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丹江口水庫原有水位監控係統采用有線通信方式，通信線路長達1000 多m，且線路中間的轉換節點多，遇有建築物時需設架空線。實際運行時，經常因線路故障造成庫水位的監測不能可靠運行。丹江口水庫目前的水位計監測係統是在大壩東段的溢洪道和泄水洞消力池中各安裝一支水位傳感器（水位計），對下遊庫水位進行監測。泄水洞後的水位傳感器與水庫大壩自動監測係統合用。
1 係統設計依據和設計原則
1.1 係統設計依據
係統設計遵照中華人民共和國行業標準《土石壩安全監測技術規範》、《大壩自動監測係統設備基本技術條件》的有關要求和規定進行。
1.2 係統設計原則
第一，設計完成的丹江口水庫庫水位水情自動測報水位計監測係統要滿足上述兩個標準的有關規定。
第二，設計中充分考慮已有工程情況和增設新水位計測點的監測需要，根據位於水庫大壩中段的泄水洞進水塔外壁、大壩東段的溢洪道放水塔外壁處及泄水洞消力池中三個庫水位監測點布置，方案設計中強調實用性、先進性相結合，線路布局合理且維護方便，力求設計優化合理。
第三，水情自動測報水位計監測儀器及係統技術先進、經濟實用。保證建成後的庫水位水情自動測報水位計監測係統技術先進，實時性強，測值準確可靠，便於運行維護。
第四，采用GPRS/GSM 互連網絡無線傳輸，將水位變化情況實時傳送到管理局辦公樓的水雨情監控室，通過串行接口或USB 接口與《丹江口水庫水雨情自動測報係統》後台機連接，並與《丹江口水庫水雨情自動測報係統》兼容，以實現數據統一管理、報表打印等功能。
2 係統設備及技術參數
2.1 水位傳感器（水位計）
在水庫大壩中段的泄水洞處、大壩東段的溢洪道處及泄水洞消力池中各安裝一支水位計，在泄水洞和溢洪道的外壁需固定安裝一根直徑100 mm 的PVC工程管，起保護水位計及削浪湧作用，用防水鋼纜將水位計懸掛在保護管內。溢洪道處水位計的水位信號可直接進入采集儀中。泄水洞處水位計的信號通過帶屏蔽層的3 芯屏蔽防水電纜，接入位於大壩東段溢洪道內的采集儀中。泄水洞消力池中水位計的水位信號可直接進入位於消力池建築物內或泄水洞閘室內的采集儀中。
水位傳感器長度：兩支4 m，一支3 m；分辨率≤±
1 cm；測量精度≤±2 cm。
2.2 前置機（采集儀）
用1 台采集儀（二次儀表）對安裝在泄水洞和溢洪道的2 支監測庫水位的水位計進行測試。采集儀可安裝在溢洪道閘室內或安裝在大壩中段的泄水洞閘室內。監測終端機是與傳感器配套的二次儀表，其核心由微電腦控製，是一台智能化儀器，配置有傳感器輸入接口模塊、信號調整隔離放大模塊、高精度采集模塊、防雷擊電路、通訊控製電路、鍵盤電路、顯示驅動
電路、看門狗電路、時鍾電路及聲光報警電路等。采樣間隔、存儲時間間隔任意設定。可隨時設置或更改各測點水位計的零點高程，預置各測點的警界水位，聲光報警。
可定時、實時采集64 路測試信號，輸入預處理電路可濾除幹擾脈衝和水波動脈衝，采用繼電器與光電耦合器組合電路可有效將被測現場與儀器電氣隔離。
2.3 GPRS/GSM 無線透明數據傳輸終端
係統采用GPRS/GSM 無線透明數據傳輸終端。在主站（管理局辦公樓的水雨情監控室）和分站（溢洪道閘室內）各安裝一台GPRS/GSM 無線透明數據傳輸終端。主站中，無線傳輸終端通過上位機與《丹江口水庫水雨情自動測報係統》後台機串口連接或USB 口連接。分站中，無線傳輸終端通過串行口直接與采集儀連接。
GPRS/GSM 無線透明數據傳輸終端產品基於中國移動的GPRS/GSM 網絡，具有高性能、高可靠性及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS-232 數據口可直接與計算機、RTU、PLC、GPS 接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達171 kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控製中心與眾多遠端站之間的數據采集和控製。
3 係統功能及特點
3.1 係統功能
主機控製方式：由監控主機（後台機）發出命令，監測現場的采集儀通過GPRS/GSM 無線網絡接收命令完成規定的測量，測量完畢將數據暫存，並根據命令將測量數據傳送至監控主機內存儲。自動控製方式：由采集儀自動按設定的時間和方式進行數據采集，並將所測數據暫存，定時傳送至監控主機內存儲。手動控製方式：在汛期或其他特殊情況下，當電源和通訊完全中斷時，采集儀可依靠自備電源手動巡測，所有測值全部自動存儲，待故障修複後提取。手機控製方式：手機用短信的方式（需設定密碼）利用GPRS/GSM 網絡可隨時隨地遙測、遙控庫水位采集儀，並隨時獲取兩測點的庫水位。
監測數據的采集：采用四種方式，即選點測量、巡回測量、定時測量、人工測量。采集周期根據工程需要，運行人員可在監控主機或采集儀上設定或修改監測周期。監控主機（後台機）：將采集儀傳輸來的庫水位測值傳入到《丹江口水庫水雨情自動測報係統》中，以實現數據管理、報表打印等功能。
水位計安裝參數設定：運行人員可通過手機、監控主機或者在采集儀上設定或修改
每支水位傳感器的“零點高程”，設定後采集儀將數據自動存儲，采用高能鋰電池非易失
大容量存儲器，斷電後數據保存10 年以上不丟失
3.2 係統特點
第一，由於GSM 具有實時在線特性，係統無時延，無需輪詢就能夠同時實時收取、處理多個或所有監測點的數據，可以很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。
第二，可對采集儀設備進行遠程控製。通過GSM雙向係統可實現對庫水位采集儀設備的遠程控製，進行水位計零點高程的參數調整、定時巡測等控製操作；可通過監控計算機或手機利用GSM 網絡隨時隨地來遙控、遙測各水庫大壩自動化監測係統，並隨時獲取水庫大壩各測點的觀測數據。
第三，建設成本低，安裝調試簡單，建設周期短。采用GPRS 的無線公網平台可充分利用現有成熟的GSM 網絡，係統投入運行時基本不需調試，隻需安裝好設備即可，且不需要進行專門布線，前期投資少、見效快，後期升級、維護成本低。
第四，通信費用低。通信費用采用包月計費方式，運營維護成本低，月通信費用在10 元之內。
4 結語
本係統是為適應丹江口水庫信息化係統的需要，采用現代科學技術建立的一套對水庫水位進行實時觀測的自動化係統。它綜合水文、遙測、GPRS/GSM 無線通信、互連網絡和計算機等多學科的最新成果，提高了觀測精度和可靠性，可改變以往僅靠人工觀測的落後狀況，極大地縮短了觀測數據采集時間，減輕了觀測人員勞動強度，改善了工作環境，提高了工作效率，對提高水庫現代化管理水平，保證水庫安全運行，充分發揮水利工程效益起到積極的作用。
