水文自动测报系统技术规范编制说明Word文档格式.docx

1、强调设备的通用性，补充了部分有关技术标准和接口规约的条款。3、20世纪90年代至2003年，水文自动测报系统建设进入网络化时代。随着国家防汛和水利调度现代化、信息化的要求越来越高，为适应新形势的发展，以及近代通信、计算机和网络技术高速发展的时代特点，水利部对1994版技术规X进行了修订，于2003年发布实施SL612003水文自动测报系统技术规X，在五个方面内容作出了重大调整和补充：扩展了水文自动测报系统的功能和服务X围；通过网络互联，实现信息快速传输和共享；在站数据存储；各种通信资源的利用；对遥测设备提出了新要求。3、水文自动测报系统技术面临的新进展1、随着水文自动测报系统技术的发展，应用X

2、围不断扩展。水文、防汛抗旱、水资源管理、水土保持、水安全和水生态等方面的运用，对系统提出了新的要求，需针对这些需求规X相关技术；2、通信和计算机网络技术的飞速发展和应用，对水文自动测报系统组网建设提出了更高的要求；3、系统功能逐步增多，增强。设备和系统的可靠性明显提高；4、遥测终端性能和技术指标已达到或接近国际先进水平；5、新型水文、水质、墒情等传感器不断出现并获得应用，传感器技术发展越来越快；6、中心站系统结构的升级换代及数据处理功能的不断扩展。4、水文自动测报系统出现的新情况新问题1、系统设备技术问题新型的自动测量传感器技术发展很快，出现了如流量自动测量仪器、水质自动测量仪器、地下水监测仪

3、器、墒情传感器等自动化设备。水位、雨量等常规遥测参数也出现了一些不同用途，不同指标的传感器。传感器智能化，遥测终端机的多用途、可配置和规X化等成为趋势。设备和系统的可靠性大大提高。这些都需要对原来的规X作相应的修订。2、通信技术问题上世纪水文自动测报系统通信方式以超短波为主，现在日益减少，应用X围也发生了变化，系统开始大量应用公网通信。随着通信技术的发展，图像传输和应急移动测报成为可能。不同测报系统通信传输协议标准不统一，无法互相兼容。这些变化和问题都需对原来的规X作相应的修订。3、中心站工作方式及功能技术问题中心站对系统的测控和管理，对信息的处理、存储和发布，在功能上有了较多的扩展，在工作方

4、式上有了较大的变化。中心站之间联网的技术和功能要求也有了变化。这些都要求给予技术规X。4、系统运行管理和维护等方面的变化无法采用现行标准进行规X。5、水文自动测报技术的多行业应用随着现代科学技术的发展以及水文行业服务领域的拓展，水文自动测报技术的应用越来越广泛，已被应用到电力、海洋、气象、环保、农林等行业领域，并越来越多地在各个行业领域发挥举足轻重的重要作用6、国内外标准技术及应用发展趋势1984年就发布实施了国际标准ISO6419/1 水文遥测系统 第一部分：总则规定了水文自动测报系统的基本组成和总的技术要求。最近的一次修订中国也参加了，即将完成。ISO6419/2水文遥测系统 第二部分：系

5、统要求技术规定。上世纪末，国内已制定了应用于水文自动测报系统的专用、通用设备标准，目前正准备进行修订。2005年，水利部水文局主持编写、中国水利水电出版了水文自动测报系统应用技术，对水文自动测报系统技术进行了系统的阐述。2008年，水利部水文局主持编写、中国水利水电出版了水文现代化与水文新技术，对水文自动测报系统技术发展的新情况、趋势进行了阐述。三、工作过程1、意见汇总处理情况。包括未采纳意见是否得到与审查会议专家组负责人和提意见专家的理解和支持。正处于向行业征求意见阶段。2、重大争议问题及其处理情况暂无重大争议。3、项目工作机制及相关奖惩措施的落实情况（送审及报批阶段适用）四、主要变更情况1

6、、与上一阶段成果对比序号比较内容无变化原情况新情况变化原因及其依据1标准名称无2适用X围3框架结构4主要技术内容5体例格式6主编单位7主要参编单位8主编9主要起草人员10预期成果11总经费及配套经费12进度计划起草征求意见送审报批原时间2010.1-92011.5-72011.112011.12新时间2011.9-102、与立项阶段成果对比有SL1框架GB1框架格式调整见正文技术发展SL1GB1局部调整X建云蔡阳工作变化新老交替合同或任务书、实施方案约定的时间2009.3-122010.1-72010.8-123、历次变更情况五、对主要条文的背景、指标来源与可靠性等进行说明1、X围近几年，水文

7、自动测报系统虽然在山洪灾害防治、小流域治理、水库除险加固等工程中广泛应用，应用X围看起来有拓广，但它们被包括在江河、水库的X围之内，因此对规X的适用X围没有进行修订。随着遥测设备、传感器品类的增多和质量的提高以及通信技术的发展，我国水文自动测报技术的应用X围得以扩展。不仅广泛地用于江河防洪和水库调度，而且不少灌区、输水工程、引水涵闸也都组建了水文自动测报系统，用于水资源的管理与调度。另外，水文自动测报系统的技术也适用于水质自动监测系统。为适应发展的需要，对规X的适用X围进行了修订。本次修改，旨在明确本规X在水文自动测报系统的哪些方面提出技术要求。并对水文自动测报系统所能完成自动测量采集的水文、

8、气象、水质等要素行了梳理，增加了近年得到应用的土壤墒情、地下水、工程图像等要素，删除了技术不太成熟的含沙量要素，2、系统前期建设工作2.1、水利工程建设程序一般分为：项目建议书、可行性研究报告、初步设计、施工准备（包括招标设计）、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等阶段。前期工作应根据相关规划进行，包括提出项目建议书、可行性研究报告和初步设计。本章是参照水利工程建设项目管理的有关规定，结合水文自动测报系统的实际编写的，编写目的是指导业主单位做好建设前的准备工作。考虑到初步设计内容较多，且是本规X的重点，因此单列一章。2.2、气象、水文资料包括水文（水位）站的最高与最低水位、暴雨强度、降水产流

9、与流域汇流时间及其相关要素、防洪标准与历史洪水灾害、冬季冰情、降雪量占降水量的百分比、最高与最低气温、相对湿度（平均值、最大与最小值）和日照时数最少的持续时间等特征资料。2.3、项目建议书及可行性研究报告。建设条件是要求阐明系统所在地区的水文、气象、地理、交通、供电和通信等设计所依据的背景条件。3、系统设计3.1、本次修订根据遥测终端机功能发展现状，在系统功能框图中增加了键盘/显示和扩展通信口两个部件，前者主要用于现场显示遥测终端机或存贮记录装置所存数据和设定端机的工作模式（如采集报送数据的时间间隔等），以及置入和发送人工观测数据。后者则用于和其他数字设备相连，进行编程下载读取固态存贮器中的数

10、据和发送水情报文等。3.2、本条是在此次修订增加的，详细地阐述了各类站点应实现的和可以具有的功能，这是为了使建设单位对现状条件下的系统功能和功能分工有全面了解。本条目增添了遥测站设备应具有一定智能性的要求，是指在遥测终端机中设置自动诊断程序，每当出现雨强或水位超过规定值时，端机就能根据事先设置的雨强、水位涨率、警戒水位等，判明情况，自动增加参数的采集和报送频次。遥测站的数据预处理功能是指对所采集数据必要的合理性判决和统计等。此次修订增加集合转发站条目，规定在水文自动测报系统中，由于数据传输通信组网需要，可设立集合转发站，负责将部分遥测站的数据收集起来，再合并传送给中心站，允许其向下对所属的遥测

11、站、向上对中心站采用不同的通信信道和工作方式，以增加组网的灵活性。如向下用超短波自报方式收集数据，向上用公用信道按查询应答方式传送数据。集合转发站必须具有一定容量的数据暂存部件和一定的数据处理能力及较多的通信端口。3.3、配套部件的研制是指为达到系统功能指标所必须的某种部件，市场上尚没有成熟产品，需要专门设计开发的产品。3.4、三种制式的特点是：a）自报式：在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，接收端的数据接收设备始终处于值守状态。b）查询应答式：由中心站自动定时巡测或随机呼叫遥测站，遥测站响应中心站的查询指令，将所采集的数据发送

12、给中心站。定时自动巡测的时间间隔可根据数据处理和预报作业的需要确定。c）混合式：系统兼有自报式和查询应答式两种工作制式的功能。以上各种制式都应具有被测参数超限发送的功能。3.5、从水文自动测报系统的传输技术发展出发，为充分满足山洪灾害防御、防汛要求，中心站一次完成其所辖管遥测站全部数据收集、处理（一般是指数据纠检错、分析并写入数据库为止的过程）任务应在15min之内。在实际工作中，应充分考虑现场实际情况，要从系统规模（指一个中心直接接收处理的遥测站数量）控制、数据传输网组网、数据处理技术，通信方式和工作制式选择等方面进行精心设计，以尽量缩短中心站收集其辖区的数据收集处理时间。中心站应在20mi

13、n 内完成全系统的数据收集、处理任务，这是为满足30min 内将实时数据送到国家防汛抗旱总指挥部办公室和水利部的要求提出的。在当前的技术条件下，只要精心进行数据传输网组网设计和通信方式、工作方式选择是可以做到的。3.6、流量计：实际应用中用于测量流量的仪器，往往是测量水流的流速，因此很多流量测量设备其实是流速仪。而流量是通过测得的流速与被测断面面积相乘，并乘以适当的率定系数之后获得的。有些流量测量仪器中，可以人工输入被测断面剖面，由仪器直接生产流量；还有些流量测量仪器即可以测量被测断面剖面面积，还同时测量流速，通过内部计算生成流量。3.7、遥测站、中继站和中心站设备的MTBF 是指保证该站点正

14、常工作的所有设备的平均无故障工作时间。平均无故障工作时间是在系统运行管理维护得到落实的条件下定义的，即系统设备故障后，修复需要的时间应最短。从技术角度出发，要保证修复时间最短，则要求设备要易于维修。3.8、关于基带传输适用的距离，采用RS-232C 接口可达50m，采用RS-485 接口可达1.2km，当引线过长容易引入雷电损坏设备，应予注意。由于超短波通信方式在目前的水文自动测报系统中广为采用，且超短波数据传输的标准又不是很详尽，故本款和下一款对其调制方式，副载波频率的选取和射频频偏等作较具体的规定。常用的差错控制方法有奇偶校验、水平垂直奇偶校验、循环冗余校验、前向纠错和反馈重发等。3.9、

15、由于国内大量已建水文自动测报系统执行1985 年版和1994 年版规X，这次修改时对于超短波通信部分的规定，考虑历史延续性，基本仍沿用原有规X。新系统设计中允许对数据格式等做出修改，但必须考虑与已建系统的兼容性，所作修改亦必须在设计书中详细列出。考虑到目前水文自动测报系统数量越来越多，超短波传输的越区干扰问题日益突出，在自报式制式中不再建议使用SL 61-94 中3.3.6.3 规定的4 字节格式，建议参照使用如下表所示的8 字节格式。1 至7 字节均为1 个十六进制H 码（循环汉明码+偶校验），第8字节为前7 个字节的纵向校验和。区号地址高位地址低位特征数据D8D11数据D4D7数据D0D3

16、纵向校验和由查询应答式系统的中心站发出的查询帧和遥测站的应答帧推荐采用如下结构：帧同步帧起始计数路由数据帧校验其中：帧同步1 个或2 个字节的16 进制数，每个字节为7EH；帧起始16 进制数01H（ASCII 字符 SOH）；计 数一般为1 个字节的16 进制数，是从其本身开始直到帧校验结束的字节数；路 由第一个字节是源发站站号，末一个是目的站站号。在超短波数据传输中的中间字节是传输中经过的中继站站号，如不经过中继站，可以无中间字节，也可以填入00H。路由格式必须在设计文件中说明；特 征用来表示本帧是查询帧还是应答帧。查询帧的特征码为03H（ASCII 字符ENQ），遥测站应答帧中的特征码为

17、标识后面数据参数属性的特征码，允许自行定义；数 据在传输帧结构设计中确定；帧校验通常用校验和。校验和可以是单字节也可以扩展为两个字节，如为两个字节，第一个校验字节是所有奇数字节的模二加，第二个校验字节是所有偶数字节的模二加。也可以参照循环冗余校验办法，生成除去起始位和终止位的各字节的CRC 校验码。遥测站增添固态存贮器是本次规X修改的重要内容之一。为了保证固态存贮器充分发挥作用及保证存贮数据可靠性，在系统设计中应该安排就近读取和由中心站远程访问读取固态存贮器数据的功能和通信软件。读取X围可以日为单位，指定读取某一起始日期到某一终止日期X围内存贮的数据。在固态存贮器某个数据区已被确认读取完后，还

18、可安排对该数据区的清除功能，但该功能不应轻易使用，应经一定批准手续后才可实施。设计文件中要求说明固态存贮器数据存贮格式和资源分配表，还应说明产品供应商提供的数据读取软件。留出足够的衰落储备，防止因气候条件变化等原因造成信号衰落，影响电路的可靠性。对于应留出的衰落储备值，由于各地的情况不同，目前还难以精确计算，只能依据经验，并考虑当地等效地球半径系数K 的全年变化情况粗略选定；外部噪声与有用信号一起进入接收机使通信质量下降，为此要留出一定的噪声恶化量，以保证通信可靠。外部噪声干扰的影响可以用接收机输出端信噪比降低来衡量，当外部噪声干扰较大时，等效噪声输入功率应经现场测试取得，测量有困难时，可根据

19、经验选取。采用PSTN 线路传输数据，当线路衰减较大时，可适当提高发送电平，以保证通信畅通。卫星通信体制有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等,不同的工作体制技术性能各有其优缺点。在选用卫星信道及设备时，应考虑暴雨对不同卫星工作频段的影响。一般情况下使用的频率越高，雨衰现象越严重。传输时延、数据传输速率和天线口径等应作为选择的重要指标，还应考虑电源消耗及开机启动时间等因素，应根据不同的需求来决定。3.10、水文自动测报系统联网一般是以一个省或一个流域为单元实现信息资源共享。为实现该目标，有时可能会出现不同组网方案。大多数情况下，数据流向均为遥测站分中心省中心、流域

20、机构以及国家防总。有些省在省中心建设一个数据集散平台，先将所有遥测站数据收集到省中心，从省中心向地市分中心、县分中心甚至水库分中心分发，数据在分中心校核后，再以分中心省中心、流域机构以及国家防总的流程报送数据。不管采用何种组网模式，均要保证遥测站数据第一次落地后转发到国家防总所需要的时间不能超过10min。利用线路PSTN 传输时，可以使用速率较低的低功耗调制解调器，也可使用带有智能特点的调制解调器产品，后者功耗高，但其本身有差错控制措施，传输速率依据线路质量自动选定。GSM 移动通信是近代发展的热点，近年开放的短消息服务，属数据报性质，在建链时可附带传输多达160 个ASCII 字符。发送成

21、功时GSM 短信中心将给发送者以确认回答，并将短消息传送到目的用户，整个过程一般在1min 左右，有时会出现很长的时延。GSM 使用基站进行通信覆盖，当采用GSM 短消息传送数据时，应进行遥测站GSM 信道质量的测试，以保证系统畅通率指标。在中心站下包含大量遥测站采用GSM 信道传输数据时，应采取措施解决可能发生的接收瓶颈问题。3.11、原则上要求所有野外站均应设计防雷、接地设施，中心站必须设计防雷接地设施。可能由于采用通信方式、设备安装条件不同等原因，有些野外站从设备防雷角度可能不选择采用接地技术。在这种情况下，需要避免因为设备引雷造成人员伤亡。换句话说，无人居住且无人值守的站点接地设施设计

22、要求才可以放宽。3.12、如野外站接地电阻难以达到要求，可视情况稍加放宽。对中心站和重点野外站则可采用加大接地体数量及接地面积，采用降阻剂，在屋顶安装闭合均压带，屋内安装闭合环行接地母线等措施改进防雷性能。3.13、采用PSTN 信道应特别注意线的防雷，以保障信道畅通与设备的安全。雷电活动频繁地区的遥测站可采用下列措施提高防雷性能：1减小接地电阻；2采用洩放电流大、响应速度快的避雷器；3采用大于3mm2 截面积的多股接地线，尽量减小接地线的电阻，并合理布局；4条件允许时，申请屏蔽话缆线进站房。3.14、系统配置的蓄电池容量应在有浮充供电条件下，应保证设备能长期可靠供电。这里强调的是设计的蓄电池

23、容量，不能应因为蓄电池容量不足引起设备工作不正常。当蓄电池损坏或达到使用寿命时，则应按照设计要求更换蓄电池，以保证设备可靠工作。3.15、水文自动测报系统中新建建筑物比如水位测井、遥测站房、中心站机房等建筑物时，应当了解当地的地震烈度以及当地建筑物抗震设计标准，使得系统建筑物具有较强的抗震性能。4、系统设备及安装调试4.1传感器雨量传感器防堵措施十分重要，在无人维护情况下，至少能正常工作30d 不被堵塞，系对一般地区而言，对风沙特别大的地区，应加强人工维护。水位传感器按其传感原理可划分为浮子式、压力式、气泡式、振弦式、超声波式、电子水尺式等形式，在可能建井的条件下，尽量选用浮子式水位传感器。4

24、.2、固态存贮器固态存贮器也可用来进行遥测数据分析。大容量非易失性存贮器、IC 卡等均可作为固态存贮部件。装有固态存贮器的遥测终端设备，或固态存贮器本身要有时钟部件，时钟漂移不应大于每月2min。引入GPS 技术很易实现全系统时钟同步，从而使遥测系统技术性能得到提高。4.3、通信设备目前应用于水文自动测报系统的卫星通信设备，由于其大多数都安装在野外站而且偏远地区居多，这些站点供电条件一般都很差，因此选用卫星通信设备时应考虑野外使用环境、卫星终端的功率消耗及其工作响应速度等因素。4.4、遥测终端机并行口数据采用二十进制码，则接口采用26 芯的圆形防水插头座。引脚定义如下表所示：引脚号1-46-9

25、11-1416-192021222324-2526定义个位保留十位百位千位电源状态地4.5、中继机及集合转发终端中继站推荐使用数字再生中继。模拟中继因有噪声累加问题，使用时一般不宜超过两级。集合转发站设备用于数据收发的计算机推荐使用高可靠性的工控机。4.6、前置通信控制机为保证中心站计算机的可靠性，也可采用双机热备或冷备份。六、宣贯培训、试点示X的设想（送审及报批阶段适用）七、强制性条文及其理由（送审及报批阶段适用）其中采用“必须或严禁”、“应或不应”、“不得”等用词的具体条文及其统计；如果不推荐为强制性条文，需说明理由；八、相关单位及专家（征求意见或审查时是否包括以下几类单位及人员）1、相关

26、部委2、会签司局3、标准化专家委员会4、相关标准及其主编（附标准清单）GB/T 9359 水文仪器基本环境试验条件及方法GB/T 181852000 水文仪器可靠性技术要求GB/T 196772005 水文仪器术语及符号GB/T 197052005 水文仪器信号与接口GB/T 213272007 水面蒸发器GB/T 224822008 水文情报预报规XGB/T 500951998 水文基本术语和符号标准GB/T 501382010 水位观测标准SL 212006 降水量观测规XSL 261992 水利水电工程技术术语标准SL 1991997 水文自动测报系统通信电路设计规定SL 2091998 水文测报装置 遥测闸位计SL 2431999 水位计通用技术条件SL 3232005 实时雨水情数据库表结构与标识符标准SL 3302011 水情信息编码SL 3642006 土壤墒情监测规X5、其他单位及专家（单位及专家的类别和身份，请在下表中打勾）地域单位属性级别单位性质东机关中央部委科研院所业主使用单位西事业流域大专院校设计南社团省施工生产厂家北企业地市监理中县及以下九、存在的主要问题与建议由于水文自动测报系统应用涉及电力、气象、环保、海洋等诸多行业，调研难度、主要功能及技术指标、管理等协调统一的难度较大，补助的项目经费不足以支撑该项目的深入实施。十、下一步工作安排