摘要：本文結合我國衛星通信和超短波等先進技術的應用，主要介紹了廣東省北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調度系統的建設情況。

關鍵詞：水情 自動測報 衛星通信 計算機網絡 調度系統

一、北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調度系統的規模和通信布網

廣東省北江流域飛來峽水利樞紐過去建有一套超短波水情遙測和調度系統，該系統由歐洲聯盟委員會無償興建，共包括41個遙測站、7個中繼站、1個中心站和3個遠程洪水信息分中心。系統采用查詢/應答方式，中心站的主控機與洪水預報調度計算機為局域網連接。

飛來峽水利樞紐是以防洪為主，兼有發電、航運等效益的綜合利用的大型工程。為了在汛期充分利用來水多發電的同時使上下游城市防洪不受影響，飛來峽要根據上下游水量采用變動庫水位運行方式，因此加強水情遙測預報和防洪調度系統就顯得十分必要。新建系統在原來的基礎上增加23個超短波遙測站、11個Inmarsat-C衛星遙測站、4個超短波中繼站、2個超短波/衛星中繼站以及1個主控中心站(廣州)和1個分中心站(飛來峽)、1個監控站(韶關)。原有的超短波系統基本維持不變。在廣州中心站的協調控制下，形成新舊兩個相對獨立運行的超短波系統和一個由Inmarsat-C衛星系統組成的水情遙測系統。

二、水情遙測設備配置和功能要求

北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調度系統(以下簡稱飛來峽系統或本系統)規模較大，功能要求較全，本文只能就一些主要部分的設計做簡單介紹。

水情遙測部分的設備主要配置包括：數據終端RTU、各式水文傳感器、衛星終端機、超短波電臺、各式天饋線、供電組(包括蓄電池組和太陽能光板)、同軸避雷器、電話線路MODEM等。

本系統采用摩托羅拉公司的RTU，該公司的MOSCAD RTU是由微處理器控制的通用設備，優化設計用于對遠端設備的監控。它提供多種拔插式模板，并根據需要配以相應的電源和通信設備。

MOSCAD RTU的軟件分為二個部分：第一部分為操作系統軟件，包括資源管理、任務調度、函數運算、網絡協議等；第二部分是系統配置軟件，包括I/O定義、網絡結構定義、通信方式定義等；第三部分是應用軟件，這部分決定RTU的測控及通信功能。

本系統的Inmarsat-C衛星移動終端采用歐洲丹麥創可創公司的TT-3022C衛星平臺，Vsat小站采用美國體斯公司的Vsat TES和Vsat PES5000衛星平臺。

本系統的遙測站有自報式和自報/應答兼容兩種，其功能基本上與常規標準相同，但與國內普遍采用的遙測站功能的主要區別在：它具有現場顯示和固態存貯器裝置，兼容各種通信方式，傳輸速率較高，超短波單頻組網智能化管理等。

計算機網絡水情調度系統，不僅要完成流域內水情信息的實時采集、處理和洪水預報，而且要對大量的數據建庫，并進行計算分析和數據庫管理(包括實時數據庫和歷史數據庫)，實現計算機網絡聯調功能。

這樣一個水情調度聯網系統的功能應包括：數據采集和處理、系統監測、遠程數據通信、數據統計和計算、數據庫管理及畫面顯示和打印輸出等。

北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調度系統的廣州主控中心、飛來峽分中心和韶關監控站都采用中國水利水電科學研究院自動化所為水電行業監視控制系統開發的一種全新、全分布開放式、面向對象的計算機監控H9000系統。

廣州主控中心計算機系統，建立一個基于目前流行的客戶機/服務器結構、以高速大容量計算機組成的局域網系統為主要設備的電腦信息系統。新建的計算機網絡系統是以中心服務器計算機(集群)為核心，通過各種網絡設備，組成一個由中心服務器計算機(集群)、衛星地面站、微波終端站、輔助遙測主控站、各種工作站、交換器、路由器、集線器和打印機服務器所組成的以太網系統，然后通過網絡二級交換機，把原北江水情遙測和調度系統聯結在—起，組成一個分層分布式的計算機網絡系統。

飛來峽分中心計算機系統提供現場實時聯機查詢分析水情信息，進行洪水預報和調度作業，開展水庫正常運行和發電調度，采用客戶機/服務器結構的計算機局域網系統，通過網絡路由器與飛來峽水利樞紐電站計算機監控系統相聯，通過網絡二級交換機與飛來峽水利樞紐閘門計算機監控系統相聯，并與廣州主控中心通過網絡路由器、主交換機、衛星小站、微波干線、幀中繼等多種通信手段組成廣域網。

韶關監控站用于及時掌握上游站點工作狀態，共享水情信息。通過衛星小站、超短波電臺、程控撥號電話線路，接收上游遙測站點水情信息、并與廣州主控中心、飛來峽分中心聯成廣域網，互通信息。

水情調度自動化系統的主要功能：

1．數據采集和處理

一個完整的水情調度網絡系統。它收集的數據除自動遙測的雨量、水位等實時數據外，還包括通過人工置數由遙測系統或其他通信方式提供的流量、流速、水庫水位和其蓄水量、發電流量、泄洪流量、閘門開度、機組出力等其他計算機子系統提供的相關數據。這些數據都經過各子系統采集后進行有效性和合理性判斷及格式化處理，并接入系統網絡調度中心錄入實時數據庫。

2．系統運行監測

網絡調度系統對所管轄的水庫實時運行參數進行監測，對其中的一些重要參數進行越限報警及復限提示。同時對流域降雨分布、河段流量、閘門狀態、泄洪量及機組運行情況等制作監視畫面。

3．數據統計和計算

對實時采集的數據進行定時統計和計算，包括對各類水情數據(雨量、水位等)、水量數據(人庫流量和水量、出庫流量和水量、機組耗水、泄洪)，按日、月、年統計和計算。本系統也對氣象數據、發電量等相關數據進行統計計算。所有這些統計計算結果均存人數據庫，供隨時監視和查詢。

4．數據庫管理

數據庫管理是系統管理的一個重要部分。數據庫按其性質分類，可歸納為實時數據庫和歷史數據庫兩大類。實時數據庫包括遙測數據或應用功能軟件的計算結果和中間數據，應能對實時數據庫進行存放、讀取、修改等功能操作；歷史數據庫包括歷史性水情、水文和氣象數據，應能定期將記錄組成歷史文件，并能進行存放、調閱及增刪、轉存等操作。

5．遠程數據網絡通信

內部各設備之間的數據通信由網上連接，采用以太網結構。系統的重要信息(如遙測數據、洪水預報結果及河段、水庫的水位等)需要上報上級單位或與其他相關計算機系統進行數據交換。網內和網外的通信，包括數據采集和數據網絡通信應支持多種通信方式，它支持超短波、衛星廣域網、局域計算機網、地面微波廣域網及公共X.25分組交換網和程控電話線路等各種通信方式。

6．人機界面設計及系統自檢和設備切換

本系統采用開放式人機界面和圖形軟件，直觀簡便，方便用戶。為保證系統運行的可靠性，系統內包含的子系統都具有自檢和互檢功能，并采用模塊化。對系統的重要設備采用冗余配置，并具有軟件、硬件檢測和切換功能。

四、雨水情分析軟件

北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調度系統的雨水情分析軟件是系統的應用軟件之一。通過使用該軟件模塊，及時掌握整個流域及各區分片的實時雨水情，準確地預報未來洪峰洪量的情況，幫助運行人員作出正確調度決策。