一、北江飛來(lái)峽水利樞紐水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)模和通信布網(wǎng)
廣東省北江流域飛來(lái)峽水利樞紐過(guò)去建有一套超短波水情遙測(cè)和調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)由歐洲聯(lián)盟委員會(huì)無(wú)償興建，共包括41個(gè)遙測(cè)站、7個(gè)中繼站、1個(gè)中心站和3個(gè)遠(yuǎn)程洪水信息分中心。系統(tǒng)采用查詢(xún)/應(yīng)答方式，中心站的主控機(jī)與洪水預(yù)報(bào)調(diào)度計(jì)算機(jī)為局域網(wǎng)連接。
飛來(lái)峽水利樞紐是以防洪為主，兼有發(fā)電、航運(yùn)等效益的綜合利用的大型工程。為了在汛期充分利用來(lái)水多發(fā)電的同時(shí)使上下游城市防洪不受影響，飛來(lái)峽要根據(jù)上下游水量采用變動(dòng)庫(kù)水位運(yùn)行方式，因此加強(qiáng)水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和防洪調(diào)度系統(tǒng)就顯得十分必要。新建系統(tǒng)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加23個(gè)超短波遙測(cè)站、11個(gè)Inmarsat-C衛(wèi)星遙測(cè)站、4個(gè)超短波中繼站、2個(gè)超短波/衛(wèi)星中繼站以及1個(gè)主控中心站(廣州)和1個(gè)分中心站(飛來(lái)峽)、1個(gè)監(jiān)控站(韶關(guān))。原有的超短波系統(tǒng)基本維持不變。在廣州中心站的協(xié)調(diào)控制下，形成新舊兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的超短波系統(tǒng)和一個(gè)由Inmarsat-C衛(wèi)星系統(tǒng)組成的水情遙測(cè)系統(tǒng)。
二、水情遙測(cè)設(shè)備配置和功能要求
北江飛來(lái)峽水利樞紐水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和調(diào)度系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)飛來(lái)峽系統(tǒng)或本系統(tǒng))規(guī)模較大，功能要求較全，本文只能就一些主要部分的設(shè)計(jì)做簡(jiǎn)單介紹。
水情遙測(cè)部分的設(shè)備主要配置包括：數(shù)據(jù)終端RTU、各式水文傳感器、衛(wèi)星終端機(jī)、超短波電臺(tái)、各式天饋線(xiàn)、供電組(包括蓄電池組和太陽(yáng)能光板)、同軸避雷器、電話(huà)線(xiàn)路MODEM等。
本系統(tǒng)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(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)用于對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備的監(jiān)控。它提供多種拔插式模板，并根據(jù)需要配以相應(yīng)的電源和通信設(shè)備。
MOSCAD RTU的軟件分為二個(gè)部分：第一部分為操作系統(tǒng)軟件，包括資源管理、任務(wù)調(diào)度、函數(shù)運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等；第二部分是系統(tǒng)配置軟件，包括I/O定義、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)定義、通信方式定義等；第三部分是應(yīng)用軟件，這部分決定RTU的測(cè)控及通信功能。
本系統(tǒng)的Inmarsat-C衛(wèi)星移動(dòng)終端采用歐洲丹麥創(chuàng)可創(chuàng)公司的TT-3022C衛(wèi)星平臺(tái)，Vsat小站采用美國(guó)體斯公司的Vsat TES和Vsat PES5000衛(wèi)星平臺(tái)。
本系統(tǒng)的遙測(cè)站有自報(bào)式和自報(bào)/應(yīng)答兼容兩種，其功能基本上與常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)相同，但與國(guó)內(nèi)普遍采用的遙測(cè)站功能的主要區(qū)別在：它具有現(xiàn)場(chǎng)顯示和固態(tài)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(wǎng)智能化管理等。
三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)水情調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)水情調(diào)度系統(tǒng)，不僅要完成流域內(nèi)水情信息的實(shí)時(shí)采集、處理和洪水預(yù)報(bào)，而且要對(duì)大量的數(shù)據(jù)建庫(kù)，并進(jìn)行計(jì)算分析和數(shù)據(jù)庫(kù)管理(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù))，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)功能。
這樣一個(gè)水情調(diào)度聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能應(yīng)包括：數(shù)據(jù)采集和處理、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及畫(huà)面顯示和打印輸出等。
北江飛來(lái)峽水利樞紐水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和調(diào)度系統(tǒng)的廣州主控中心、飛來(lái)峽分中心和韶關(guān)監(jiān)控站都采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化所為水電行業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一種全新、全分布開(kāi)放式、面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)監(jiān)控H9000系統(tǒng)。
廣州主控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，建立一個(gè)基于目前流行的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、以高速大容量計(jì)算機(jī)組成的局域網(wǎng)系統(tǒng)為主要設(shè)備的電腦信息系統(tǒng)。新建的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以中心服務(wù)器計(jì)算機(jī)(集群)為核心，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，組成一個(gè)由中心服務(wù)器計(jì)算機(jī)(集群)、衛(wèi)星地面站、微波終端站、輔助遙測(cè)主控站、各種工作站、交換器、路由器、集線(xiàn)器和打印機(jī)服務(wù)器所組成的以太網(wǎng)系統(tǒng)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)二級(jí)交換機(jī)，把原北江水情遙測(cè)和調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在—起，組成一個(gè)分層分布式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
飛來(lái)峽分中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)查詢(xún)分析水情信息，進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度作業(yè)，開(kāi)展水庫(kù)正常運(yùn)行和發(fā)電調(diào)度，采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器與飛來(lái)峽水利樞紐電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)二級(jí)交換機(jī)與飛來(lái)峽水利樞紐閘門(mén)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，并與廣州主控中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器、主交換機(jī)、衛(wèi)星小站、微波干線(xiàn)、幀中繼等多種通信手段組成廣域網(wǎng)。
韶關(guān)監(jiān)控站用于及時(shí)掌握上游站點(diǎn)工作狀態(tài)，共享水情信息。通過(guò)衛(wèi)星小站、超短波電臺(tái)、程控?fù)芴?hào)電話(huà)線(xiàn)路，接收上游遙測(cè)站點(diǎn)水情信息、并與廣州主控中心、飛來(lái)峽分中心聯(lián)成廣域網(wǎng)，互通信息。
水情調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能：
1．?dāng)?shù)據(jù)采集和處理
一個(gè)完整的水情調(diào)度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它收集的數(shù)據(jù)除自動(dòng)遙測(cè)的雨量、水位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)外，還包括通過(guò)人工置數(shù)由遙測(cè)系統(tǒng)或其他通信方式提供的流量、流速、水庫(kù)水位和其蓄水量、發(fā)電流量、泄洪流量、閘門(mén)開(kāi)度、機(jī)組出力等其他計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)各子系統(tǒng)采集后進(jìn)行有效性和合理性判斷及格式化處理，并接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心錄入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2．系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)
網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)所管轄的水庫(kù)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其中的一些重要參數(shù)進(jìn)行越限報(bào)警及復(fù)限提示。同時(shí)對(duì)流域降雨分布、河段流量、閘門(mén)狀態(tài)、泄洪量及機(jī)組運(yùn)行情況等制作監(jiān)視畫(huà)面。
3．?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算
對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，包括對(duì)各類(lèi)水情數(shù)據(jù)(雨量、水位等)、水量數(shù)據(jù)(人庫(kù)流量和水量、出庫(kù)流量和水量、機(jī)組耗水、泄洪)，按日、月、年統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。本系統(tǒng)也對(duì)氣象數(shù)據(jù)、發(fā)電量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。所有這些統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果均存人數(shù)據(jù)庫(kù)，供隨時(shí)監(jiān)視和查詢(xún)。
4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理
數(shù)據(jù)庫(kù)管理是系統(tǒng)管理的一個(gè)重要部分。數(shù)據(jù)庫(kù)按其性質(zhì)分類(lèi)，可歸納為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)兩大類(lèi)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)包括遙測(cè)數(shù)據(jù)或應(yīng)用功能軟件的計(jì)算結(jié)果和中間數(shù)據(jù)，應(yīng)能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存放、讀取、修改等功能操作；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)包括歷史性水情、水文和氣象數(shù)據(jù)，應(yīng)能定期將記錄組成歷史文件，并能進(jìn)行存放、調(diào)閱及增刪、轉(zhuǎn)存等操作。
5．遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信
內(nèi)部各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信由網(wǎng)上連接，采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的重要信息(如遙測(cè)數(shù)據(jù)、洪水預(yù)報(bào)結(jié)果及河段、水庫(kù)的水位等)需要上報(bào)上級(jí)單位或與其他相關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外的通信，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)支持多種通信方式，它支持超短波、衛(wèi)星廣域網(wǎng)、局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)、地面微波廣域網(wǎng)及公共X.25分組交換網(wǎng)和程控電話(huà)線(xiàn)路等各種通信方式。
6．人機(jī)界面設(shè)計(jì)及系統(tǒng)自檢和設(shè)備切換
本系統(tǒng)采用開(kāi)放式人機(jī)界面和圖形軟件，直觀(guān)簡(jiǎn)便，方便用戶(hù)。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)內(nèi)包含的子系統(tǒng)都具有自檢和互檢功能，并采用模塊化。對(duì)系統(tǒng)的重要設(shè)備采用冗余配置，并具有軟件、硬件檢測(cè)和切換功能。
四、雨水情分析軟件
北江飛來(lái)峽水利樞紐水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和調(diào)度系統(tǒng)的雨水情分析軟件是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件之一。通過(guò)使用該軟件模塊，及時(shí)掌握整個(gè)流域及各區(qū)分片的實(shí)時(shí)雨水情，準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)未來(lái)洪峰洪量的情況，幫助運(yùn)行人員作出正確調(diào)度決策。
