全套课件 水利工程管理信息技术PPT推荐.pptx
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实践证明，网站就是实现政务公开、架构联系政府与公众的桥梁的最有效方法。
水利信息化是各级政府水利部门实施现代化管理的一个重要工作方向。
二、水利信息化的意义,（四）信息化是实现行业之间资源共享，促进国民经济协调发展的需要一方面，水利部门要向国家和相关行业提供大量的讯情旱情、水量水质、水环境和水工程等信息，从而为国家编制国民经济和社会发展规划服务，特别是为防洪抗早斗争和提供水资源保障服务。
另一方面，水利建设本身也离不开相关行业的信息支持，包括流域区域社会经济信息、生态与环境信息、气候气象信息、地球物理信息、地质灾害信息等。
推进水利信息化，实行水利信息资源的各行业共享，对于实现经济建设有重要意义。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,
（一）地理信息系统地理信息系统是计算机技术、三维技术和遥感技术等综合形成的一种信息化技术，这种技术在水利行业当中应用得最为广泛，在水利工程建设中发挥了重要作用。
地理信息系统当中最重要的功能就是地理坐标，通过地理坐标可以准确地确定水利工程的具体位置，通过这一技术可以获得与水利工程建设相关的各类基础地理信息，比如地形地貌、水系河流、交通、行政区域等。
系统当中的集成功能，使其能够成为水利信息的基础性管理平台，通过相关功能模块和相关专业模块实现水利信息化管理的基本目标。
此外，利用地理信息技术配合使用空间三维技术，能够使水利信息管理的二维转变到立体化的三维展示，使信息浏览更加直观，更加准确和方便。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,
（二）卫星定位系统卫星定位系统实际上是在空间技术、计算机技术等基础上发展而来的一种技术，它的作用就是准确定位。
目前国内使用的卫星定位技术主要有两种，也就是GPS和北斗卫星定位系统，后者是属于我国自主开发的一种卫星定位系统，目前能够应用的领域还非常少，因此从目前来看主要是GPS技术。
而在水利行业当中也要用到卫星定位技术，主要是在一些抗洪抢险、防洪决策等工作当中，需要对险情的位置进行准确的定位，在这一工作当中卫星定位系统发挥了重要作用。
我国从1998年抗洪抢险开始，就在水利行业当中在地理信息系统的基础上配合使用卫星定位系统，取得了不错的效果，一些险情得到及时的发现与排除，避免了灾害的继续扩大。
而现在很多地方在防洪工作当中将GPS定位系统与RS影像、GIS平台等有效连接，实现了灾区与灾情的准确定位。
通过将GPS与网络技术结合起来，能够提高对各类灾害的应急反应速度，使险情能够在最短的时间内排除。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,三、现代信息技术在水利信息化中的应用,（三）遥感技术遥感技术是指从地面到高空各种对地球、天体观测的遥感综合性技术的总称。
遥感技术作为一项比较先进的信息处理技术现在也开始广泛地应用于水利行业当中，遥感技术的出现有效地提高了影响识别精度与数据处理能力，且这种技术的成本相对较低，是水利行业信息化的重要组成部分。
遥感影像的来源一般有很多，美国、法国、日本、印度等遥感技术比较发达的国家都提供不错的遥感影像产品，而我国最近几年遥感技术发展十分迅速，也开始为国内外提供遥感影像产品、航片等等。
在水利行业当中，一些地区也开始购买遥感技术或者影像接受设备，收集影像数据，通过数据分析，确定灾情、险情位置，分析具体的受灾情况、面积和影响等等，还可以分析流域的水土保持情况、河流污染情况等。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,（四）数据库技术数据库技术作为水利信息化技术发展与应用的核心所在，是建设水利信息化的根本。
可以说，水利信息系统的建设与应用，离不开数据库技术的支持。
数据库技术的应用主要包括数据存储与数据管理两大部分。
当前，我国国家级水情数据库基本建设完毕，国家加大对水情监测、降雨信息、历史水情信息等查询与管理力度，而各个省级水情数据库、流域水情数据库建设正在如火如荼地进行。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,对于一些有条件、有技术水平的省市，已经开始尝试建设水情数据库，规范国家级防汛工作数据发展，逐步实行数据入库管理工作。
当前，很多省市也开始涉足国家规范性数据库建设，个别地区应以实际情况为出发点，构建水利灾情的信息管理数据库、防汛指挥系统、防汛决策系统等，实现专业性数据库。
数据库技术的应用与推广，进一步促进信息管理的规范化、标准化，提高信息存储、查询、更新的方便性，为挖掘数据、利用数据奠定基础。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,（五）网络应用技术在信息化时代，计算机网络技术已成为支持我国水利工作发展的基础，在信息采集、处理、传输及共享方面发挥作用。
以当前网络应用的范围来看，应着重建设局域网及广域网。
以网络通讯安全保障来看，又可划分为水利专网及公共网络；
以信息传输的要求来看，又可划分为有线网及无线网。
随着计算机网络技术的发展，为水利信息的交换与共享提供优质条件，发挥重要作用，具有良好的效果。
但是由于逐渐增加了信息量，再加上网络容量的限制，信息传输及交换的速度，往往难以符合实际应用需要。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,另外，由于互联网的系统性、稳定性有所不足，再加上可靠性问题，应引起足够重视，任一环节发生故障，都会对整个网络系统的运行产生影响。
因此，今后应进一步完善网络故障的应急解决方案，确保水利信息化技术的顺利实现。
三、现代信息技术在水利信息化中的应用,将新兴的信息技术应用到水利工程管理中来，不仅可以大幅提升工程管理水平，对传统的水利工程管理模式也有积极的影响。
水利工程管理模式已向自动化、系统化的方向大幅买进，通过建立GPS数据系统来快速、自动监测收集数据，将采集的数据通过网络导入数据库系统，实现存储、查询、共享，再根据管理需要选择CAD进行数据处理、绘制或者使用GIS进行空间分析，为最后的管理决策提供快速可靠地支持。
这种全新的管理模式实现了管理和服务的科学化、现代化，且还可以利用这些技术实现三维全景虚拟显示工程布置，直观反映组成部分在空间上和时间上的相互关系，并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算，实现水利工程动态仿真演示，使得水利工程管理更加灵活全面。
本节小结,一、主要内容1、信息技术、水利信息化的概念；
2、水利信息化的重要性；
3、现代信息技术在水利信息化中的应用；
4、地理信息系统、卫星定位系统、遥感技术、数据库技术和网络应用技术等。
二、学习要求1、掌握信息技术、水利信息化的概念；
2、深入认识水利信息化的重要性；
3、了解现代信息技术在水利信息化中的应用情况。
任务二水情自动测报与洪水预报调度,一、概述,水情自动测报系统是应用传感、遥测、通信、计算机技术进行水情数据采集、报送和处理的系统。
水情数据包括雨量、水位、流量、地下水位、含沙量、水质、土壤墒情等。
水情信息是洪水预报调度工作中数量大、实时性强，并且国家有严格报送制度的基础信息，是预报调度工程运行管理等决策的主要依据。
随着现代通信技术、微电子技术、现代传感技术、计算机及其网络技术、卫星技术等的迅速发展，我国水情自动测报系统已走向成熟。
我国现有的水情自动测报系统基本上都是超短波系统，本讲内容主要介绍超短波系统。
二、水情自动测报系统的任务,建立水情自动测报系统的目的是防洪、兴利和水利调度，其任务是实时收集流域内（或者说目标区域内）的各类水情信息，经过处理后适时作出水情预报（如洪水预报、早情预报、洪灾预报），争取预见期，最大限度地减少以至避免洪水、早灾造成的损失。
最大限度地发挥工程效益，如优化输配水方案，确保水利工程安全，提高水的利用率，在一定条件下，可多蓄水、多发电等。
水情自动测报系统按功能可以分为三大部分:
即数据采集、数据传输和数据处理，如图6-1所示。
图6-1水情自动测报系统的组成,数据采集装置通常为一具有A/D转换接口的传感器，有时装置还具有显示、存储、打印等功能，这些采集装置往往称之为非电量电测仪。
此外还应包括传感器或电测仪的工作环境，如浮子或水位计的测井等。
数据传输包括信道和传输控制装置。
信道包括传输介质和信道机，如有线或无线信道及相应的收发信机。
传输控制装置负责遥测信号的采集控制，传输控制、发送控制以及可接受遥控指令执行命令等。
数据处理在中心站由计算机完成。
通常有两台计算机工作，一台为前置机，一台为主机，完成数据收集，预处理，并根据收集数据的目的作出相应的处理。
如作实时洪水预报，水库防洪发电调度，灌区输配水优化调度等。
此外，完成数据存储、显示、分类、建立数据库等工作。
二、水情自动测报系统的任务,三、水情自动测报系统的组成结构,水情自动测报系统一般由一个中心站，若干个中继站、数个或数十个，甚至上百个各类遥测站组成。
中心站主要负责数据的收集和处理，测站则主要是收集信息并编码发送。
根据系统的规模、作用和要求的不同，中心站和测站的结构也不尽相同。
中心站中心站主要由前置处理机、主机、收发信设备、外围设备及电源等组成。
一个典型中心站的结构如图6-2所示，值得注意的几点是:
一般采用可靠性高、功耗低的工业控制机（或单片机、单板机）作为前置处理机，专管数据的接收、暂存和预处理，以利于提高系统的可靠性和减轻主机负担。
主机一般选用高档微机，除完成本系统数据处理外亦可承担其他任务。
三、水情自动测报系统的组成结构,若当地有几个单位共同使用遥测信息并向上级部门报送信息时，则应组建计算机局域网或设置连机终端，实现数据共享。
中心站的电源应配有蓄电池组，按逆变方式工作的不间断电源（UPS），条件允许还应配有备用发电机，以使前置处理机正常运行，主机能间断工作完成提取和处理数据。
图6-2典型水情遥测中心站结构框图,三、水情自动测报系统的组成结构,2.测站测站主要由传感器、收发信设备、无线水情遥测仪、电源等组成。
典型测站的结构如图6-3所示。
根据测站的重要性和要求的不同及所选用的体制不同，其设备配置是不同的。
遥测站若设在某一管理单位或原水文站，此时要检测的水情参数较多，一般要求就地能显示打印存储。
在这种情况下应采用应答式体制，这时设备配置较多，耗电量较大，对电源要求较高，见图6-3。
若是单一水情参数遥测站（如雨量站或水位站），此时可采用无人值守的自报式测站，这类测站耗电量少，可用太阳能电池供电，这时整个测站设备配置比较简单，如图6-4所示。
测站的收发信装置，接口、调制解调器（modem）、微电脑芯片等可以组装在一起，称为无线水情遥测仪。
图6-3,典型测站结构框图,图6-32安徽省遥测系统雨水情监视,三、水情自动测报系统的组成结构,3.中继站,中继站是遥测站到中心站的中转站。
由于水情自动测报系统一般建在丘陵或高山区，当遥测站到中心站的距离过远或由于高山、树木及高大建筑物的阻挡，通信线路损耗过大，不能满足通信最低要求时，就需要设中继站。
中继站主要由太阳能电池板、蓄电池、天馈线、中继机、双工电台等单元组成。
主要负责信号的接收与转发。
图6-4自报式测站结构框图,四、水情自动测报系统的组建及运行管理,组建水情自动测报系统应严格按照水文自动测报系统规范（SL61-94）执行，这里仅强调以下几点：
（一）资料收集本系统范围内的水情资料（如雨量、水位、土壤湿度、渠道、河流、建筑物等）既要全，又要有代表性。
本系统范围内及周围地区的无线电通信资料，这是选择无线通信的频段，频点及工作方式的需要。
（二）站网论证站网论证对确定系统规模至关重要，站网论证主要是选择最佳的站网分布密度及其位置。
图6-32雨水情自动监视,图6-32蒸发量自动监视,图6-32地下水位自动监视,图6-32土壤墒情自动监视,四、水情自动测报系统的组建及运行管理,（三）通信网的设计水情自动测报系统是一个自动采集水情数据、自动处理及预报的自动化系统，工作条件地理环境都比较差，因此对通信电路的设计有很高的要求。
其信道技术指标必须满足:
信道传输误码率，超短波信道;
系统畅通率大于90%两个条件。
同时，电路设计要根据国家无线电管理委员会有关规定及用户调研结果，选用合适的工作频率及工作方式，并根据现场查勘图进行设计、现场电测和电路设计来确定整个系统最佳组网方案。
四、水情自动测报系统的组建及运行管理,（四）体制选择如前所述，国内外水情自动测报系统的工作体制有自报式、应答式、自报与应答兼容式和混合式等4种。
对于不同的规模系统和使用要求，应选择与之相适应的工作体制，不应只追求功能多，要充分考虑系统供电、维护及可靠性等多种因素。
（五）土建土建的设计和施工质量如何也直接影响到系统的可靠性。
土建工程包括中心站机房、中继站、测站、铁塔、避雷针、接地网、电源等，其中最值得注意的是接地网施工和电源安装。
（六）运行管理为使系统长期稳定运行，必须要加强管理。
其中主要是健全管理制度，加强技术培训和工作责任心教育等。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,
（一）概述该水库位于淮河支流淠河东源上，与上游水库构成梯级水库，流域面积1840km2，流域内地形为山区，形状呈扇形，地势南高北低。
流域平均高程为715m。
多年平均降雨量1540mm，年来水16亿m3。
系统规模为2：
2：
13，即系统由2个中心站，2个中继站和13个遥测站组成。
支持水情自动测报系统的自联网，并通过本地区四水库联网系统，将本系统采集的数据传输到安徽省防办。
系统采用超短波无线通信方式组网，预留有线信道接口，可连接有线信道。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,
（二）水文组网该水库水情自动测报系统由2个分中心站（位于两梯级水库的水库管理处）,2个互为备份的中继站、13个遥测站构成。
其中，7个测站为单雨量站、2个测站为水位雨量站、4个测站为单水位站。
组网示意图如图6-1所示。
在本系统组网设计中，每个测站的RTU均可以兼作中继站，每个遥测站信息可以通过两个不同的路由传送到中心站。
（三）设备选型遥测站数据终端机（RTU）、中心控制终端（即前置机FIU）、通信电台选用Motorola公司产品，水位、雨量传感器选用南京水利水文自动化研究所等知名厂商的产品，太阳能电源选用宁波太阳能光板，免维护蓄电池选用合资企业产品。
（四）通信设计系统采用超短波频点227.95MHz进行通讯组网。
图6-1佛子岭、磨子潭水库水文自动测报系统组网图,五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,本系统的通信组网有两个特点:
两个分中心，两个中继站互为冗余热备份。
两个分中心接收的是相同遥测站且是相同中继站转发的数据。
解决双中继热备份，避免同频干扰和数据传输碰撞，是本系统通信设计关键。
本系统采用在遥测站发送的数据中包含通信路由和发送目的地，中心站接收到数据后给予确认，这样有效地保证了遥测站的数据通过指定的中继站发送到指定的分中心。
由于有了确认信号，遥测站就能知道数据是否正确地发送到指定目的地，因此也就知道何时需要启用备用中继站。
中继站即使不需要转发数据，每天也向中心站报送平安报以表示设备工作正常。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,系统通信流向如下：
佛库坝上、佛库坝下、佛子岭、白莲崖、上土寺、太阳遥测站的数据只发送到佛子岭水库中心站，其他各遥测站均分别发送到佛子岭水库中心站和磨子潭水库中心站。
为了避免碰撞，应尽量减少数据发送频度。
具体做法是：
雨量采用0.5mm采集存储，达到1mm时发送0.5mm增量过程数据。
通常情况下，备用中继站不转发数据；
只有在主中继站出现故障的情况下，备用中继站才开始转发数据，这样可以有效地减少数据量，避免碰撞。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,（五）系统联网为了充分利用已建和在建水情自动测报系统资源，本系统的水文数据接入六安水情分中心，并同时传输到安徽省水情中心（省防）。
通过坝址中继站将信息传至六安水情分中心，六安可实时监控、检索、处理、转发信息；
进入水情传输网，省水情中心、淮委及国家防办能实时获取水库水雨情信息，达到信息共享；
实现水库实时联机预报调度；
实时信息15min内到省水情中心。
系统联网示意图如图6-2所示，图中虚线所示为备用通信路由。
图6-2佛梅响磨水文自动测报系统联组网图,五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,（六）遥测站本系统中遥测站有水位雨量站、单雨量站和单水位站三种类型，测量参数有水位、雨量。
遥测站的主设备为RTU和收发信机，遥测站实例图如下，组成框图如图6-3。
遥测站主要功能有:
当水位在规定时间间隔（6min）内变化1cm或雨量变化1mm时自动发送信息给中心站及分中心站。
本次发送失败，下次发送的同时补发上次未发送成功的数据。
不管采用何种量级发送都发送采集的所有增量（水位1cm、雨量0.5mm）过程数据。
定时自报:
无雨或水位不变时，每日必须采集报告5次（8时、14时、20时、0时、2时）数据和本站电池电压，以报告设备工作状况和收集资料。
终端机（RTU）MOSCAD-M,通信电台,避雷器、天馈线,雨量计,太阳能板充电控制器,蓄电池,串行水位计1,串行水位计1,并行水位计,Motorola产品,图6-3遥测站组成框图,五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,具有定时掉电功能。
具有数据在站存储功能，配备后备电池保证数据不丢失，用于水文数据整编。
具有通讯路由自动选择功能。
具有数据向多个目的地传送功能。
具有主用、备用信道自动切换功能。
通讯信道侦听功能，当信道忙时，自动延时发送。
具有现场设置站号和数据发送量级功能。
具有人工置数功能。
可以根据需要随时设置为中继站。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,（七）中继站中继站中的中继机与遥测站RTU完全相同，与遥测站可以互换。
如果相邻遥测站之间可以通讯，则其中任何一个遥测站设备可以直接改为中继站兼遥测站，实现通讯路由的自动选择。
中继站的组成框图见图6-4。
双中继（多云尖中继、多云寺中继）冗余热备份的实现:
在MOSCAD一M中配置一个网络通信配置文件（networkconfig），对主中继站和备份中继站进行定义，将两条通信路由（可以很多）写入该文件，在系统调试时，将此文件下载到RTU内，双中继冗余热备份即告成功。
本系统各站（遥测站和中继站）每天都向中心站传输5次电源电压，这样可随时知道遥测站设备及电源是否运行正常，同时也了解了两个中继站的运行状态。
终端机（RTU）MOSCAD-M,通信电台,避雷器、天馈线,太阳能板充电控制器,蓄电池,串行水位计1,串行水位计1,并行水位计,Motorola产品,雨量计,图6-4中继站组成框图,五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,中继站主要功能有:
数据转发:
既可以集合转发，又可以通信链路方式转发命令和有关遥测站数据。
状态报告:
每日必须采集报告5次（8时、14时、20时、0时、2时）本站电池电压。
具有遥测站功能，可以接入水位、雨量、流量等传感器，测量相应水文参数。
可以实现信道自动切换，当主信道故障时，自动启用备用信道向中心站传输数据。
遥测站具有限时通话功能，限于系统维护或汛期通话需要时使用，设置成通话功能后，可以自动返回数据通信功能。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,（八）中心站中心站设在佛子岭和磨子潭水库管理处，硬件设备主要为前置通信控制机FIU（中心控制终端CTU（也是RTU,与遥测站RTU相同）、值班机、调度计算机（主机）、收发信机、避雷器、天馈线以及电源等。
中心站的组成框图见图6-5。
中心站采用双机冗余工作方式，即中心站值班机处于长期值守状态，主机通常用于数据处理、报表图形显示、打印和联机洪水预报。
值班机既可单独运行，也可以和主机并行联机运行。
中心站按照国家防汛指挥系统设计大纲要求建立标准水情数据库（MSSQLserver数据库），通过计算机局域网或计算机广域网方便快捷地进行数据的近远程查询、传输，实现数据资源共享。
图6-5中心站组成框图,前置机（FIU）MOSCAD-M,通信电台,避雷器、天馈线,交流充电控制器,蓄电池,值班机（服务器）,主机,Motorola产品,UPS电源,2级避雷器稳压电源,数据库,220V,AC,五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,中心站主要功能有:
随时或定时召测各遥测站雨水情数据，实现全区时钟同步。
把遥测信息形成原始数据文件存储，报文分解、检错、分类处理以及向本地和远地定时装载数据库（或数据文件）。
完成一次所属全部遥测站所有水文参数的收集、数据处理、传输、入库时间不超过8min,数据转发不超过15min.可以随意增减测站的数量以及修改测站特征参数，修改工作将通过密码控制由有关管理人员进行操作，实现系统数据管理功能。
具有水文资料整编数据提取功能，满足资料整编需求。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,中心站主要功能有:
通过计算机处理，显示打印各类报表及过程线，图形显示各类水情信息等。
可以按照水情拍报段次并且匹配人工置数生成五位码水情报文，以自动或手动方式通过分中心局域网向上级防汛部门传送。
可以将实时遥测数据通过计算机广域网传送给省水情中心和其他防汛部门。
计算机洪水预报调度功能。
五、安徽省某大型水库水情自动测报系统简介,（九）电源及防雷1.中心站电源中心站是系统数据收集传输的核心，由于其在系统中的重要性，设计交流电源的抗干扰和电源防雷，在交流电源输入端加二级避雷器和交流净化稳压滤波电源设备；
中心站配置1台在线式3样KVAUPS，后备时间为8h。
电源防雷采用两级不同泄放电流的单相避雷器，对中心站总电源进行防雷。
为保证连续接收遥测数据，中心站FIU除了通过UPS供电外，另外再配置15
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