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1、国家防汛抗旱指挥系统二期工程水情信息采集系统设计要求水利部水利信息中心二一一年七月审定： 辛立勤审核： 吴礼福 刘志雨编写： 吴礼福 成建国 赵 凯 王金星 耿丁蕤 孙洪林 王爱莉目 录一、综述11.1 设计范围和任务11.2 设计依据11.3 设计原则21.4 设计总体要求31.5 设计控制经费4二、水文测验设施设备52.1 设计目标和内容52.1.1 设计目标52.1.2 设计内容62.2 技术要求72.2.2 雨量观测项目72.2.3 水位观测项目92.3 水文测验关键设备112.3.1 雨量、水位观测关键设备112.3.2 记录仪器固态存储17三、水情报汛通信设计183.1 设计目标和
2、原则183.1.1 设计目标183.1.2 设计原则183.2 设计采用的关键技术193.3 报汛通信网的设计193.3.1 结构设计203.3.2 功能设计和技术要求213.3.3 工作体制和信息传输协议243.3.4 通信方式和数据传输方式253.3.5 通信信道设计253.3.6 几种信道的混合报汛通信网363.3.7 已建水文自动测报系统信息的入网373.3.8 系统的可靠性38四、水情分中心系统集成设计414.1 水情分中心的任务414.2 水情分中心系统的界面划分414.3 水情分中心系统集成设计414.3.1 系统集成拓扑结构414.3.2 系统集成设备配置44一、综述本设计要求
3、是在国家防汛抗旱指挥系统一期工程水情分中心初步设计指导书的基础上，结合二期工程建设的内容进行了局部修改。1.1 设计范围和任务二期工程建设的目标之一是：在一期工程建设的基础上，建成覆盖全国中央报汛站的水情信息采集系统。水情信息采集系统主要包括中央报汛站建设和水情分中心建设。中央报汛站是国家防汛抗旱指挥系统水雨情信息采集的最基本单元，水情分中心是国家防汛抗旱指挥系统水雨情信息接收、处理、分发、上报的基本单位；也是目前水利信息网络系统最基层的网络节点，所有的实时水情信息都是从水情分中心进入水利信息网络系统实现网络传输的，水情信息采集系统的建设至关重要。二期工程水情信息采集系统的建设范围是：完成覆盖
4、各流域机构、各省（自治区、直辖市）及新疆生产建设兵团的157个水情分中心和相应933个中央报汛站的采集设备、报汛站与水情分中心的信息传输通信信道以及水情分中心的信息管理和接入骨干网的网络设施建设。目前二期工程水情信息采集系统的具体设计内容为： 3个流域机构、27个省（自治区、直辖市）及新疆生产建设兵团的157个水情分中心及933个中央报汛站更新改造的设计。具体包括755个雨量观测项目、624个水位观测项目的设施设备更新改造；933个中央报汛站水情报汛通信设施设备建设以及157个水情分中心系统集成设计。1.2 设计依据（1）国家发展和改革委员会关于审批国家防汛抗旱指挥系统二期工程可行性研究报告的
5、批复文件（2）国家防汛抗旱指挥系统二期工程可行性研究报告（3）国家防汛抗旱指挥系统二期工程初步设计大纲1.3 设计原则水情信息采集系统设计应遵循以下几个主要原则：（1）统一规划、统一标准水情信息采集系统建设涉及水文测验、水文报汛、通信、计算机网络等多个领域，并且信息采集、通信、计算机及网络等技术和应用水平发展很快，为便于系统的扩展、升级和优化，系统设计坚持统一规划、统一标准的原则很重要，它也是系统建设能否成功的关键。（2）先进实用、高效可靠中央报汛站是国家防汛抗旱指挥系统的信息采集的重要节点、信息源，然而报汛站的水情信息采集、报汛通信环境条件恶劣。因此所采用的技术、设备在注重先进性的同时，还应
6、充分考虑系统的实用、高效、可靠。（3）多方案比选水情信息采集系统建设在水情信息自动采集，报汛通信网组网方式双信道选择、分中心系统集成等环节要从先进性、实用性、可靠性、经济性和运行维护管理等方面进行多方案综合比选。（4）充分利用和整合现有资源水情信息采集系统设计要做好水雨情信息自动采集、固态存储，报汛通信组网的信道资源、分中心系统集成设备设施等环节的需求分析和现状分析，充分利用和整合各种资源，优化设计方案。（5）突出重点水情信息采集系统建设的经费很有限，不能完全满足所有报汛站水文测验、报汛设备设施更新改造的所有要求，水文站流量测验、水位井土建和水文站站房土建等项目的经费基本上属补贴性质，因此在设
7、计中一定要从实际出发，突出重点，优先解决水情信息自动测报工作中的薄弱环节。1.4 设计总体要求根据水情信息采集系统设计的主要原则，水情信息采集系统设计的总体要求如下：（1）设计深度要求达到招标设计深度。以水情分中心为基本单位，在水情信息自动采集、报汛，分中心系统集成等环节进行需求分析和现状分析的基础上，对报汛站的水文测验、报汛通信的设施设备进行逐站的更新改造设计和水情分中心的系统集成设计；在对逐站现有各种通信资源和潜在通信资源调查分析的基础上进行水情报汛双信道的选择和通信组网设计，逐站进行现场查勘和组网信道资源的电路测试，并提出信道的初步评估报告。（2）技术标准水情信息采集系统设计应遵循下列技
8、术标准：降水量观测规范SL21-90水位观测标准GBJ138-90河流流量测验规范GB50179-93水文基础设施建设及技术装备标准SL276-2002水文自动测报系统规范SL61-2003水文情报预报规范SL250-2000计算机场地技术条件GB2887-89计算机机房用活动地板技术条件GB6650初步设计报告的编制规则和分类详见国家防汛抗旱指挥系统二期工程技术文档分类与编制规则。1.5 设计控制经费由于受投资规模的限制，国家防汛抗旱指挥系统二期工程用于水情信息采集系统建设的投资与实际需求还存在较大差距，因此，水情信息采集系统建设的概算只能按控制指标进行。对建设涉及的水位井、站房改建等土建费
9、用、水文测验设施设备和报汛通信网设施设备超出控制指标的费用、地方报汛站建设所需费用，需要各有关部门通过其他经费渠道来解决。在中央报汛站水文测验、报汛设施设备更新改造和报汛通信网建设以及水情分中心系统集成建设的标准不降低的前提下，建设经费可以在本分中心的建设范围内进行适当调整。二期工程水情信息采集系统初步设计的控制经费如下：（1）水文测验设施设备控制经费雨量项目：1.64万元/站水位项目：3.31万元/站（2）报汛通信网设施设备控制经费中央报汛站：4万元/站（3）水情分中心系统集成控制经费分中心系统集成费用：45万元/套每个水情分中心配备备份通信设备1套，4万元。各类控制经费的预算内容参见国家防
10、汛抗旱指挥系统二期工程可行性研究报告。二、水文测验设施设备水情信息主要包括雨量、水（潮）位、流量、含沙量，水库进出流量、蓄水量，闸门开启度和下泄流量等，它是制定防洪对策、合理调度洪水和防洪抢险的重要依据；准确、及时、可靠的水情信息是取得防汛抗旱胜利的重要保证；因此，水文测验设施设备的建设是水情信息采集系统建设的重要内容。水文测验设施设备设计是水情信息采集系统设计的第一个环节。2.1 设计目标和内容2.1.1 设计目标水文测验设施设备更新改造设计的目标是应用先进的现代科学技术和设备，使中央报汛站实现以下目标：（1）测验能力有较大提高。能接近或达到相当于设站以来最大洪水或堤防防御标准的水平；在发生
11、超标准洪水或意外事件的情况下，有应急测验措施。（2）测验设施设备更加实用、可靠、先进，不仅符合我国国情，而且适合不同河流的水情特点和测站洪水特性。（3）水情信息的采集手段明显改善，普及水文数据自动采集、固态存储和信息的数字化，以适应计算机技术和现代通信技术的要求。（4）进一步推进水文测验方法的改革，通过巡测，弥补常规报汛站点的不足，扩大资料的收集面，为防汛抗旱提供更加丰富的水情信息。2.1.1.1 雨量观测项目雨量观测设计，应实现雨量信息自动采集、固态存储；雨量观测数据传输至测站站房，记录仪器与站房距离较远时，应实现向站房的近距离有线、无线传输，为雨量数据自动传输创造条件。2.1.1.2 水位
12、观测项目水位观测设计，应实现水位信息自动采集、固态存储；水位观测数据传输至测站站房，记录仪器与站房距离较远或有多处观测断面，也应实现向站房的近距离有线、无线传输，为水位数据自动传输创造条件。2.1.2 设计内容2.1.2.1 雨量观测项目按照设计目标，雨量观测项目的设计主要包括以下内容：（1）将人工观测雨量筒和虹吸式雨量计全部更新为翻斗式雨量计；（2）所有雨量观测站全部实现记录仪器的固态存储，与水位固态存储应尽量共享；（3）按降水量观测规范要求，在有条件的测站新建雨量观测场；对已建的雨量观测场进行改造，改造内容包括场地平整、建设雨量观测道路、更新和维修栅栏;（4）对雨量观测仪器放置屋顶的测站，
13、迁移到雨量观测场内；不具备建雨量观测场条件的测站，可建杆式雨量计；（5）对观测仪器距站房距离较远的测站，应实现以有线或无线方式向站房的近距离传输；（6）敷设有线传输线管道。2.1.2.2 水位观测项目按照设计目标，水位观测项目的设计主要包括以下内容：（1）适宜新建水位自记井的测站，应新建水位自记井；（2）对已建的水位自记井可进行维修，维修项目可包括：井身、进水管、沉沙池、栈桥、拦污栅、观测道路等；（3）对有水位自记井的测站配备浮子式水位计；不能建设水位自记井的测站，视水情特点配备压力式（气泡式、压阻式）、非接触式（超声波、雷达、激光）等形式的自记水位计；（4）所有水位观测项目全部实现记录仪器的
14、固态存储，与雨量固态存储应尽量共享；（5）对有多处观测断面或观测仪器距站房距离较远的测站，解决观测点至站房之间的可靠传输。解决方案包括无线传输和有线传输；（6）敷设有线传输线或水位计感压管等管道。2.2 技术要求2.2.2 雨量观测项目雨量观测设计主要对雨量观测场地建设、杆式雨量计设施建设、雨量传感器、观测场与站房间的可靠传输四个方面作出具体要求：（1）雨量观测场地无论改造或新建雨量观测场，均按下列要求进行：观测场的面积应满足设置一台雨量计为44m2，两台为46 m2，有其它观测项目的可设置为1212m2。四周栅栏高度为1.21.5m，疏密以不阻滞空气流通又能削弱通过观测场的风力和不产生雪堆为
15、度。雨量计与建筑物、树木等障碍物的水平距离为障碍物高度的两倍，特殊情况下不得小于障碍物与雨量计器口高差的两倍。山区观测场不宜设在陡坡或峡谷内，尽量选在平坦场地上，使雨量计器口至山顶的仰角不大于30。对已建的雨量观测场进行改造，改造内容包括场地平整、建设雨量观测道路、更新和维修栅栏。（2）杆式雨量计中央报汛站雨量观测只能采用雨量观测场或杆式观测，不应采用将雨量观测仪器放置屋顶的方式。现有雨量观测仪器放置屋顶的中央报汛站，按上述要求新建雨量观测场，将雨量观测仪器放置雨量观测场内；不具备新建雨量观测场条件的测站，应改建杆式雨量计。杆式雨量计建设时应注意以下几个问题：杆位应选择在当地雨期常年盛行风向过障碍物的避风区，与障碍物的水
