水情自动测报招标技术文件.docx
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水情自动测报招标技术文件
水情自动测报招标技术文件
******水电开发有限公司
****水电站水情自动测报系统
技术文件
二O一二年十二月
****水电站水情自动测报系统
技术文件目录
****水电站水情自动测报系统
技术文件
1、工程及水文概况
****水电站是****河干流梯级开发规划的第一级龙头电站，位于****河中游距****50余km的骑龙乡，主要任务是发电、防洪。
工程枢纽由高106m的面板堆石坝、溢洪道、泄洪洞、引水系统及电站厂房等组成，正常蓄水位467m，水库总库容9520万m3，具有年调节性能。
电站装机容量48MW，年发电量2.13亿kW.h。
电站坝址控制集水面积1380km2，占****河流域面积的66.8%。
****电站工程为三等工程，主要建筑物为三级，其中面板堆石坝按二级建筑物设计。
五十年一遇设计洪水流量2590m3/s，千年一遇校核洪水流量4510m3/s。
****河是乌江下游左岸的一级支流，主流凤嘴江发源于金佛山北麓****永安乡境内，自西南向东北流，经****的南城、西城、沿塘、鸣玉、骑龙、武隆县的凤来、平桥、鸭江于涪陵市****口汇入乌江，河长118.2km，集水面积2065km2，河道平均比降4.8‰。
****河有较大支流四条，在****的新桥有龙岩江从右岸入汇；在鸣玉镇，有龙川江从左岸入汇；在合江河有鱼泉河从右岸入汇；武隆县三河咀，有平桥河从右岸入汇。
形成不对称水系，主要支流都从右岸入汇，左岸流域面积仅占全流域面积的20%左右。
流域内干流修建了小水电9处，总装机4900kW。
支流修建小水电站11处，总装机1.15万kW，水库8处，总库容4000万m3，上述工程的修建，对工程水文特性影响甚微。
2、气象
****河流域属亚热带季风气候，受西风带系统与太平洋副热带高压交替影响，具有冬少严寒，夏天酷热，雾多湿度大，雨量丰沛的特点。
域内降雨年内分配不均，4～10月份雨多，降水量占年降水量的85%；11月～次年3月的降水量占全年降水量的15%。
大暴雨集中在6、7、8三个月，一次暴雨持续时间一般为24小时左右，主雨段集中于6～12小时。
据域内雨量站统计，实测最大24小时暴雨量为168mm（双河站1966年6年6日）。
降水在地区分布上极为不均，受金佛山暴雨区波及影响，域内半河、双河、水江降水较多。
区内多局地性暴雨，从实测资料分析，暴雨中心不固定，但其量级在面上往往较为突出，如1999年8月20日****雨量站12小时连续降水72.7mm，但在同期与之相邻的桥塘雨量站和水江雨量仅为22.5mm和6.3mm，相差甚远。
一般一次降雨笼罩全流域的机会较少。
据离工程最近的****气象台实测资料统计：
多年平均气温16.5℃，极端最高气温39.8℃（1972年8月26日），极端最低气温-5.3℃（1975年12月27日）；多年平均年降水量1180.3mm，最多年降水量为1448.7mm（1973年），最少年降水量为848.1mm（1960年）；多年平均相对湿度81%；历年平均风速0.9m/s，最大风速10m/s，相应风向NW（1981年5月10日）；多年平均雾日28.9天；多年平均蒸发量1163.4mm；无霜期356天；多年平均日照52天。
3、目前****水情测报系统基本情况
****河流域****大坝坝址以上集水面积1380km2：
鸣玉水文站以上区域集水面积918km2；桥塘水文站以上区域集水面积215km2；未控区间集水面积247km2。
3.1鸣玉水文站
鸣玉水文站位于****电站上游约22km处的鸣玉镇，控制流域面积918km2，占全流域面积的44.5%，测验河段以上河长61.2km，占全河长的52.5%。
该站于1974年1月1日由四川省水利局水文总站设立并开始观测，基本断面于1975年5月15日上迁30m。
测验河段顺直，长约360m，两岸为砂石、页岩，上复砂壤土，暴雨时由山洪塌方现象。
河底为沙卵石。
基本水尺下游120m处为小水电站五孔连拱坝，并有2个引水渠。
鸣玉水文站主要采集水位、流量、雨量数据。
3.2桥塘水文站
桥塘水文站位于****石墙镇白鹤村，是****电站新建水文站，该站1999年5月5日动工兴建，同年6月15日经专项验收合格后投用。
控制流域面积215km2，占全流域面积的10.4%。
桥塘水文站主要采集水位、流量、雨量数据。
3.3目前水情测报系统
****电站水情测报系统是在流域范围内建立了1个中心站、2个水文站、7个雨量站、1个大坝水位站，水文站雨量站负责采集流域上各测站的实时水情数据，中心站则负责收集这些数据，然后经过分析计算，作出未来水情的预测，并反馈给决策部门。
正常洪水预见期为6h，相应的洪水径流过程预报精度可达到85%。
测站向中心站传递数据的方式：
水文站、雨量站采用网络和电话结合的方式。
通过实测各站降雨及鸣玉站、桥塘站的流量,同时采用新安江模型、水箱模型和传统的降雨径流预报方法预报坝前水位和入库流量。
流域蒸发能力均采用****气象站1961年～1990年的观测的水面蒸发资料,取5月～10月历年各月平均值。
改正系数K根据水量平衡原则加以调整。
流域面平均雨量采用各雨量站资料按泰森多边形法计算。
地面和壤中流的汇流均采用经验单位线。
地面单位线由实测地面径流分析的单位线经
入库流量由鸣玉、桥塘流量与预报未控区间的流量简单相加而成，入库流量预报采取连续滚动作业预报,调洪演算以水量平衡原理为依据,在入库流量预报的基础上采用静态库容分时段进行连续演算。
3.4目前水情测报站网布设
****电站水情站网情况一览表
站名
编号
实测项目
位置
中心站
01
数据收集分析反馈
骑龙乡
****雨量站
01
雨量
骑龙乡
鸣玉水文站
02
水位、流量、雨量
****鸣玉镇
桥塘水文站
03
水位、流量、雨量
****石墙镇白鹤村
大观雨量站
04
雨量
****大观镇
双河雨量站
05
雨量
****双河乡南极村
半河雨量站
06
雨量
****三泉镇半河
水江雨量站
07
雨量
****水江镇
红山雨量站
08
雨量
****南平镇红山村
安平雨量站
09
雨量
****沿塘乡安平镇
大坝水位站
10
水位
****骑龙乡
4、****水情自动测报系统
4.1设计原则
系统既要满足水利部SL61-2003《水文自动测报系统技术规范》（以下简称规范）的要求，又要适应长远发展的要求，符合防汛度汛、联合调度及经济运行管理等的要求。
系统在满足可靠性和性价比高的基础上，应具有高度的开放性、兼容性和可拓展性，采用符合国际国内行业标准的设备，应用层协议等。
充分借鉴国内已建水情自动测报系统建设及运行的成功经验，实现水情自动测报系统实用性和先进性的最佳结合。
4.2遥测站网布设方案
****水情自动测报系统遥测系统拟布设半河、双河、大观、水江、红山、安平6个遥测雨量站，鸣玉、桥塘、坝上3个遥测水位、雨量站及尾水1个遥测水位站共10个遥测站和1个中心站。
鸣玉水文站设置水位井，水位计采用浮子式水位计，桥塘、坝上、坝下尾水没有水位井，水位计采用压力式水位计。
遥测系统通信方式采用GSM手机短信通信方式。
****水情自动测报系统各站点功能见附表。
附表：
****水情自动测报系统各站点功能表
站名
编号
水情自动测报系统各站点功能
中心站
01
实时自动接收、传输系统范围内各遥测站的水雨情信息，并实现水雨情数据固态存贮及查询。
作出来水流量的短、中、长期预报。
****雨量站
01
实时自动采集、传输雨量信息
鸣玉水文站
02
实时自动采集、传输水位、流量、雨量信息
桥塘水文站
03
实时自动采集、传输水位、流量、雨量信息
大观雨量站
04
实时自动采集、传输雨量信息
双河口雨量站
05
实时自动采集、传输雨量信息
半河雨量站
06
实时自动采集、传输雨量信息
水江雨量站
07
实时自动采集、传输雨量信息
红山雨量站
08
实时自动采集、传输雨量信息
安平雨量站
09
实时自动采集、传输雨量信息
大坝水位站
10
实时自动采集、传输坝前水位信息
尾水水位站
11
实时自动采集、传输尾水水位信息
中控室
实时接收****大坝水位信息
4.3系统总体功能
****水情自动测报系统应是采用成熟、先进的技术和设备，进行水雨情信息采集、处理、数据管理、实时预报和信息发布等的综合信息系统，其总体功能如下：
4.3.1****水电站水情自动测报系统需实现雨、水情数据实时自动采集、传输、处理、存储功能，并完成水情信息发布与共享，根据流域水情信息，作出来水流量的短、中、长期预报。
能实现水雨情数据固态存贮及现场和远地查询。
4.3.2遥测站是水情自动测报系统的重要组成部分，遥测站由遥测传感器（雨量计、水位计）、通信设备（GSM模块）、水文遥测仪、太阳能光板、蓄电池组等组成（或者由其它先进产品代替，但要保证系统稳定可靠运行）。
本系统遥测站主要有遥测雨量站、遥测水文站。
遥测雨量站主要采集测站的雨量变化，反映流域内雨情的时空分布；遥测水文站主要采集测站水位（雨量、流量）的实时信息，反映测站采集参数的动态变化；遥测站自动采集降雨量和水位、流量变化量，并进行信道编码和信号调制，自动发送实时采集的雨、水情信息。
4.3.3****电站中控室能实时接收显示****大坝水位信息；中心站是水情自动测报系统的中枢，负责接收、处理、存储数据信息，并作出洪水预报，为洪水调度提供决策依据；中心站能存储工程基本情况、流域特性及历史资料等各类数据、文件和图表；随时接收系统内各遥测站发送的雨、水情信息，并能对数据进行合理性检查、检错、纠错、分类、存储、建立数据库和形成水文统计报表等，同时具有检索、查询等功能；能实时显示流域内水、雨情变化；对水、雨情要素越限信息监测、报警；对系统设备故障监测、报警；完成洪水预报；显示、打印各类文件图表及各项水文参数的实况分布图和变化过程；能将实时水情信息通过远程传输系统及时提供给有关部门。
4.3.4系统可长期的特别是在暴雨、洪水等恶劣天气条件下能可靠稳定的工作，系统设备的可靠性达到设计要求。
系统中各设备符合结构简单可靠并低功耗的原则，有防雷措施，遥测站要在无人值守有人看护的条件下工作。
4.3.5遥测站能在环境温度–10℃—45℃及相对湿度小于95%的条件下工作，通信线路畅通率大于90%。
4.3.6遥测站能自动采集实时水情数据并自动定时将水情数据发送至中心站，数据精度满足《水文自动测报系统技术规范》要求。
4.3.7中心站后台微机实时接收水情数据，并对这些数据进行检索、修改、显示、打印。
当电网断电时，数据处理设备仍能连续工作12小时以上。
4.3.8人工置数自动传输。
对于流量，人工观测水位及其它参数，采用人工置数方式将以上数据自动传输至中心站。
4.3.9数据处理和水情预报作业。
自动接收来自不同通信信道的水情信息，经处理后存入数据库，为电站水情预报提供及时、准确、可靠的水情信息。
4.3.10报警功能。
中心站具有水情要素越限、电源欠压等报警功能。
4.3.11设备监控功能。
中心站具有远程监控遥测站监控设备的功能。
4.3.12中心站的水情信息综合开发与利用功能。
****水情自动测报系统的数据要能方便的应用于水文资料整编系统。
5、系统工作体制
****水情自动测报系统工作体制主要采用自报式工作体制（兼定时和增量两种模式），定时报的时间间隔和增量报的阈值可任意设置。
6、****水情自动测报系统元件主要技术要求
6.1水位计传感器用于感测天然水体水位的变化，同时通过轴角编码器将水位模拟量转换为数字信息量，以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。
测量范围：
70m
分辨力：
1cm
最大水位变率：
100cm\min
准确度：
10m量程时，≤±0.2%FS
＞10m量程时，≤±0.3%FS
绝对误差≤2cm的概率≥95%
6.2雨量计技术指标如下：
分辨力：
0.1mm
测量准确度：
≤±4％
相对误差≤±3%⨯实测值（以自身排水量为真值）
6.3GSM模块
使用方便、灵活、可靠
标准的AT命令界面并支持远程配置
符合ETSIGSMPhase2+标准
数据终端永远在线
支持A5/1&A5/5加密算法
极好的低温和高温工作性能
6.4中控室服务器主要功能
CPU：
四核处理器
内存：
2GB
硬盘：
500G
光驱：
CD-ROM
网卡：
10/100M
显示器：
25英寸液晶
6.5中心站监控设备主要功能：
CPU：
四核处理器
内存：
2G
硬盘：
500G
驱动器：
50倍速CD-ROM
网卡：
10/100M
显示器：
21英寸液晶
7、****水情自动测报系统数据采集通讯系统
7.1主要功能
7.1.1降雨每发生0.1mm的增量，遥测终端即自动采集（计数）并将雨量累计值发送出去，并且有合理雨强判断功能。
7.1.2定时查询水位变化，当水位发生1cm以上的变量，遥测终端即自动采集并将实时水位值发送出去。
7.1.3为防止水位波动太大造成遥测终端发射过于频繁，遥测水位具有限时发送功能，即：
在一次水位发送之后的一定时间间隔之内，即使水位变幅超过1cm也不发送，只有超过一定时间间隔以后的水位变化，遥测终端才发送。
7.1.4遥测站具有定时自报功能，当长时间（时间间隔可设置）没有参数变化时，遥测站将自动启动报数一次（定时参数可设置）。
7.1.5完善的WATCHDOG功能。
7.1.6可现场设置站址、水文参数、人工置数等操作设定功能。
7.1.7遥测站采用蓄电池供电太阳能电池浮充的供电方式，电池容量满足连续90天以阴雨天气条件的电量需要。
7.2自报式遥测终端：
7.2.1功耗极低。
作为水利行业设计的遥测终端，具有极低的静态值守电流和工作电流。
在值守状态时，其电流为160μA；在进行系统查询工作时，其电流为20mA，而这种工作方式在工作密度最大时仅为每分钟工作0.5秒；在人工操作时，由于打开显示，其工作电流为60mA，而这种工作方式在人工操作停止10秒后即自动转为静态值守工作方式。
7.2.2结构简洁。
采用ALL-IN-ONE结构，所有集成电路都集中布于一块印刷电路板上，这比采用总线结构的测站设备具有更高的可靠性和可维护性。
7.2.3工作方式：
以中断和定时查询、实时发射的纯自报方式工作的。
平时遥测终端处于静态值守状态（即休眠状态），当发生中断或在可设定的时间间隔到来时，遥测终端对所测参数进行检测，当发现所测参数发生的变化超过预期的最小变化量时，在符合系统规定的发射条件下，遥测终端立即将所测参数进行编码发出；当有键盘操作发生时，即刻进入键盘操作状态，而这种状态在人工操作停止10秒后即自动转为静态值守状态。
7.2.4多种站型选择功能：
既可以作为超短波测站又可以当作再生中继站使用。
7.2.5具有良好的人机界面。
该设备配有一个液晶显示屏，全汉字显示，可以方便地显示系统的十几种内外部参数。
仅用一个三键键盘，就可以实现功能切换、人工实时发送被测参数以及人工置数的能力，进行的现场修改和设定系统的用户参数，比如站号、站型、工作方式、校时等。
7.2.6工作环境要求：
对工作环境的要求较低。
在温度-20︒C~+55︒C和相对湿度0~95%时均能正常工作。
7.2.7超强扩展能力。
具有很强的扩展能力，仅需增加一个专用插座，就可以同时接有一路开关量（雨量）和二路12位的并行信号，该特性可以用来同时采集上下游水位或进行群闸闸位的采集，可接入雨量、浮子式水位计、压力式水位计、气泡式水位计等多种一次传感器。
还有3个外接串口，可连接超短波电台、有线Modem、卫星小站、GSM手机模块，并可设成一个主信道工作，另有一备用信道准备状态。
7.2.8调制方式：
采用软件调制，与采用硬件调制的遥测终端相比，遥测终端具有更好的频率稳定性。
同时减少了硬件，提高了设备的可靠性。
7.2.9防雷设计：
所有信号输入端均采用了光电隔离技术，降低了雷电对设备破坏的可能性。
7.2.10自带固态存储器，容量为8M，可储存一个水文年的水文资料。
存储的水文数据可远程下载，也可用便携式电脑现场下载。
数据格式应符合水文整编规范要求。
7.2.11具有电池欠压（低于12V时）告警功能。
7.2.12具有掉电数据保护功能。
7.2.13具有实时时钟功能，可自动校时或人工校时。
7.3工作性能如下：
7.3.1遥测参数：
雨量、水位、流量
7.3.2数据范围：
雨量0—9999mm
水位0—70m
传输速率：
300BPS
7.3.3静态电流：
160μA
7.3.4工作电流：
60mA（不含电台工作电流）
7.3.5编码格式：
信源编码BCD码
信道编码BCH码
7.3.6工作环境：
温度范围-200C—+550C
相对湿度0—95%，不凝结
7.4主要技术指标：
7.4.1工作体制：
自报/应答兼容式
7.4.2传输速率：
300-9600波特率之间可选
7.4.3工作频段：
230MHz
7.4.4可靠性：
MTBF≥100000小时
7.4.5供电保证周期：
采用太阳能浮充蓄电池的供电方式，可保证全年不间断工作。
8、中心站服务软件要求
8.1遥测数据接收软件
采集雨量、水位等水情信息的整编、编码、检错/纠错、修改。
显示雨量棒图、水位/流量过程线、时段雨量、时段水位/流量的统计、动态显示流域雨量强度及分布、数据查补、历史数据检索查询、人工输入数据等处理功能、遥测站设置、故障监视与报警、系统畅通率统计及各种组合查询。
8.2数据库管理软件
数据采集：
采集数据接收工控机上的遥测水位、雨量数据，雨量数据整理成整点数据，水位数据根据水位流量关系换算成流量数据；采集其他已通网络的数据，如机组出力、闸门开度等数据。
数据录入：
对于无法采集的数据，如尚未开通网络的机组数据、闸门数据等，需要人工录入；对于采集出错的数据如水位等数据进行修改、删除等。
具有对数据记录进行增加、删除、修改的功能。
数据查询：
根据输入选择的查询条件对数据库记录进行查询显示。
数据导入导出：
可以将数据库中的数据表记录导出到ACESS数据库、EXCEL电子文档、TXT文本文件等，也可以将同格式的上述文件导入到数据库中。
数据库能方便的导入SHDP2.0版水文资料整编系统。
数据库管理：
包括数据库备份、恢复等功能。
用户管理：
建立不同权限的用户，对数据库操作赋予不同的权限。
8.3图形显示软件
流域水雨情图：
以****水库流域图为基图，标注各遥测站点位置和性质，实时反映各遥测点雨量、水位等要素的变化情况和有关关键控制点的流量变化情况。
雨量等值线图：
以水电厂水库流域图为基图，标注各遥测站点位置和性质，反映某一段时间内的流域雨量分布情况，以不同刻度雨量线平滑拟合形成等雨量线图。
大坝防洪图：
以水电厂大坝纵向剖面图为基图，标注各种防洪参数和要求，实时反映坝上、坝下水位变化和入、出库流量变化情况。
实时运行过程线：
实时反映水电厂水库上、下游水位变化情况，入库流量、出库流量、泄洪流量变化情况以及水电厂发电出力变化情况。
预报及分析曲线：
实时反映水电厂水库来水预报过程（每小时一个点，至少24个点），进行预报值与实际值的比较和分析。
时段分析过程线：
对雨量、水位、流量、发电出力等要素进行时段分析和比较，时段可取年、月、旬、日或大于采集时间间隔的任意时段。
水库调度特征图表：
包括水文水能特征表、水位库容曲线、NQH关系曲线、下游流量水位关系曲线、逐月或逐旬水库多年来水均值、水库调度图等。
8.4水务管理软件
包括时段报表、日报表、旬报表、月报表、年报表等。
指标包括时段初水位及库容、最高水位及发生时间、流域平均降雨量、平均入库流量、最大入库流量及发生时间、平均出库流量、最大出库流量及发生时间、弃水量、发电量、最大出力及发生时段、最小出力及发生时段、发电负荷率、调峰弃水损失电量。
报表格式及内容可以根据要求变化和补充。
8.5资料整编软件
按照水文资料整编要求对水位、雨量、流量、出力、闸门等指标进行整编。
包括时段统计表、日统计表、月统计表、年统计表、最大要素统计表、洪水要素摘录等。
****水情自动测报系统数据库能方便的导入SHDP2.0版水文资料整编系统。
水电厂、调度中心及有关部门所报送的各内生产管理报表。
8.6洪水预报软件
8.6.1以定量气象预报成果和实测降雨量为依据，通过建立流域产汇流模型和河道演进模型，完成坝址断面的短期洪水预报。
具有实时校正、综合分析预报及流域分块预估降雨条件下洪水预测功能，为制定水库防洪调度和发电调度提供依据。
8.6.2实时自动、定时水文预报（时段长度可调整）。
8.6.3洪水预报实时校正。
8.6.4预估雨量的模拟水文预报。
8.6.5入库洪水还原计算。
8.6.6对预报洪水的直观分析和总结。
（洪峰流量、洪水总量、发生时间、误差评定）
8.7洪水调度软件
8.7.1入库洪水统计。
8.7.2给定规程的调洪演算。
（根据需要时段长度可调整）
8.7.3给定闸门的调洪演算。
（根据需要时段长度可调整）
8.7.4给定出库流量的调洪演算。
（根据需要时段长度可调整）
8.7.5给定控制库水位的调洪演算。
（根据需要时段长度可调整）
8.7.6洪水调度分析总结。
8.7.7增加根据气象预报按旬预报。
8.8发电调度软件
8.8.1根据调度图调度。
8.8.2给定出力调度。
（根据需要时段长度可调整）
8.8.3给定时段末水位调度。
（根据需要时段长度可调整）
8.8.4考虑保证出力约束的优化调度。
（根据需要时段长度可调整）
8.8.5不考虑保证出力约束的优化调度。
（根据需要时段长度可调整）
8.9水调短信系统
水调短信系统通过网络数据服务获取短信运行信息，再通过GSM短信收发模块完成与移动终端之间的信息交互。
短信服务器发送短信时，先通过GSM短信收发模块发向移动短信网关，再由移动网关存贮转发向用户手机。
短信查询功能是利用移动电话短信息的便捷特性，实时将系统的报警信息按照制定的策略通知给用户的功能，同时提供系统数据查询、订阅功能。
为远程监视、决策、指挥提供了灵活方便的手段。
主要功能：
设备连接，初始设置、人工发送、自动发送、短信接收、短信互答查询、号码管理等。
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