资概算。本阶段的水情预报方案，要求利用3～5年有代表性的水文资料进行初步编制，以便落实可实现的预见期和预报合格率，基本确定水情预报方案配置和遥测站网方案。为满足基本确定通信设计方案的要求，当采用超短波通信方式时，应作电波测试。设备配置方案包括测报系统的硬件构成和主要设备类型、规格的设计方案。本阶段要求基本确定需配置的系统软件和应用软件目录。测报系统应具有较高的可靠性，但目前国内测报系统设备，尚缺乏切实完整的可靠性指标和长期考核数据，进行可靠性设计的条件还不成熟。目前暂要求依据设计方案所采取的技术指标和可靠性措施，结合测报系统的运行条件，分析说明测报系统的可靠性。测报系统的土建工程设计，本阶段仅要求拟定工程项目、主要工程位置和其基本尺寸，以及估算土建工程量。测报系统的建设费用，本阶段应依据工程设计概算的有关规定，分别按建筑工程费、机电设备及安装工程费和其他费用三部分编制。测报系统总体设计报告，需系统地说明测报系统的功能和各主要部分的设计方案以及建设条件。需附流域水系及遥测站分布图、通信组网图，进行电波测试的系统，还需附电路测试报告。视需要可增列水情预报方案和遥测站网设计报告等附件。2.0.3测报系统实施阶段的(技施)设计，是在总体设计的基础上，进一步确定各部分的设计方案，并完成测报系统建设所需要的施工设计图。当技施设计与初步设计间隔时间较长，情况变化较大，原设计方案的通信方式需作改变，或遥测站、中继站需作较大的调整时，应先修改总体设计，经审批后，再进行技施设计。3功能及主要技术指标3.1功能3.1.1本条规定了水情自动测报系统均应具有的基本功能。对水情要素的自动采集，目前仅有水位、雨量传感器较为成熟，可实现自动遥测。为满足尚无法自动采集的流量、蒸发量等水情要素的传输和水位超过传感器采集范围时的数据传输，以及遥测站设备检修时信息传输的需要，把人工置数自动传输也列为测报系统应具有的基本功能。3.1.2由于水情自动测报系统的遥测站、中继站较分散，一般又无人值守，为掌握系统的运行情况，及时采取相应的措施，以提高测报系统的可靠性，故本条规定了测报系统应具有的报警功能。3.1.3需由中心站控制遥测站运行的测报系统，可设置对设备的监控功能。由于设置对设备的监控功能，增加了设备的复杂性，系统的故障率和维护工作量也将相应增加，因此，设备监控功能的设置应慎重。有人值守的重要遥测站视需要可设置通话功能，但为避免通话影响测报系统水情数据的正常传输，需设置通话功能时，应限制其使用条件和时间。3.1.4测报系统的通信设计、设备配置、防雷及电源等设计方案，应考虑在恶劣天气条件下，仍能实现数据采集、传输和处理功能，同时还应考虑配置当通信部分或全部中断时，依据少数重要遥测站水情信息进行预报或依据趋势性预报的应急方案，以便不中断预报作业，满足工程防洪的要求。3.2主要技术指标3.2.1～3.2.2本条系参照SL21—90《降水量观测规范》和GB11831—89《水文测报装置遥测雨量计》以及GBJ138—90《水位观测标准》和GB11830—89《水文测报装置遥测水位计》 等技术标准，并考虑有利于测报系统正常运行而拟定的。3.2.3水情自动测报系统的响应速度，指完成一次全部遥测站水情数据收集、处理和预报作业的时间。目前国内已建的超短波通信应答式工作体制的测报系统的响应速度均少于10min，但考虑到测报系统遥测站较多时，水情预报作业时间可能增长，以及采用气象卫星或短波通信时，系统传输时间也较长等情况，故规定测报系统响应速度不宜超过20min。3.2.4设备的平均无故障工作时间(MTBF)是衡量测报系统可靠性的基本指标。目前，国内的测报系统建设时间尚短，缺乏关于系统的MTBF指标的统计分析，从部分已建测报系统对单站设备较短时期MTBF的统计，遥测站约4500h，中继站约6000h，中心站大于4500h，最近部分厂家提供的MTBF指标，遥测站、中继站已大于等于6000h，中心站的MTBF也大于5000h。依据目前测报系统设备条件，并参考有关类似技术标准，故规定单站设备MTBF的下限为5000h。3.2.5数据传输的月畅通率，是指该月内收集正确数据数与应收集数据数之比。根据部分已建超短波通信方式的测报系统统计，平均畅通率均大于90%。因此，一般遥测站数据传输至中心站的月畅通率宜大于90%，考虑到重要测站的水情信息对预报作业甚为重要，应有更高的传输可靠性，如数据传输的月不畅通率为1%时，就可能出现持续七个多小时中断水情信息，将对预报作业影响较大，因此，规定重要测站数据传输月畅通率宜大于99%。本条对测报系统数据传输误码率的规定，是根据各种通信方式、设备和运行条件，结合水情测报需要等因素综合确定的。目前，已建的超短波通信测报系统及短波通信测报试验系统，其数据传输的误码率均已达到1×10－4的指标。卫星通信和超短波通信，其信道误码率虽较低，但鉴于目前设备和管理维护条件，仍不宜确定更低的误码率指标。3.2.6本条参照GB11831—89《水文测报装置遥测雨量计》、GB11830—89《水文测报装置遥测水位计》及GB2887—89《计算机场地技术条件》等技术标准，规定了测报系统设备应具有的适应环境的能力。4水情预报与遥测站网4.1水情预报方案4.1.1水利水电工程常要求水情预报作出预见期长、精度高的预报成果，但由于影响暴雨、洪水的因素复杂，随着预见期的增长，预报合格率一般会逐步降低，因此，为适应工程对水情预报的要求，宜采用多种预报方法，不同预见期方案的组合配置。在确定水情预报方案配置时，应包括工程受洪水威胁、遥测站通信中断的紧急情况下的水情预报应急方案。4.1.2为保证编制水情预报方案依据资料的可靠性，应采用审核后的成果。未经审核的水文资料，应经复核后方能使用。编制水情预报方案所引用的水文资料，应有足够的代表性，需包括大水年、中水年和小水年。流域内由于水利治理、开发等原因明显影响水文资料一致性，编制水情预报方案时，需作适当处理。4.1.3鉴于一般工程坝址洪水与入库洪水差异不大，故仅需编制坝址的水情预报方案。若工程形成的水库对产汇流条件有明显改变，编制的区间水情预报方案应在工程建成后，依据实测资料检验或修正。4.1.4利用流域水文模型编制的预报方案，需对模型进行检验。模型结构要符合水文规律，参数具有物理意义，并说明模型适用的条件和范围。对经验相关关系应进行物理成因分析，并阐明适用条件。4.1.5为说明水情预报方案的有效性和可靠程度，本规定要求对编制的方案进行评定和检 验。评定是引用编制方案的全部资料进行，检验是引用未参加编制方案的预留系列进行。水情预报方案合格率的指标按照SD138—85《水文情报预报规范》确定。4.2遥测站网布设4.2.1～4.2.2水利水电工程的水情自动测报系统一般是按一个独立的系统设计，故只有一个中心站。梯级工程及地区的总厂测报系统，可在下属分厂设立分中心。遥测站一般包括雨量站、上游水文(位)站、入库水文站、库区水位站及坝上、坝下水位站、出库水文站等。重要遥测站指控制性的水文(位)站和对水情预报精度影响较大的雨量站。4.2.3为节约水情自动测报系统建设费用和减少维护工作量，遥测站网应在满足水情预报要求的前提下，力求精简。新增遥测站根据工程运行管理需要设置，一般包括坝上、坝下水位站，入库站或有关干支流的控制性水文站及重要的雨量站。4.2.4在优选遥测雨量站网时，应注意平面和高程分布上的合理性和代表性，暴雨中心经常出现的地区宜有测站控制。4.2.5～4.2.6为保证水情自动测报系统正常、安全运行，本条规定了中心站、遥测站选址应注意的事项。若无法避开干扰源，应采取必要的防护措施。4.2.7本条规定遥测水位、雨量计宜布设在现有人工观测设施附近，如相距较远时，应作对比观测，目的是为了保持观测资料的连续性和一致性。4.3水情数据采集4.3.1遥测水位计量程，指水位传感器的测量范围。不同地区、不同工程的水情自动测报系统，有的全年使用，有的仅用于汛期。因此，遥测水位计量程的下限，应依据其运行期可能出现的最低水位确定。4.3.2现行遥测水位传感器有浮子式、压力式和声波式等三类。浮子式水位计技术较成熟、性能较稳定，设备亦较简易，但需建水位测井，并常因淤堵等原因影响水位数据的采集，不宜用于水位变幅大或河道漫滩严重的河段。压力式和水介式超声波水位计不需建水位测井，但需在水下固定传感器探头，不宜用于河床冲淤变化大的河段。4.3.3超限是指洪水位超过遥测水位计量程。一般可采用人工观测，再置数传输的办法，实现超限水位的测报。4.3.4为防止因故障而丢失遥测水情数据，参照国际标准草案ISO/DIS6419—2《水文数据传输系统第二部分，系统要求的技术规定》特作出本条规定。对有人工观测的遥测站，可不设置数据存储装置。5通信设计5.1一般要求5.1.1本条是水情自动测报系统通信设计的总的要求。水情自动测报系统是一个实时收集水情数据可靠性要求较高的系统，通信电路作为其中的重要组成部分，是数据传输的媒介，应能迅速、准确、可靠地传输水情数据。迅速是指通信电路应满足整个系统响应速度的要求；准确是指电路质量应满足误码率的要求；可靠是指通信电路应满足月畅通率的要求。5.1.2目前，水情自动测报系统中的通信方式除超短波、卫星、短波外，还有有线、微波、流星余迹等。超短波通信的特点是信号传播较稳定、通信质量较高，但受地形和距离的限制需设立中继站，该方式较适宜于遥测站距离较近，中断站建设及维护条件较好地区的水情自动测报系统。由于它具有技术较成熟、设备较简单等优点，所以迄今为止，它在水情自动测报系统中的应用最多，是目前水情自动测报系统中的一种主要通信方式。卫星通信的特点是传输距离远、覆盖面广、通信质量好，较适宜于地形复杂、覆盖范围 大的水情自动测报系统。但目前由于受卫星转发器和地面设备的限制，在国内的应用还不多，但它是大面积收集水情数据的一种较理想的通信方式，是水情自动测报系统的发展方向。短波通信主要是以电离层的反射进行通信，对于地形复杂、测站距离较远的测报系统，可直接跨越，不需设中继站。但短波通信信道是一种“变参”信道，电路质量和稳定性都较差，需要采取一定的技术措施才能使用，这影响了水情数据的传输速度，在遥测站数目较多时，系统的响应速度难以满足要求。它较适宜于地形复杂、遥测站距离远、遥测站数目较少的水情自动测报系统。对于规模较大的系统，当一种通信方式难以满足要求时，可采用两种或两种以上的通信方式混合组网。5.1.3通信组网是通信设计的一个重要环节，它直接关系到测报系统可行性和经济性，故要求进行不同方案的技术、经济比较，择优选定。5.1.4水情自动测报系统中的中心站和中继站是数据传输的关键环节，若出现故障将导致测报系统的局部或全部瘫痪，重要遥测站的数据，对水情预报成果质量有较大影响，故要求对其中的关键设备如收、发信机、控制器等设有备份。为保证重要遥测站数据传输的畅通率达到99%，必要时，可设置备用通信电路，备用通信电路一般利用已有电路或设立短波通信电路。5.1.5按照国家无线电管理委员会以(1989)无办字75号文，在超短波频段，水情测报专用频率(单位：MHz)为：单工：228.425228.575228.600228.800双工：主台发射频率属台发射频率231.050224.050231.250224.250231.750224.750231.800224.800一般情况下，应尽量选用以上频率；在以下频率点被占用或干扰较严重时，可以选用其它频率。在其他频段，国家无线电管理委员会没有规定专用频率，可根据测报系统的需要进行选择。选用的频率应向当地无线电管理委员会申请，在总体设计之前应取得无线电管理委员会的正式批准。5.2超短波通信5.2.1自报式工作体制设备简单、功耗小、可靠性高，且国内已建系统绝大部分采用自报式，实际运行效果较好，所以推荐自报式工作体制。5.2.2测报系统的数据传输量一般不多，且数据传输速率在1200bit/s以上时，设备将更加复杂，抗干扰的能力也将下降，故测报系统的数据传输速率不宜超过1200bit/s。5.2.3中继级数不宜超过三级，是根据目前设备的可靠性状况确定的。按单站设备的平均无故障工作时间为5000h计算，三级中继时，设备的平均无故障工作时间仅为1667h，在级数更多时，可靠性会更低。目前已建测报系统，中继级数多在三级以内。当采用中继级数超过三级时，应充分论证。在中继级数较多时，为避免噪声积累，一般采用数字再生中继方式。5.2.4多支、交叉组网的目的是为了避免某一中继站的故障引起系统局部或全部瘫痪，但应因地制宜，不必一味强求多支、交叉组网，以免中继站数和投资增大较多。5.2.5本条所规定选择中继站的三个原则，是多年进行无线电电路设计、建设和运行管理的 经验总结。5.2.6本条所列的设计内容，系参照《超短波通信电路设计手册》及国内已建测报系统设计经验所作的规定。5.2.7由于通信设备在使用过程中，其性能指标会有一定程度的恶化；同时电波在传播过程中，由于气象条件的变化和多径效应的影响，会使接收信号电平降低；背景干扰的影响也将会引起电路信噪比下降、误码率提高，因此在设计时，须考虑上述因素，为保证电路的可靠性，应留有适当余量。余量留取过大，则会增加测报系统的投资，造成不必要的浪费，余量留取不足，则通信电路质量得不到保障，根据国内已建测报系统的经验，并参照日本建设省的标准，留取的余量为：重要电路大于10dB，其它电路大于5dB。重要电路包括中继站至中继站，中继站至中心站以及重要遥测站至中继站或中心站的电路。5.2.8因超短波通信具有一定的绕射能力，所以绝大部分电路是利用其绕射实现通信，由于传播机理较复杂，加之计算公式和计算过程中的近似，使得理论计算和实际之间可能差别较大，所以除了一些距离较近、视通或阻挡较少的电路外，都应进行电波测试。在一般情况下，电波测试是进行路径损耗和干扰测试，在电路较复杂、电路余量较小时，还应进行误码率和信号衰落情况测试。5.2.9通信频率的配置，在执行本条规定时，应注意节约频率资源，特别是系统较大，遥测站、中继站数目较多时，尽量利用地形、地物的特点减少各种干扰，实现频率再用。5.3卫星通信5.3.1目前国内测报系统可以利用极轨卫星的时间及次数较少，就已建的水情数据收集系统的情况来看，一天中只能收到2～3次数据，所以对于实时性要求较高的测报系统，宜采用同步气象卫星或同步通信卫星转发数据。5.3.2在选定通信设施位置时，应注意周围地形的影响，避免在卫星更换时，周围地形对天线波束的阻拦。5.3.3卫星数据收集平台和接收站的天线方向性直接关系到主辐射轴以外的全向辐射功率和从旁瓣接收到的功率，为了充分利用空间和频率资源，减少与相邻卫星的相互干扰，有必要对天线方向性进行规定，参照国际无线电委员会(CCIR)报告391—4对天线方向性作了本条的规定。5.3.4对所产生的干扰功率，CCIR在建议522中做了如下规定，在设计时可参照执行。(1)长期干扰标准。任何十分钟平均干扰功率，在任何月份大于20%的时间内，应不超-6过解调器输入端总噪声功率的10%，即引起的误码率不超过1×１０；(2)短期干扰标准。在任何月份大于0.03%的时间内，干扰功率引起的一分钟平均误码率-4不超过1×10；在任何月份大于0.001%的时间内，干扰功率引起的一秒钟平均误码率不超-3过1×10；5.4短波通信-2-35.4.1大量测试结果表明，不采用差错控制的短波自然信道的误码率仅在10～10数量级，不能满足水情自动测报系统的要求，必须采取差错控制等技术措施来改善短波通信电路质量。应答式工作体制可采用向前纠错(FEC)和自动反馈纠错(ARQ)等控制措施。而自报式只能采用FEC措施。对于信道质量较差的短波信道，只有两种差错控制措施的结合，才能有效地提高短波信道的畅通率并减少误码率，所以推荐应答式工作体制。5.4.2本条中有关计算，可参照《电信工程设计手册》(短波通信)介绍的方法或CCIR252—2中推荐的计算机程序计算。5.4.3为节约无线电频率资源，并尽可能地减少各用户间的干扰，无线电行政大会编制的《无线电规则》附录7中规定了频率4～29.7MHz，功率小于或等于500W的单边带电台的频率 容限为50Hz。CCIR建议349—4中，依据现在的技术水平，将允许的频率偏差定为±20Hz。鉴于测报系统的短波电台一般无人值守，因此允许频率偏差定为±20Hz/年。5.4.4除了增大发射机的发射功率、提高天线增益外，采用本条规定推荐的技术措施，可大大改善信道质量。(1)抗干扰调制解调技术可提高抗干扰性能，减少因多径传输引起的衰落和多普勒频移影响；(2)检、纠错技术可使信道误码率改善2～3个数量级；(3)分集技术是抗衰落的有效措施；(4)自动换频或自适应选频可提高接收端的信噪比，提高电路可通率。6数据处理6.0.1～6.0.2数据处理设计主要是根据工程运用及水情预报作业的要求，确定数据处理功能、计算机系统软硬件配置方案、数据处理流程以及研制基本的应用软件。根据国内测报系统的实践，本条规定了数据处理的基本功能和根据需要可增加的功能。为满足测报系统响应速度较高的要求，须由计算机接收和处理遥测站的水情数据。如尚需收集水情电报，其接收和译电一般也宜实现自动化作业。为充分利用水情预报人员的经验，预报作业宜采用人机对话方式，由预报人员控制软件运行，分析确定预报成果。条文中的“有关部门”，主要指工程中心调度室及主管防汛和水库调度的上级单位。6.0.3根据国内已建测报系统的经验和现有微型计算机的性能，为提高测报系统的可靠性和更好地发挥主机的作用，建议采用由前置机加主机的设备配置方式。鉴于目前微型计算机的功能和技术指标已能满足一般水利水电工程水情自动测报系统水情数据处理的需要，且微型机具有对环境要求不高、运行和维护较容易等优点，因此，建议选用微型机作数据处理。前置机宜选用可靠性高、功耗较小的机型，其内存容量应能存贮24h以上的遥测数据。主计算机的存贮容量，除应满足水情数据的存贮、软件运行的需要外，还应留有足够的冗余量，以满足历史数据积累和应用软件扩充等的需要。为实现数据处理的高可靠性，较易发生故障的关键设备应有必要的备份。6.0.4～6.0.5计算机系统软件和应用软件的配置，须满足测报系统数据处理运用的要求，具有兼容性、可靠性和易维护性，要重视软件及数据文件的安全保护。测报系统的软件配置应完整，中文操作系统须与编程软件、数据库管理软件和应用程序兼容，要求便于汉字的输入、显示和打印。为了实现对遥测数据进行科学管理和扩充应用软件的需要，宜配置数据库管理软件、高级编程语言、文字表格和图形编辑等软件。为确保测报系统各类软件和数据文件的安全，须配置检查和清除病毒的软件，系统软件、应用软件和数据文件均应有备份。随着测报系统基本资料和预报经验的不断积累，水情测报技术的发展，需要完善和修改水情预报方案，扩充有关的数据处理功能。因此，在设计应用软件时，宜采用模块化结构设计程序，并预留接口。7电源、过电压保护和接地7.1电源7.1.1电源质量的好坏，不仅影响测报系统的正常运行，也会降低用电设备的寿命，因此，电源必须满足用电设备在供电电压等级、电压变化范围、纹波电压和容量等方面的要求。设计时应注意设备的配置和接线方式，使设计的系统能长期稳定可靠工作、经济实用，并便于运行维护管理。 7.1.2本条是根据目前国内外遥测站和中继站定型设备的供电要求确定的。也可根据所选用设备的供电要求，采用其他电压等级，如13.8、48、60V等。因不同的设备对电压波动范围和纹波电压的要求不同，而且对基础电源和二次电源的要求也不同，故应根据具体设备的要求确定。7.1.3若交流电源不能满足本条规定的要求，应配置调压器或稳压器。7.1.4鉴于遥测站和中继站多处于偏僻地区，无交流电源或交流电源的质量可靠性较差，且交流供电易遭雷击，故制定本条规定。设备选型时，应注意太阳能充放电控制器和蓄电池的质量。当交流电源质量好且可靠性高，当地日照时数少且日照强度弱时，也可采用交流整流并对蓄电池浮充供电的方式，但应注意加强防雷接地措施。7.1.5不停电供电方式为交流不停电或直流不停电两种方式。可根据所选用设备的供电要求以及电源系统的配置情况进行设计。中心站的通信设备一般采用直流不停电供电方式，前置机和主计算机一般采用交流不停电供电方式。7.1.6鉴于测报系统各站点分布较分散，一般蓄电池的日常维护工作难以进行，可能导致蓄电池的有效容量降低，影响测报系统的正常运行，故本条推荐采用免维护蓄电池。7.2过电压保护和接地7.2.1为保护测报系统的正常运行，减少雷害、过电压等对测报系统的影响，本条规定必须设置避雷装置、过电压保护装置和接地装置。7.2.2为消除各种接地网之间的电位差，故采用联合接地方式。设备的保护接地和工作接地均应从接地总汇线或机房内的分接地汇集线上引入，防止通过布线引入机房的随机接地。7.2.3本条规定的接地电阻值，是参照日本《雨量水位遥测系统规划指南》中有关规定以及国内已建水情测报系统选取接地电阻值经验确定的。当土壤电阻率较高，接地电阻值难以满足本规定要求时，可采取向外延伸接地体、降低土壤电阻率、深埋电极以及外引等方式。均衡接地法，目前已在不少超短波通信组网的遥测站和中继站中采用，运行情况较好，因此，对于超短波通信组网的遥测站和中继站可采用均衡接地法，如筒式结构，设备处于浮空接地工作方式，可不设置接地网。7.2.4本条规定是为了消除直击雷的危害，以确保用电设备的安全。7.2.5本条规定是为了消除过电压通过进入机房的管(线)进入设备，造成设备损坏。8土建工程8.0.1水情自动测报系统的土建设施，是为了给测报系统设备提供一个良好的运行环境，以便于实现整个测报系统的功能，达到运行安全、维护方便的目的。本条所列的土建工程项目，是参照国内已建测报系统主要土建项目拟定的，但不同测报系统差异可能较大。因此，设计时，应根据本系统设备对土建工程的要求和当地条件，确定土建工程项目。8.0.2本条规定土建工程设计，应在满足测报系统设备正常运用要求的前提下，对已建的房屋或其他设施尽量加以利用，以达到节省投资的目的。8.0.3测井的设计，在GBJ138—90《水位观测标准》中有下列规定：(1)测井不应干扰水流的流态，测井截面可建成圆形或椭圆形。(2)井壁必须垂直，井底应低于设计最低水位0.5～1.0m，测井口应高于设计最高水位0.5～1.0m。(3)测井井底及进水管应设防淤和清淤设施，卧式进水管可在入水口建筑沉沙池。测井及进水管应定期清除泥沙。多沙河流，测井应设在经常流水处，并在测井下部上下游两侧开防淤对流孔。(4)测井可用金属、钢筋混凝土、砖或其他适宜的材料建成。(5)测井截面应能容纳浮子随水位自由升降，浮子与井壁应有5～10cm间隙。水位滞后 不宜超过1cm，测井内外含沙量差异引起的水位差不宜超过1cm，并应使测井具有一定的削弱波浪的性能。8.0.4遥测站和中继站一般无人值守，为使设备安全运行，修建的站房应坚固、可靠，并有必要的防盗、防潮、防火设施。采用立筒结构时，可加围栏防护。根据国内已建测报系统运行实践，遥测站和中继站的站房仅需满足安置通信、电源、传2感器等室内设备的要求，使用面积不宜大于5m。8.0.5中心站用房一般应包括机房、办公室、值班人员休息室、电源室、维修室等。机房使用面积可按通信设备、计算机、打印机、绘图机以及其他辅助设备面积总和的8～2212倍计算，若计算值小于20m，可采用20m。为使计算机等有关设备能长期稳定地工作，延长使用寿命，在机房内应有防火、防静电、温湿度调节等设施。8.0.6测报系统的室外设施，应能适应当地较为恶劣的气象条件，参照GBJ61—83《工业与民用35千伏及其以下架空电力线路设计规范》对35kV线路风压计算的规定，制订了设计风速的标准。最大设计风速应采用离地面15m高，十五年一遇十分钟平均最大值。空旷平坦地区采用的最大设计风速，如无可靠资料，不应低于25m/s；山区最大设计风速，如无可靠资料，一般采用附近平地风速增加10%，且不宜低于25m/s。对河岸、湖(库)岸、峰及山谷口等易产生强风的地带，其最大风速尚应适当加大。'