梅州市山洪灾害防治县级非工程措施.docx
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梅州市山洪灾害防治县级非工程措施
梅州市山洪灾害防治县级非工程措施
自动监测雨量、水位站建设及相关服务采购
技术文件
项目编号:
ZZ91202516
第一章综述
1.1建设目标
系统建设的总体目标是实现梅县、五华、大埔、丰顺、蕉岭、梅江区、兴宁7个县(市、区)辖区内91宗雨量、26宗水位的水雨情信息的自动采集、传输、处理和入库,具体目标如下:
(1)通过遥测系统建设,及时掌握降雨和水位情况,利用已建的三防指挥系统计算机骨干通信网络,使其为广东省三防指挥系统所共享,为防洪抗旱提供科学依据。
(2)实现水位、降雨数据自动采集、远程传输、处理和入库(包括写入水情分中心、省水情中心数据库),满足水情、旱情报汛要求;
(3)实现基本数据本地固态存储、远程和现场批量调取,满足水文站网资料整编要求,拓宽全省水文站网范围;
(4)保证所有自动测量数据10分钟收集到分中心,15分钟汇集到省水情中心、市和省三防指挥中心,达到较高的时效性。
1.2建设原则
(1)坚持可靠、实用、先进和安全的原则;
(2)系统建成后需具备较强的可扩充性及较低的维护量;
(3)从梅州的实际情况出发,充分利用成熟的移动公网为遥测组网方案,节约建设成本;
(4)分中心集成建设充分利用已建系统资源,保证与省三防指挥系统和广东省水文数据召测系统的无缝隙衔接。
1.3建设任务
主要包括遥测站报汛通信系统、梅州水文分局水情分中心应用软件集成及配套土建三方面的建设任务。
1.3.1遥测报汛通信系统
主要包括26宗水位、91宗雨量遥测站的设备采购和安装。
1.3.2遥测中心站软件集成
主要包括梅州水情分中心的遥测系统软、硬件集成、系统联调及部分设备采购。
1.3.3配套土建
主要包括26宗简易水位自记井、91宗雨量遥测站观测设施制安、防雷地网制安、水位及雨量电缆的套管埋设、雨量计、水位计、信号传输电缆、无线传输设备购置安装等。
详细建设站点情况见表1.3-1
表1.3-1梅州市山洪灾害费工程措施监测系统站点情况表
序号
县、区
水位站
雨量站
小计
1
梅县
5
9
14
2
五华
5
17
22
3
大埔
5
15
20
4
丰顺
5
24
29
5
蕉岭
3
10
10
6
梅江区
3
15
15
7
兴宁
0
1
1
合计
26
91
111
第二章遥测报汛通信系统
2.1结构设计
报汛站只向水情分中心传递信息,报汛站点之间基本没有数据交换问题,所以只需分别建立报汛站与水情分中心之间的点对点通信,即建立以水情分中心为数据中心的星形结构即可满足信息需求。
●报汛站
图2.1单一的星形网
2.2信息流程
本系统的水情信息流程采用自下而上、分级处理。
即是按照报汛站->水情分中心->->省水情中心(当地市三防指挥中心)->省三防指挥中心->国家防总这个流程实现水情信息的自动采集、传输、处理、服务等。
报汛站采集的各类水情信息包括传感器自动采集的雨量、水位信息,现场人员测得的流量、含沙量等人工信息。
图2.2信息流程图
2.3通信组网
2.3.1现状
广东省三防指挥系统工程已经建成了互联互通全省21个地市水利局和10个水文分局及有关直属工程单位的水利计算机骨干通信网络、后台数据库管理系统、决策支持系统等,广东省水文系统近几年通过信息化系统建设,基本建成了覆盖全省10个水文分局(水情分中心)的水情自动测报系统。
梅州水情分中心现有计算机骨干通信网络拓扑结构图如下所示:
梅州水文分局现有的水情自动测报系统,已建有186个水位(雨量)遥测站,采用GPRS/GSM为遥测主信道组网方式,已租用专线直连当地移动公司机房,6个重点遥测站还配备了卫星通信为备用信道,水情分中心都配备了卫星小站实时接收数据,组成了相对独立水情自动测报网络。
水情分中心现有水情自动测报网络结构图如下所示:
2.3.2组网方案
为保证技术的一致性和充分共享梅州水情分中心的遥测接收设备,本系统技术方案尽量保持与广东省水文局已建遥测系统一致:
对具备移动通信网络信号的各站点采用GSM/GPRS为组网信道,完全并入现有的梅州水文遥测系统。
由于现有梅州水情分中心已具备卫星接收设备,另外与移动公司已经通过专线连通,因此梅州水情分中心的通信接收设备、接收软件平台不必重复投资。
但中标人必须充分理解原系统的技术特点进行本系统集成,保证不影响原有系统的可靠运行。
2.4工作体制
本系统采用定时自报/应答兼容,结合增量加报的工作体制。
遥测站平时按设定的时段进行报汛,定时自报时段(1~24)可设置,当满足雨量或水位加报标准时,随机根据增量进行加报。
2.5遥测站功能
本系统建成后,遥测站主要完成水情报汛与水文资料整编两大业务自动化功能。
具体要求如下:
一、采集存储方式
(1)雨量采集:
雨量计每次翻转将雨量记录首先写入遥测终端机(简称RTU)的固态存储器;
(2)水位采集:
RTU通过时钟定时,每5分钟采集一次水位,并首先将采集到的当前水位值写入RTU的固态存储器,如果水位采集设备为斜管式水位计,写入RTU的固态存储器水位数据必须是通过倾斜角度转换后的实际水位值。
;
(3)提供测试状态,保证在检修和维护时产生的水位和雨量数据不进入固态存储区,且数据到达分中心时,该数据只显示,不存储;
(4)RTU配置大容量非易失存储模块(4Mbit以上),有内置电池,可存储2年以上的水位和雨量数据。
二、报送方式与报文
1、报送方式
采用定时自报结合增量加报的工作体制,并接受分中心的查询、召测。
(1)定时自报:
在RTU的控制下,报汛站每隔一定时间间隔,不管参数有无变化,即从RTU的固态存储器读取水位、雨量数据,打包后报送分中心数据接收设备,定时间隔(1小时~24小时)可设置。
(2)增量加报:
雨量增量加报,按照我省防御山洪灾害的要求制定以下两个标准:
遥测站CPU定时在每小时第30分钟检测30分钟的雨量累计值和这30分钟内每10分钟的雨量累计值,与设定的10分钟累计雨量加报阈值或者30分钟的累积雨量加报阈值两个加报标准相比较,只要其中有一个满足条件就立刻加报。
水位增量加报,根据实际情况设定1—2个水位加报阈值,在水位达到加报阈值时,按水位变幅或时间频度进行加报。
(3)接受分中心的查询、召测
为降低报汛站整体功耗,提高系统可靠性,大部分设备平时必须工作在睡眠状态。
为实现报汛站能接受分中心的查询、召测功能,报汛站平时在定时自报完毕后,必须等待分中心返回的命令,根据返回命令的标志位决定下一步该做的动作。
返回命令的标志位定义为:
关机、提取固态数据、修改参数、校时等功能,遥测站进行译码后进行相应的操作。
2、报文格式
为了便于数据管理,系统按信道的不同分有:
GPRS报文、SMS报文、卫星信道报文等,各信道报文应设有不同的特征码1。
每种信道报文还应按正常时段报文、增量加报报文、人工置数报文、调试置数报文(系统安装调试或维护维修时随机输入的数据)等类别设置不同的特征码2,以方便分中心对数据的分类、入库和处理。
一帧报文应包含以下主要字段:
帧头目的地址源地址特征码1特征码2时标《数据》状态信息检验码
其中每一帧正点报或30分钟加报《数据》包括以下内容:
●数据记录时间(年、月、日、时)。
●1小时内每5分钟的雨量值。
●1小时内每5分钟的水位值。
三、管理及其它
(1)具有本地实时水文参数数据显示、参数设置修改功能、人工置数功能,在传感设备发生故障时可以人工置入其它自动采集的水情数据。
(2)支持远程修改测站参数和时钟校正的功能,远程修改测站参数成功后,返回确认信息给分中心站,以保证分中心站存储的测站配置信息与测站RTU存储的配置信息一致,便于管理。
(3)支持远程和现场批量下载、根据有效权限删除固态存储资料的功能。
(4)报汛站采用GPRS/GSM网络为遥测通信组网方式时,应利用移动通信网络提供的两种通信模式(基于IP的数据通信和基于SMS的短信服务),采用GPRS数据传输为主,GSM短消息传输为辅,根据移动基站实际情况实现自动切换。
(5)具有分析记录报送天气阴雨睛、水位涨落平的功能。
(6)遥测站具备数据补发机制,遥测终端对本站发送不成功的时段报应有标记,在系统恢复正常时,能将当前时段之前未发送成功的时段报文补发出去。
(7)具有良好的通信管理和电源管理功能,GPRS通信成功,遥测站与中心站之间应有确认机制。
2.6主要设备性能指标
遥测系统设备的各项功能指标必须达到或者超出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)要求。
1、遥测终端机(RTU)
功能要求
达到2.5遥测站所定义的功能
通信接口
具有3个以上外接串行端口
传感器接口
具有增量口,并行口,串行口,频率口,模拟量口
值守电流
小于5mA(12VDC)
设备平均无故障时间
MTBF≥25,000小时
工作环境
环境温度:
-20℃~55℃,相对湿度:
<95%
保护措施
外部接口光电隔离
供电方式
DC12V
2、GSM/GPRS通信模块
工作频率
双频(GSM900/DCS1800,符合ETSIGSMPhase2+
发射功率
2W(900MHz)/1W(1800MHz)
协议
支持TCP/IP,AT指令集,SMS;
通信速率
1.2K~115Kbps(自适应)
配置接口
TTL电平接口及RS-232/422/485
GPRS数据
GPRSClass8
编码方案:
CS1-CS4
符合SMG31bis技术规范
灵敏度
GSMRX:
典型值-105dBm,GSMTX:
典型值-30dBm
功耗
工作:
≤450mA@+5VDC,空闲:
≤25mA@+5VDC
电源
5VDC、+7.5~+26VDC
工作环境
环境温度:
-20℃~55℃,相对湿度:
<95%
3、翻斗式雨量计
分辨率
0.5mm
精度
当自身排水量≤12.5mm时,误差为±0.5mm;
当自身排水量>12.5mm时,误差为±4%
雨强范围
0.01~4mm/min,特殊时达到8mm/min
可靠性指标
正常维护条件下,平均无故障工作时间MTBF≥40000小时
信号输出标准
一组或多组触点开关通断信号
工作温度
-0℃~+50℃
相对湿度
995%(40℃)
4、浮子水位计
分辨率
1.0cm
测量变幅
一般为0~10米、0~40米
水位变率
一般不低于40cm/min,特殊时应不低于100cm/min
允许误差
95%测点的允许误差不超过±2cm
99%测点的允许误差不超过±3cm
输出特征
并行接点输出,输出码型为BCD码或格雷码
可靠性
MTBF≥25000小时,
工作温度
-10℃~+50℃
环境湿度
95%(40℃)
5、压阻式水位记
综合精度①②
±0.075%FS(最小) ±0.1%FS(典型) ±0.25%FS(最大)
长期稳定性
±0.2%FS/年
补偿温度③
0℃~50℃
工作温度
-10℃~80℃
存储温度
-40℃~100℃
供 电
(8~28)VDC(RS485接口型),(12~30)VDC(HARTâ型)
输 出
(4~20)mADC
RS485接口/HART®协议,可选
负载能力
(4~20)mADC输出,(U-8V/12V)/0.02A(Ω)
RS485总线可挂接99个变送器
电气连接
DIN43650 4芯插头(内置RS485插座)
7芯插头座(适用于现场RS485接口输出)
Φ7.2mm屏蔽电缆
绝 缘
100MΩ/50V
振 动
20g,(20~5000)Hz
冲 击
20g,11ms
防护等级
IP68
介质兼容性
膜片:
不锈钢316L
壳体:
不锈钢1Cr18Ni9Ti
O形密封圈:
氟橡胶
重 量
约160g
①综合精度:
包含非线性、迟滞、重复性及温度误差。
②3.5mH2O和7mH2O的液位变送器,经过量程缩放后,综合精度典型值为±0.5%FS。
6、太阳能供电系统
(1)太阳能电池板须配备反向电压保护装置,并带有安全防护网栅及支架。
(2)根据所选设备的功耗,配置的蓄电池保证在连续阴雨的天气下供遥测设备工作30天以上。
(3)太阳能电池板的功率应满足5天内充满蓄电池。
8、过充过放保护器
充电电压
≤14.5V±0.2V
充电电流
0.5~3A
适应输入电压
21V±10%
工作温度
-20℃~60℃
具有防电池过充过放保护功能
9、机柜
遥测站的所有设备除太阳能电池板、雨量或水位传感器等必须外部安装的设备外,其他设备(如RTU、GSM模块、卫星收发信机、过充过放保护器和蓄电池等)要求装在一个有足够强度和外观美丽而且便于安装维护的金属机箱内。
2.8防雷要求
(1)防雷
水情报汛通信的防雷指信号线、设备、电源的防雷。
传感器信号线、电话线、电源线和其他各类连线都应进行屏蔽。
①信号线的屏蔽层可就近接到所连设备的设备接地线。
过长的信号线应尽可能接地或在接地的金属管中穿过;
②太阳能电池板的引线应套PVC管;
③对中心站的接地线,应分电源保护地接地线、设备接地线,它们分别引到接地体,接地线应足够粗(>3mm²铜线)。
(2)接地
各类站点的接地电阻应达到如下指标:
遥测站:
<10Ω。
第三章遥测中心站软件集成
3.1水情分中心现状
梅州水情分中心(水文分局)已经基本建成了计算机网络系统,本系统的建设可以利用这部分资源,不再重复建设。
图3-1梅州水情分中心现有系统结构
3.2梅州水情分中心数据接入方式
在接入的需求上,现有水情分中心已配置路由器,用专线与移动GPRS网络链接,完成了网络的接入任务和协议的转换功能。
为了保障系统的运行,本项目在梅州水情分中心在已配置的遥测前置机(燕禹YCY-2A-101C、NARIACS300-MM)和接收软件平台的基础上,完成数据接收、处理、入库、简单的网页查询功能。
3.3遥测中心站软件需求
遥测中心站软件是遥测(召测)系统的核心,其主要任务是:
◆实时接收全部测站的水雨情数据;
◆远程向测站发送数据传输命令,命令遥测站上传固态存储数据;
◆对信息进行解码(含键盘发送的8位码人工观测数据)并分析遥测数据正确性、分门别类将各种数据入库;
◆具有远程批量下载和凭权限删除报汛站固态存储数据的功能,并能将本地数据库存储完整的时段报汛数据直接生成固态资料整编数据文件。
利用远程批量下载和在本地数据库直接生成的固态资料整编数据文件格式详见附件二:
《关于固态存储数据读出和水文资料整编的数据文件格式要求》;
◆本地存储原始遥测数据;
◆根据测站采集设备工作状况及数据,分析测站的工作状况,对系统运行状况进行监视;
◆远程实现对测站工作参数的修改,合理安排测站的定时自报时段和水位、雨量报送值,遥测站现场能修改的参数原则上在远程也能修改;
◆提供本地查询和统计管理功能,包括实时数据、整点数据、水雨情加报、测站工作状况等;
◆将正点、加报数据传送到梅州水情分中心,省水情中心要有软件模块把数据转入实时水情数据库;
◆提供遥测站属性、参数管理功能,站点增减功能;
◆提供人工填补数据功能。
◆接入已建的186宗实时遥测数据,统一实现信息的查询及后续成果处理。
◆完成网页查询功能。
可以直接在局域网内查询遥测数据。
监测系统的运行状态。
◆将新建站点实时水雨情数据写入现有梅州水情分中心遥测实时数据库和三防指挥系统综合库。
3.4水情分中心设备需求
序号
设备
技术指标
数量
1
服务器
机架式CPUXeonE5000系列,4GDDR31333MHz内存,2.5寸HSSAS2x300G硬盘,双千兆网卡,DVD
1台
注:
此部分设备报价分摊到各县报价表“其他”栏。
不作单独报价。
第四章土建配套工程
★本项目总建设任务为水位站26宗(其中浮子水位计18宗、压阻水位计8宗)、雨量站91宗。
全部站点需要建立简易的防雷接地,见图4-1所示,以保证设备安全可靠地运行;18宗浮子水位计用镀锌管管搭建简易自记台,见图4-2所示,图中材料要求:
钢管(直径225mm、63mm厚度分别为5mm、2.5mm)、槽钢(厚度分7mm)、角铁(厚度6mm)材料要达到国标,并镀锌;8宗压阻水位计按要求安装(套管采用镀锌管);水位及雨量电缆的套管埋设或挂壁,布局美观。
4.1信号电缆套管埋设、防雷设备安装
水位计或雨量计与RTU不在同一安装位置时,需进行信号传输电缆套管埋设,以减少雷电影响。
所用套管为镀锌管,内径符合穿线要求,必须将套管完全埋入地下并填好路面。
防雷设施安装详见图4-1.
图4-1防雷地网施工图
软铜线3.0㎜²或扁铁
说明:
①接地电极长度为2米,间距为2.5米。
②性能指标(8---10欧姆)。
图4-2简易水位自记井道设计图
4.2工程量
梅县配套土建工程量汇总表
红塘电站
序号
名称
单位
数量
备注
一
测井土建部份
1
Φ225mm水管(镀锌)
m
10
2
12#主槽钢柱(镀锌)
m
46
3
6#角铁支架(镀锌)
m
30
4
63mm镀锌管
m
10
5
天面引桥(镀锌)
m
3
6
引桥防护栏
m
6
7
仪器平台(镀锌或锂板)
㎡
1
8
不锈钢仪器箱(700×600×500)mm
个
1
二
水位数据线套PVC(供水管)
站
1
三
简易地网
站
1
四
水尺安装
m
12
西阳
序号
名称
单位
数量
备注
一
测井土建部份
1
Φ225mm水管(镀锌)
m
12
2
主槽钢柱(镀锌)
m
54
3
- 配套讲稿:
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