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一、背景
我國是世界上洪水災(zāi)害頻繁且嚴(yán)重的國家之一，具有發(fā)生范圍廣、發(fā)生頻繁、突發(fā)性強，損失大等特點。安全度汛一直是我國防汛抗洪的難點和重點，目前主要江、河、大型水庫、大型水利工程已建成基本監(jiān)測系統(tǒng)，但中小型湖泊、水庫、溪流、地方小型水利工程的安全度汛已成為當(dāng)前全國防汛工作的一個薄弱環(huán)節(jié)，大部分缺少必要的水雨情測報及閘門聯(lián)動控制、堤壩安全監(jiān)測等設(shè)施，檢查手段落后，隱患極大。一旦發(fā)生局部暴雨洪水，極易引發(fā)潰壩、潰堤事件，輕則造成財產(chǎn)損失，重則造成人員傷亡。
在此種情況下，建立一套自動監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)水位、雨量實時監(jiān)測、以及必要對壩堤進(jìn)行必要的在線滲壓、滲流、應(yīng)變等實時監(jiān)測并預(yù)警就是非常必要的，當(dāng)發(fā)生異常情況，有關(guān)人員可以及時掌握情況并采取措施進(jìn)行應(yīng)急處理。
二、解決方案
海普智能監(jiān)控系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)、遙測、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測區(qū)內(nèi)水文、氣象、汛情、工情等信息的實時采集、傳輸和處理，為工程防洪、興利、優(yōu)化調(diào)度提供服務(wù)的自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)由各種傳感器、通訊設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)軟件組合而成?？煞譃檫b測站、信息傳輸通道(簡稱信道)和中心控制站(簡稱中心分站)三部分
系統(tǒng)架構(gòu)
利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)實時采集各種水文信息，如降雨量、蒸發(fā)量、水位(潮位、地下水位)、流量(流速、水量)、風(fēng)向風(fēng)速、水質(zhì)等。其特點是快速、準(zhǔn)確、 信息量大。水文自動測報遙測站根據(jù)采集參數(shù)的不同可分為水文站、水位站、雨量站、水質(zhì)站、閘位站、流量計量站等。
它主要由采集信息的傳感器、攝像機和光伏供電組成，以遙測終端為核心，實現(xiàn)水情信息的采集、預(yù)處理、存儲、傳輸以及查詢應(yīng)答等測控功能。
三、自動測報系統(tǒng)主要功能
1、數(shù)據(jù)接收處理功能
實時接收遙測站的雨情、水情、工情等信息。對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、糾錯、插補、分類、格式化處理，加注時標(biāo)，自動檢查數(shù)據(jù)幀格式，并進(jìn)行合理性判別，建立計算用表和數(shù)據(jù)庫，自動存貯。
數(shù)據(jù)采集方法：
監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集方法有：巡測、定時巡測、選測、人工測量。采集周期根據(jù)工程要求，運行人員可在系統(tǒng)上設(shè)定或修改起始測量時間和定時自動測量周期。
● 能實時接收自動監(jiān)測站的水雨情數(shù)據(jù)和工況信息；
● 具有對自動監(jiān)測站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能;
● 能實時處理接收的數(shù)據(jù)信息，并分類存入數(shù)據(jù)庫中；
● 具有人工數(shù)據(jù)的錄入功能。
2、應(yīng)答與信息查詢功能
定時或人工查詢下屬站點的水位、雨量數(shù)據(jù)、壩體監(jiān)測及工作狀態(tài)?？砂粗付ǖ臅r段、指定的通信方式批量傳送遙測站的水位、雨量記錄。具備對遙測站校正時鐘、開關(guān)機功能。
2.1、基礎(chǔ)信息查詢
?、?雨量站基本信息
查詢雨量站的基本信息，如：雨量站類別(自動、人工、簡易等)、水系、河名、站號，站名，站址位置、設(shè)立日期、所屬部門等。
?、?水文(位)站基本信息
查詢水文(位)站的基本信息，如：測站類別(自動、人工、簡易等)、站號，站名，站址，經(jīng)度，緯度，高程、設(shè)立日期等。
?、?工情基本信息
查詢堤防工程、水庫、山塘等的基本信息，如：建設(shè)地點、所在河流、集水面積、多年平均降雨量(徑流量)、設(shè)計洪水位(流量)、庫容、壩頂高程等。
?、?基本屬性信息
查詢的基本信息，如：地理、地質(zhì)、氣候特點、人口密度、基礎(chǔ)設(shè)施、災(zāi)害頻繁程度等。
2.2、水雨情信息查詢
通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的訪問，可以實現(xiàn)各小流域、中小型水庫水位、流量實時監(jiān)測信息、歷史資料信息查詢，為預(yù)報決策提供歷史資料對比分析?？梢詫崿F(xiàn)單站、多站實時或者歷史水雨情圖形化查詢。具體包括：水文(水位)站雨量、水位(流量)實時和歷史資料查詢(包括日平均水位/流量、月水位/流量等)，以及降雨量統(tǒng)計表、降雨量圖等形式對雨量資料進(jìn)行日、時段等綜合查詢。
2.3、氣象信息查詢
將查詢數(shù)據(jù)庫得到的氣象信息顯示給用戶，主要包括：中央氣象臺、省氣象臺和臨近省氣象臺、本地市(縣)氣象臺發(fā)布的當(dāng)日天氣預(yù)報(文字、圖、表)，衛(wèi)星云圖信息(圖片)、多普勒雷達(dá)測雨信息、臺風(fēng)警報信息、自建小型氣象站等。
2.4、工情信息查詢
工情信息主要包括：堤防、水庫的各種特征值、工程圖、工程指標(biāo)、工程運行狀況等數(shù)據(jù);水庫運行狀況的實時信息，如閘門開度、大壩安全狀況，溢洪道、泄洪洞、輸水洞流量，水庫、山塘水位狀況(流量)、水庫調(diào)度方案等。堤防主要信息有各斷面水位、堤防安全狀況、出險情況及類型。可以實現(xiàn)單站、多站實時和歷史工情信息和運行參數(shù)的查詢。
3、數(shù)據(jù)庫管理功能
包含原始、歷史、預(yù)報或成果數(shù)據(jù)庫的形成、檢索、查詢等。
● 對水位、雨量數(shù)據(jù)等進(jìn)行插入、修改；
● 錄入水位流量、水位庫容關(guān)系曲線；
● 設(shè)置各站雨量權(quán)重；
● 修改各站特征參數(shù)，如河道站防洪任務(wù)、閘壩站防洪任務(wù)和水庫站防洪任務(wù)參數(shù)表等；
● 添加、刪減、修改數(shù)據(jù)庫中 測站站名、站類、遙測數(shù)據(jù)類型等參數(shù);
● 數(shù)據(jù)庫查詢/修改：選擇得到一個或幾個特定的數(shù)據(jù)項、記錄、表、數(shù)據(jù)進(jìn)行同期對比；
● 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)貯：當(dāng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)日積月累到一定程度或指定時間后，系統(tǒng)自動提示同時將數(shù)據(jù)庫部份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其它存儲媒體，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、裝載功能，歷史數(shù)據(jù)篩選處理功能。
4、數(shù)據(jù)輸出功能
可通過屏幕、打印機、繪圖儀等設(shè)備輸出雨量直方圖、水位、流量過程線、等雨量線圖等。
5、設(shè)備自檢與狀態(tài)告警功能
雨量或水位、流量、壩體變形等監(jiān)測要素越過某一規(guī)定數(shù)值之后即告警；
設(shè)備供電不足，電壓下降，尤其遙測站或中繼站電源能力低于設(shè)定的門限值時即告警；
系統(tǒng)具有自檢能力，某一設(shè)備出現(xiàn)事故或發(fā)生通信終端，則立即自動告警；
為及時引起工作人員注意，除屏幕顯示報警之外，尚可采用聲、光等方式報警，以便于工作人員及時處置。
6、水務(wù)值班
完成時段水情計算、日水情計算、月水情計算、日發(fā)電計劃以及水調(diào)值班的記錄等。
7、水文預(yù)報功能
水文預(yù)報在防汛斗爭中起著耳目和參謀的作用，根據(jù)洪水預(yù)報可以有計劃地采取分洪、蓄洪等有效措施，使洪澇災(zāi)害損失降到最低限度。自動定時完成不同斷面，不同方案的預(yù)報功能，人機對話控制預(yù)報軟件運行的功能，以及在遙測信息漏缺的情況下進(jìn)行人工定時預(yù)報的功能。
1)自動進(jìn)行逐時段滾動預(yù)報；
2)對歷史某時段進(jìn)行模擬預(yù)報計算；
3)通過用戶輸入的預(yù)估雨量進(jìn)行預(yù)報計算；
4)實時預(yù)報、預(yù)估雨量預(yù)報及次洪預(yù)報成果查詢，并支持成果圖表的打印輸出及文件導(dǎo)出；
5)進(jìn)行洪水預(yù)報參數(shù)查詢、修改；
6)按預(yù)報模型要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
7)具有自動預(yù)報和人工交互預(yù)報兩種功能。
8、實時監(jiān)控功能
對監(jiān)視區(qū)域運行工況、流域綜合水情、流域水位、流域雨情、機組工況、閘門工況以及大壩水情等實現(xiàn)實時在線并可視化監(jiān)視，并整合。
9、數(shù)據(jù)編輯
系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)編輯功能可以對實時數(shù)據(jù)、時段數(shù)據(jù)或統(tǒng)計值進(jìn)行修改，此功能主要用于對人工校調(diào)儀器后的數(shù)據(jù)更正。對于原始報文、譯碼數(shù)據(jù)等，軟件提供了只讀查詢。軟件同時提供了數(shù)據(jù)保護(hù)功能，避免用戶對數(shù)據(jù)的無意修改。
10、Web數(shù)據(jù)檢索查詢
通過web發(fā)布軟件以Web方式發(fā)布實時水雨情、預(yù)報成果等信息。提供各種曲線、調(diào)度規(guī)則、歷史運行資料等的查詢。
●查詢檢索數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并按照一定格式生成水情、雨情報表、圖形過程線等；
●具有網(wǎng)絡(luò)查詢功能，根據(jù)權(quán)限查詢數(shù)據(jù)庫；
●連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢；
●對本地數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢；
●水位報表、雨量、水量計量、流量、墑情、水質(zhì)、工情報表及圖形查詢；
●圖形包括雨量柱狀圖、水位過程線、庫容曲線、雨量分布圖、水位分布圖等；
●實時數(shù)據(jù)監(jiān)視，數(shù)據(jù)越限報警；
●數(shù)據(jù)分析；
●為系統(tǒng)管理和資料整編提供雨量原始數(shù)據(jù) 、水位原始數(shù)據(jù)、測站狀態(tài)、電壓等數(shù)據(jù)信息。
優(yōu)化調(diào)度控制功能
自動測報系統(tǒng)的基礎(chǔ)作業(yè)平臺，可實現(xiàn)對水情、雨情、工情、機組發(fā)電數(shù)據(jù)、水庫防洪信息、壩堤信息、灌溉信息、航運信息，以及各種工程設(shè)計數(shù)據(jù)、特性曲線等信息的管理和應(yīng)用支持，為水務(wù)綜合管理、水文預(yù)報、水庫調(diào)度等高級應(yīng)用提供支持和服務(wù)，以提高水能利用效率。
11、數(shù)據(jù)交換
與中心站實現(xiàn)信息的交換，同時預(yù)留不同接口，以備將來擴展的發(fā)展需要。
12、會商系統(tǒng)
可手動修改洪水預(yù)報過程或水位變化過程等，對大洪水等關(guān)鍵事件實現(xiàn)系統(tǒng)會商。
13、系統(tǒng)管理
對系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)限級別設(shè)置，不同權(quán)限的人員只能在各自權(quán)限范圍內(nèi)實施操作。所有關(guān)鍵部件運行和關(guān)閉以及報警設(shè)置等均實施加密控制等。