SL 61-2003（条文说明） 水文自动测报系统技术规范.pdf

1、中华人民共和国水利行业标准水文自动测报系统技术规范SL61- 2003 条文说明2003北京目次1 总贝.(48) 3 系统建设前期工作.(4 3. 1 基本资料收集u3.3 项目建议书及可行性研究报告.(49)4 系统设计.(50) 4.1 系统组成. (50) 4. 2 设计任务、内容和工作制式(50)4.3 系统技术指标.(51) 4. 4 数据传输方式和编码格式. (52) 4.5 通信电路设计.(54) 4.6 系统联网.臼的5 系统设备及安装调试.(56) 5.1 一般规定. (5的5.2 传感器. (56) 5.3 固态存贮器.(5的5.4 通信设备臼的5.5 遥测终端机.(57

2、)5.6 中继机 (57) 5.7 集合转发站设备. (57) 5.8 中心站设备. . . (57) 6 系统考核、验收和运行管理. . . (58) 47 1总则1. O. 2 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范围得以扩展。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，本条对规范的适用范围进行了修订。1. O. 3 目前我国已基本形成了覆盖全国，连接各个水情、雨情报汛站点和各级水文管理部门的水

3、情测报网，通过该网络完成实时水雨情数据的收集与传递。但大部分站点的信息采集还主要依靠人工观测和模拟记录，传递方式也较单一。为改变这一落后状况，适应我国信息化建设迅速发展的要求，满足防汛及水资源调度管理的需要，水利部计划组建以水利部为中心、流域和省(自治区、直辖市水文管理部门为二级节点、地区水情分中心为三级节点，覆盖全国的计算机网络;建设覆盖全国重点水情测报站的水情信息自动采集传输网络，形成快速收集和传递实时水文数据，进行节点间信息交换的水文信息网。水文自动测报系统应是水文信息网的重要组成部分。1. O. 4 由于近年来固态存贮技术不断发展，存贮记录设备的可靠性明显提高，使得在遥测站配备固态存贮

4、器成为现实。在遥测站安装固态存贮器，解决了遥测水文数据难于满足基本水文站对水文资料收集的要求，以及遥测站不能完全替代水文站观测的难题。因此，本次修订在本条和后续条文多处强调有收集水文资料任务的遥测站应安装固态存贮器的要求。1. O. 6 考虑到水文自动测报系统的规划、设计、施工和运行管理，不仅要涉及水文测验、水文情报预报，还要运用遥测、通信、计算机和网络等多种技术，因此本次修订从原则上提出:运用各项技术时都应符合与之相关的国家现行标准(规范或规程)的规定。48 3 系统建设前期工作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

5、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，且是本规范的重点，因此单列一章。3.1基本资料收集3. 1. 1 3 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。3.3 项目建议书及可行性研究报告3.3.2 4 建设

6、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。49 4系统设计4. 1系统组成4. 1. 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据和发送水情报文等。4.1.2 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。1 本条目增添了遥

7、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。2 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

8、存部件和一定的数据处理能力及较多的通信端口。4.2 设计任务、内容和工作制式4.2.2 8 配套部件的研制是指为达到系统功能指标所必须的、市场50 上尚没有成熟产品的某种部件，需要专门进行设计开发。4.2.3 三种制式的特点是:(1)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。(2)查询一应答式: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。(3)棍合式:系统兼有自报式和查询一应答式两种

9、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。4.3系统技术指标4.3.1 中心站应在20min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。4.3.6 3遥测站、中继站和中心站设备的MTBF是指保证该站点正常工作的所有设备的平均无故障工作时间。4.3.7 3 1)如接地电阻难以达到要求，对野外站可视情况稍加放宽，对中心站和重点测站则可采用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。6)采用PSTN信

10、道应特别注意电话线的防雷，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:减小接地电阻;采用眼放电流大、响应速度快的避雷器;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;51 条件允许时，申请话缆线进站房。4.4 数据传输方式和编码格式4.4.1 1 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。3 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了较

11、具体的规定。8 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。4.4.3 1 由于国内大量已建水文自动测报系统执行1985年版和1994年版规范，这次修改时对于超短波通信部分的规定，考虑历史延续性，基本仍措用原有规范。新系统设计中允许对数据格式等做出修改，但必须考虑与己建系统的兼容性，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SL61-94中3.3.6.3规定的4字节格式，建议参照使用表1所示的8字节格式。1-7字节均为1个16进制H码(循环汉明码十偶校验)，第8字

12、节为前7个字节的纵向校验和。费1超短波自报式数据传输格式1 区号2 地址高位3 地址低位4 特征5 数据D8-Dll6 数据D4-D17 数据DO-D38 纵向校验和52 3 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z|帧同步|帧起始|计数|路由|特征|数据|帧校验| 其中帧同步一一1个或2个字节的16进制数，每个字节为7EH。帧起始一-16进制数01H(ASCII字符SOH)。计数一一一般为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。路由一一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

13、中继站，可以无中间字节，也可以填入OOH。路由格式必须在设计文件中说明。特征一一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标识后面数据参数属性的特征码，允许自行定义。数据一一在传输帧结构设计中确定。帧校验一-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。5 遥测站增添固态存贮器是本次规范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

14、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。读取范围可以日为单位，指定读取某一起始日期到某一终止日期范围内存贮的数据。在固态存贮器某个数据区已被确认读取完后，还可安排对该数据区的清除功能，但53 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。4.5通信电路设计4.5.2 5 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

15、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，可根据经验选取。4.5.3 1 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。4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

16、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。4.6系统联网4.6.2 2 利用电话线路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54 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宇符。发送成功时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

17、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。55 5 系统设备及安装调试5.1一般规定5.1.2 对国外进口设备，在可能条件下，应经专门机构检测。5.2.1 4 5.2传感器0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不被墙塞，系对一般地区而言，对风沙特别大的地区，应加强人工维护。5.2.2 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。5.3固态存贮器5.3.1 固态存贮器也可用来进行遥测数据分析。2 大容

18、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。5.4通信设备5.4.3 3 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、卫星终端的功率消艳及其工作响应速度等因素。56 5.5遥测终端机5.5.5 1 并行口数据采用二一十进制码，则接口采用26芯的圆形防水插头座。引脚定义如表2所示z表2并行接口插头座引脚定义引脚号1-4 5 6

19、-9 10 11-14 15 定义个位保留十位保留百位保留引脚号16-19 20 21 22 23 24-25 26 定义千位保留电源状态状态保留地5.6中继机5.6.1 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。5.7 集合转发站设备5.7.2 用于数据收发的计算机推荐使用高可靠性的工控机。5.8中心站设备5.8.3 为保证中心站计算机的可靠性，也可采用双机热备份或冷备份。57 6 系统考核、验收和运行管理6.1.1 系统的验收、移交可参照水利工程竣工验收有关管理办法执行。6.1.2 1994年颁布的水文自动测报系统规范所规定的系统考核、验收的步骤和工作内容与现状的作法基本相同，故对该章未做大的修改、补充，只是增加了本条进一步阐明试运行应达到的目标，以增强规范的可操作性。58 BON-书号:155084 . 145 :JG 14.00 定价: