盧 巖

摘要本文首先介紹烏江流域水情自動測報系統(tǒng)目前的組網(wǎng)建設(shè)情況,然后對目前水情自動測報系統(tǒng)中采用的幾種通信方式特性進行了對比,分析了以各種通信方式組網(wǎng)的各方面的優(yōu)缺點,提出了系統(tǒng)優(yōu)化改造方案,使系統(tǒng)在改造費用可接受的范圍內(nèi)最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性并同時降低系統(tǒng)的運行維護費用,更好地為烏江流域梯級水庫的防洪度汛及優(yōu)化調(diào)度服務(wù)。

關(guān)鍵詞水利管理水情自動測報系統(tǒng)優(yōu)化改造通信組網(wǎng)方案

中圖分類號:TP2文獻標(biāo)識碼:A

水情自動測報系統(tǒng)是對流域各種水情信息進行實時采集并傳輸?shù)淖詣踊到y(tǒng),它是水庫調(diào)度人員制定洪水預(yù)報、調(diào)洪演算、洪水調(diào)度及防洪調(diào)度方案的依據(jù),因此系統(tǒng)的實時性及可靠性是非常重要的。超短波通信方式是烏江流域水情測報系統(tǒng)最早采用的通信組網(wǎng)方式,但在2000 年系統(tǒng)改造后,除水庫近壩區(qū)仍采用超短波通信外,其余測站均改成了Inmarsat-C衛(wèi)星通信方式。目前,烏江流域水情測報系統(tǒng)采用Inmarsat-C、超短波、GSM三種通信的混合組網(wǎng)方式。為了在保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行的同時,最大限度地降低系統(tǒng)運行成本、減少系統(tǒng)維護工作量,該系統(tǒng)還有優(yōu)化改造的必要。

1水情自動測報系統(tǒng)

1.1超短波通信

超短波通信的傳播機理是對流層內(nèi)的視距傳播與繞射傳播,由于傳播距離較短,常常需要建設(shè)中繼站進行接力。與PM組網(wǎng)一樣,在超短波信道組建的通信網(wǎng)中,無論是發(fā)送端還是接收端,都必須配備無線調(diào)制解調(diào)器,分別完成音頻信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換,方能實現(xiàn)水情信息的傳輸功能。超短波組網(wǎng)優(yōu)點:(1)獨立性好,完全是自建通信網(wǎng);(2)技術(shù)成熟,設(shè)備簡單且易于配套,建設(shè)周期短;(3)實時性能好。

1.2衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站,轉(zhuǎn)發(fā)無線電波實現(xiàn)地球站之間相互通信的一種方式,使用頻率一般為300MHz—300GHz。目前,從國內(nèi)應(yīng)用衛(wèi)星信道的水情測報系統(tǒng)運行情況來看,VSAT衛(wèi)星和全線通衛(wèi)星由于通信頻率采用KU波段,雨量明顯,安裝要求較高,不適宜在水情報汛通信網(wǎng)中使用。而北斗衛(wèi)星和rnnaisat衛(wèi)星由于工作在L波段,雨量很小,安裝也比較方便,適宜在水情報訊通信網(wǎng)中使用。而且從今后的運行維護費用和數(shù)據(jù)傳輸可靠性來看,北斗衛(wèi)星 (神州天鴻)具備更大的優(yōu)勢。

1.3 RS485通信

RS485通信協(xié)議支持半雙工通信,這就意味著兩根線即可滿足數(shù)據(jù)傳送和接收的需要,因而廣泛應(yīng)用于工廠自動化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動測報等領(lǐng)域。但 RS485總線在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面仍存在缺陷,一些細節(jié)的處理不當(dāng)常會導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障,因此提高RS485總線的運行可靠性至關(guān)重要。RS485通信方式優(yōu)點:(1)RS485布線方式安裝簡單,減少了電纜、接口、通信中繼器和濾波器的使用,硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉;(2)RS485具有傳輸距離遠、傳輸速率高的特點;(3)RS485通信協(xié)議是在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛采用的均衡、雙向傳浦俞線標(biāo)準。

1.4 全球移動通信系統(tǒng) (GSM)

采用 GSM通信方式組建遙測網(wǎng),其工作原理與傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式大體一致,不同的是收發(fā)信機換為GSM數(shù)據(jù)傳輸模塊每一次通信由遙測站發(fā)起,經(jīng)過基站接力傳輸最后到達中心站,整個信息傳輸過程用戶只需要解決好發(fā)送端和接收端兩個環(huán)節(jié),中間的通信是由移動運營商來解決的。GSM通信方式優(yōu)點:(1)信道穩(wěn)定、傳輸質(zhì)量好;(2)系統(tǒng)容量較大,可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大;(3)GSM信道無需中繼,利用公網(wǎng),不需自建和維護通信網(wǎng),組網(wǎng)十分靈活;(4)GSM系統(tǒng)設(shè)備體積小、重量輕、功耗低。

2優(yōu)化改造方案

(1)建立了適合水電站水文情況的水情自動測報系統(tǒng)。提出了以GSM通信方式為主、RS485通信方式 (應(yīng)用于近距離測站的數(shù)據(jù)傳送)為副的通信方式。方案具有較高的經(jīng)濟性,同時滿足測報系統(tǒng)的實時性和可靠性,并且實現(xiàn)了通信的雙向性。(2)對遙測站和中心站進行了組網(wǎng)設(shè)計和設(shè)備選型。實現(xiàn)了對上游水文信息的收集、傳輸、處理及時快捷的目的,達到了數(shù)據(jù)采集站點無人值守的要求。(3)針對水電站水庫的生產(chǎn)運行進行狀況,建立了時歷法及動態(tài)規(guī)劃法兩種數(shù)學(xué)模型,利用這兩種數(shù)學(xué)模型分別對水庫的運行情況進行了優(yōu)化計算。(4)對兩種方法的調(diào)度結(jié)果進行了分析比較,結(jié)果證明利用動態(tài)規(guī)劃調(diào)度法進行優(yōu)化調(diào)度,可以使水電站保持平穩(wěn)運行;利用動態(tài)規(guī)劃調(diào)度法可以提高水庫的年發(fā)電量約9.90/0,提高了水電站運行的經(jīng)濟效益。