水情测报遥测站维护手册224教材课件

2024/7/41水情系统测报系统遥测站维护手册水情系统测报系统遥测站维护手册2024/7/42水情系统总体介绍大渡河流域水情自动测报系统是大渡河上覆盖从双江口至铜街子所有电站的水情信息自动采集、数据自动处理、为已建电站提供水情预报服务、为在建工程提供施工水情报汛和水情预测预报服务的一套综合应用系统。系统主要由中心站和遥测水文（位）、雨量站组成。系统的主要任务是实现流域水情信息的自动采集、传输与处理；满足流域梯级水电站不同预见期的水情预报要求；满足流域在建水电工程防洪度汛的安全需要；为流域梯级水电站联合优化经济调度提供准确的水情信息；为流域干流水电开发积累历史水文资料等。大渡河流域水情自动测报系统于2008年4月9日开始安装各个遥测站设备，2008年4月28日完成大部分遥测站的安装调试工作。2009年6月初各遥测站投入试运行。2011年对原瀑布沟电站建设期建设的35个遥测站进行了技术改造。现共有中心站1个，遥测站79个，31个水文站及48个雨量站，其中有8个为坝区站。2024/7/43数据采集存储：遥测站定时采集水位、雨量数据并存储。水位数据为无条件存储，雨量数据为采集周期内有雨存储，无雨不存储。采集周期设为5分钟。定时自报：遥测站根据设置的定时段次（目前设置为24段次）向中心站发送当前的水位、雨量数据，同时包括测站站号、时间、电池电压等参数。另有平安报功能，设置为每日一次。如雨量站一天之内没有降雨，也会在次日8日发送平安报。自动加报：在数据采集周期内水位或降雨变幅超过设定值，自动向中心站发送加报数据，雨量加报设为1mm，水位加报一般设为5cm，在使用稳定交流电源的坝上、下站，水位加报值设为0cm，即5分钟上送数据。数据发送：数据发送采用北斗卫星与GSM信道同时发送的机制。应答查询：可随时响应中心站GSM的查询命令，按接收到的指令报送实时数据和批量数据。遥测站主要功能2024/7/44遥测站设备配置遥测站以遥测终端（YAC9900）为核心，配置北斗卫星（YDD-3-01）、GSM短信模块作为通信装置，配置蓄电池（LC-X12100/65）、太阳能板（Model.NL-42/30W）、充电控制器（Solsum6.6C）、充电机、UPS电源作为供电装置，根据站类配置水位传感器（浮子式，气泡式，压力式，超声波式），雨量传感器（JDZ05-0.5mm）作为数据采集装置。遥测站的数据采集器、通信装置安装于机箱内，便于遥测站设备的安装和管理。2024/7/45电源设备数据采集设备通信传输设备控制主机遥测站组成2024/7/46遥测站逻辑接线图数据采集器数据采集器充电控制器蓄电池12V北斗卫星通信单元太阳能电池板雨量计卫星天线RS232口2开关量口RS232口1水位传感器人工置数装置控制主机控制主机充电控制器充电控制器蓄电池12V蓄电池12V北斗卫星通信单元北斗卫星通信单元GSM单元太阳能电池板太阳能电池板雨量计雨量计卫星天线天线RS232口2开关量口RS232口1水位传感器水位传感器人工置数装置2024/7/47供电部分是整个遥测设备工作的基础。大部分遥测站采用太阳能电池板对蓄电池充电，再以蓄电池对设备供电。主要设备包括太阳能电池板及支架一套、充电控制器一个、蓄电池一个。充电控制器可防止太阳能电池板对蓄电池过充，但不能防止蓄电池过放。在供电条件较好的坝上、坝下站则采用交流充电机对蓄电池进行充电的方式。电源设备20-24V电流12-14V电流12-14V电流2024/7/48l太阳能板功能是将阳光转化成电能。遥测站使用型号为Model.NL-42/30W，输出电压20-24V,输出 电流2A,输出功率42W。安装太阳能板时需要注意方位角为南偏西10 度，仰角约为45 度。电源设备太阳能板注意安装角度2024/7/49l充电控制器功能是控制充电电流，蓄电池充满时切断充电电流，当电量不足 时继续向其充电。遥测站使用的型号为Solsum6.6C，输出电压为12-14V。电源设备3从太阳能板输入20-24v电压输出12-14V至蓄电池电池电量显示灯充电控制器2024/7/410l巡检标准电源部分l 太阳能板外观检查：检查太阳能板及其支架的完整性。太阳能板表面是否洁净，是否有热斑。l将太阳能板与充电控制器断开，测试空载电压、及空载电流。在太阳充分照射时，太阳能板的 空载电压应为20左右，空载电流为2A左右。l交流充电机测试：检查充电的输入输出电压是否正常。l充电控制器测试：充电控制器的指示是否正常。2024/7/411l 蓄电池负责将太阳能板采集到的电能存储起来，并向测站其他设备供电。输出电压12V，容量为100AH。遥测站使用型号为LC-X1265。电源设备蓄电池2024/7/412l巡检标准6电源部分l 外观检查：检查电池及电池盖外观是否正常，电池是否有漏液。电池上是否有覆盖物。l电压测试：使用万用表，将太阳能板充电回路断开，测量蓄电池电压。正常值应当在12V以上。2024/7/413常见故障电源部分 太阳能板通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。其结果使太阳能板组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。太阳能板中某些电池单片本身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。2024/7/414l热斑效应图电源部分 2024/7/415雨量筒用于观测降雨量，同时将降雨量转换成开关信息输出，以满足信息传输、处理的需要。遥测站使用型号为JDZ05-0.5 测量精度0.5mm,15.7ml。数据采集装置承雨器翻斗磁感应器雨量筒外观2024/7/416 设备构成l雨量筒由承雨器、翻斗部件组成。承雨器用于承接雨水，固定于外筒上部，与外筒成为一体，为防止杂物进入承雨器阻塞水道，底部装有防虫网。l翻斗起计量作用，降雨从承雨器流入翻斗，当翻斗居上一侧斗室积累到一定水量时，翻斗翻转，固定在支架的感应器收到磁激励，便产生一次通断信号。数据采集设备2024/7/417巡检标准l雨量筒外观检查，包括检查雨量筒外部是否有损坏，集雨漏斗是否堵塞。附属的信号电缆是否完整。雨量筒上方是否有影响集雨的遮蔽物。l 采用人工倒水的方式，测试翻斗是否能正常翻动，同时使用测试软件查看主板是否能正确计数。数据采集设备2024/7/418常见故障l雨量桶的防虫网开孔较小，导致易被杂物堵塞，所以建议每次到达站点时都进行清洗。l雨量筒至控制主机的连接线被老鼠咬断，导致主机无法收到雨量筒信号。l 磁感应器使用频繁，易损坏。如发现雨量桶在翻斗动作后雨量计数仍无变化，可将万用表设置为“通断”档位，再将表笔接在感应器两头，正常的话会产生电流，使万用表放出”滴滴”声，则感应器正常。反之则需要更换。数据采集设备2024/7/419水位计是用来测定河流水位值的仪器。安装在水文站及坝上、坝下站，对水位进行测量。根据不同的安装条件及河流特性选用不同的水位计。本系统所采用的雨量计主要包括浮子式水位计、压力式水位计、气泡式水位计，雷达式水位计。数据采集设备1、浮子式水位计利用浮子跟踪水位升降，以机械方式直接传动记录。用浮子式水位计需有测井设备，适合岸坡稳定，水位变化不大的河段。重锤浮子2024/7/4202、压力式水位计根据压力与水深成正比关系的静水压力原理，运用压敏元件做传感器的水位计。当传感器固定在水下某一测点时，该测点以上水柱压力高度加上该点高程，即可间接测出水位。该型号水位计适用于不便建设测井的地区。数据采集设备传感器2024/7/4213、气泡式水位计水位计将空气通过空气过滤器过滤、净化后，气泵将空气经单向阀压入储气罐中，储气罐中的气体分两路分别向压力控制单元中的压力传感器和通入水下的通气管中输送，当气泵停止吹气时，单向阀闭合，水下通气管口被气体封住。从而形成了一个密闭的连接压力传感器和水下通气管口的空腔。根据压力传递原理可知，在通气管道内的气体达到动态平衡时，水下通气管口所承受的压力经过通气管传递到压力控制单元的压力传感器上，所以，水下通气管口的压力和压力控制单元的压力传感器所承受的压力相等，用此压力值减去大气压力值，即可得到水头的净压值，从而便可得出测量水位值。数据采集设备2024/7/422气泡式水位计测量精度高，免气瓶，免测井，免维护，抗振动，寿命长，特别适用于流动水体。数据采集设备2024/7/423雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号，发射波在水面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。发射及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离，传送至终端显示器进行显示、报警、操作等。数据采集设备探头2024/7/424l浮子式水位计：应当检查钢绳、浮子、重锤等是否正常。使用测试软件读取水位，手动拨动码盘，看是否变化一致。每次巡检应当读取不少于3次。数据采集设备l气泡式水位计：检查气管是否破裂，水位读数是否与人工观察一致。l压力式水位计检查：利用测试软件读取水位，水位读数是否与人工观察一致。每次巡检应当读取不少于3次。l雷达式水位计检查：检查雷达探头是否与水平面平行。使用测试软件读取水位并确保与人工观察一致。每次巡检应当读取不少于3次。巡检标准2024/7/425常见故障l使用浮子式水位计的水位站出现水位变化与实际水位涨落方向相反的现象，这是因为浮子与重锤方向装反导致的，调整后即可正常。l使用浮子式水位计的水位站出现水位读数与码盘不一致的现象，这是水位计内部机械结构损坏导致的，更换水位计后正常。l使用雷达式水位计的水位站出现无法测量水位的现象，到达现场后发现因探头固定不牢被风吹歪，重新调整后正常。数据采集设备2024/7/426通信传输设备l水文遥测站发送数据时优先选择北斗卫星通信信道，若传输失败，再转向GSM信道重新传输数据。遥测站通信过程如下：遥测站首先通过北斗卫星信道发送数据，若一段时间内不能成功收到中心站的通波则转向GSM信道传输数据。GSM信道具有双向通信的功能，即遥测站通过GSM信道既可以上传数据，亦响应中心站召测遥测站读取与设置运行参数和遥测站历史数据的命令。通信信道2024/7/427通信传输设备北斗卫星信道北斗卫星通信信道包括北斗卫星终端及通信卡、卫星馈线、卫星天线及支架。卫星终端卫星天线支架2024/7/428通信传输设备卫星终端接口图通道 通道发射电源电源开关PDA插座电源天线插头串口1串口22024/7/429 PDA插座：与PDA相连接，完成各种人机接口。通道：在波段登录状态指示灯，正常情况下终端上电大约半分钟后亮起。通道：在波段登录状态指示灯，正常情况下终端上电大约半分钟后亮起。发射：发信指示灯，每发送一个数据包闪烁一下。电源：电源指示灯，用户机在通电状态即亮起。通信传输设备卫星终端接口介绍2024/7/430通信传输设备GSM模块GSM天线GSM信道GSM通信信道包括GSM Modem及GSM SIM卡、GSM天线2024/7/431通信传输设备GSM modem通电后右下角指示灯长亮红灯，正常工作时指示灯间歇闪烁光，有电话拨打是指示灯闪动频率变快。GSM信道工作指示灯2024/7/432通信传输设备（1 1）使用卫星终端的测试软件进行数据的自发自收测试。（2）断开GSM Modem的电源，只使用北斗卫星进行数据加报。（3）恢复GSM Modem电源进行GSM数据加报测试。(4)进行远方招测，测试GSM的招测功能是否正常巡检标准2024/7/433卫星终端测试软件可以通过电脑直接控制终端，进行卫星定位、通信测试等操作。可以使用它控制卫星终端发送接收信息，从而判断卫星信道的通畅与否。通信传输设备卫星终端测试软件介绍2024/7/434（1）先找到控制主机的电源板的卫星电源控制口：JJ1，把跳针从上面2个接点移动至下面2个接点，这样可让卫星终端保持通电的状态。通信传输设备卫星终端测试软件使用步骤satepower3powerYAC9900电源板powerctr1powerctr2PP2JJ12024/7/435（2）用串口线将测试电脑与卫星终端后的“串口2”连接。通信传输设备卫星终端测试软件介绍电源天线插头串口1串口22024/7/436通信传输设备卫星终端测试软件的使用（3）点击维护电脑上的软件图标，打开测试软件。2024/7/437通信传输设备卫星终端测试软件的使用（4）点击测试软件的“打开串口”按钮，“串口号”根据计算机配置来定，其余项按下图所示来配置。2024/7/438（5）点击“定位”按钮，进行卫星终端定位。通信传输设备卫星终端测试软件介绍2024/7/439（6）点击“通信测试”按钮进行卫星终端的自发自收测试。注意“通信地址”是需要测试的终端的编号，其余设置参照下图来配置。通信传输设备卫星终端测试软件介绍2024/7/440一些GSM Modem在刚出厂时未做数据配置，我们需要对其进行必要的配置方可正常使用。通信传输设备GSMModem配置方法2024/7/441（1）打开电脑上的“超级终端”软件，新建连接：通信传输设备GSMModem配置步骤2024/7/442（2）根据电脑实际配置选择串口号：通信传输设备GSMModem配置步骤2024/7/443（3）根据下图配置串口数据：通信传输设备GSMModem配置步骤2024/7/444（4）点击“文件”菜单，选择“属性”项，再选择“设置”项中的“ASCII码设置”项，把这一项中的空格都打上“”。注意若不做此项操作接下来的输入字符无法显示。通信传输设备GSMModem配置步骤2024/7/445（5）输入以下命令：(注意字母均为大写)。输入完成后该Modem配置完成。通信传输设备GSMModem配置步骤AT+CSMP=17,167,0,240按回车AT+CNMI=2,1,0,0,0按回车AT+CMGF=1按回车AT+ICF=3,4按回车AT+IFC=0,0按回车AT+CSAS按回车AT&W按回车2024/7/446输入以下命令：(注意字母均为大写)。输入完成该Modem直接向手机发送短信通信传输设备GSMModem向手机发送短信命令AT+CMGS=手机号 发送内容按下“Ctrl+z”键后开始发送2024/7/447可以用手机向GSM Modem发送短信来单独测试GSM Modem。短信命令如下：通信传输设备GSMModem手机招测命令99990G 08 读取遥测站站号99990G 02 读取遥测站雨量2024/7/448常见故障l测站的卫星无法锁定信道，需要先将卫星卡拔出对卡的金属部分进行打磨处理，再采用替换法逐一测定是否是卫星终端、卫星天线、卫星馈线三个主要组成部分故障。l测站的GSM号码无法拨通，一般情况GSM Modem的电源灯有规律的闪烁属于正常，如果长亮则模块属于死机状态，需要重启GSM Modem。l测站的GSM无法进行通讯，先检查GSM天线，再将GSM SIM卡拔出对卡的金属部分进行打磨处理，接着把GSM卡安装在手机内测试短信发送功能，最后采用替换法更换GSM Modem。通信传输设备2024/7/449控制主机l YAC9900多路径遥测终端是实现测站测、报、控一体化功能的核心设备，也是实现测站通过多个通讯信道与中心站通信的独立系统，它由主机单元（含主控电路、固态内存、输入输出电路）、通讯设备电源控制电路和通讯控制电路三大部分组成。l 其中固态内存采用带有内部电池的非易失性的存储芯片，具有掉电保护，高可靠，低功耗，能重复使用的特点。l 输入输出电路是主机单元与通讯设备及外部传感器进行信息交换和数据采集的信道，有三个专用口、四个通用串行口和一个485/RS232互切口。三个专用口包括一个五位并行口，是浮子式水位计的专用口，可接入YAC9141型光电编码水位计；一个脉冲计数口，可接入翻斗式雨量计；一个模拟量输入口，可接入420mA传感器设备。四个通用串行口，可以接入远程通讯终端、外部置数键盘或便携机及有串行口的其它传感器设备。485/RS232接口可连接采用485或RS232通讯输出的数字传感器设备。l 通讯设备电源控制电路是给集成的远程通讯设备提供电源的电路，为降低功耗，远程通讯设备是不常供电的，由主机板控制通讯设备电源的开关。l 通讯控制电路是根据系统要求及所采用的通讯信道决定并集成到YAC9900自动监控数据采集终端内部的电路。2024/7/450控制主机逻辑结构图2024/7/451控制主机主要功能 能自动采集、处理、存储水位、雨量等参数。能通过多种信道（超短波、卫星、电话、GPRS/GSM等）发送 信息，当第一信道发送不通时，自动切换到第二通道发送。具有事件或定时自报、定时或随机查询应答等工作方式。具有现地或远地编程能力。可设置参数，改变路径。响应中心站的召测指令。根据指令通过建立的通信信道可测量遥测站的实时数据，亦可调用已存储的历史资料。具有多种通信信道转接功能。具有工况报告功能。具有人工置数功能。在遥测站现场，可通过便携机或资料遥控器置入并发送人工观测水位和流量值。2024/7/452控制主机工作制式：混合式（自报式、应答式）通信方式：北斗卫星、GSM两种通信方式互为备用、自动切换数据传输速率：GSM-9600bps 北斗卫星-发送600800bit/s，接收600 800bit/s存储容量：4 MB电流：守侯状态电流 2mA 工作状态电流 100mA电源：DC 12V输入、输出接口：具有同时连接翻斗式雨量计、浮子式水位计、气泡压力式水位计，两种信道通信设备及与计算机通信的RS232的接口主要技术指标2024/7/453控制主机机箱内部图GSM Modem卫星终端主板电源板存储板设备机箱内部主要YAC9900主板、电源板、存储主板、卫星终端、短信模块等部件组成。YAC9900的主板是核心部件。2024/7/454接口图控制主机GSM天线接口电源接口测试电脑接口雨量筒接口水位计接口 卫星天线 接口2024/7/455YAC9900主板power1waterraincomputerPstn/gsmcurrent2satellitecurrent1simulatorrs485awokepp2控制主机YAC9900主板主要接口图2024/7/456控制主机 设备电源：power1-与机箱电源插座连接（系统供电）；并行水位：water（不用）；雨量口：rain-与机箱雨量插座连接（采集雨量）；通信口：computer-与机箱RS232插座连接（便携机或触摸键盘操作用）；电话口：pstn/gsm-与机箱内部短信模块的通信口连接（短信通信用）；存储口：current2-与机箱内部存储模块连接（用于存储数据）；卫星口：satellite-与机箱内部卫星的通信口连接（卫星通信用）；通用口：current1-一般接RS232类型的水位计；模拟量口：simulator-与机箱水位插座连接（用于给WFX-40供电）；RS485通信口：rs485-与机箱水位插座连接（用于与WFX-40通信）；电源控制口：pp2-与电源板的PP2连接；YAC9900主板主要接口2024/7/457控制主机主板图控制主机主板重启按钮L1：红色，工作电源指示。L2：黄色，北斗卫星工作指示；L3：绿色，第三控制电源开关指示。L4：白（内带红），GSM工作指示。L1指示灯L2指示灯L3指示灯L4指示灯北斗卫星码率切换GSM码率切换主板GSM/PSTN切换处主板重启按钮主板GSM/PSTN切换处主板重启按钮主板GSM/PSTN切换处主板电压调节水位计码率切换2024/7/458控制主机 YAC9900主板介绍 主板重启按钮：用来中断主板任务Pstn/gsm：用来切换主板使用pstn与gsm信道。默认gsm主板重启按钮：用来中断主板任务主板电压调节按钮：用来调节主板电，顺时针方向电压变大，逆时针电压变小Gsm码率切换：用来切换主板与gsm modem通信接口的码率，默认9600卫星码率切换：用来切换主板与卫星终端通信接口的码率，默认9600水位计码率切换：用来切换主板与水位计通信接口的码率，浮子式水位计使用RS232，其余用RS4852024/7/459控制主机satepower3powerYAC9900电源板powerctr1powerctr2PP2JJ1l电源板主要为其它板块及设备提供电源。其板上的主要接口及跳线如右图 主板供电：power-与机箱电源插座连接（系统供电）；常供电源口：powerctr1-短信模块供电；常断电源口：powerctr2-存储模块供电；常断电源口：satepower3-北斗卫星供电（大电流）；(5)卫星电源控制口：JJ1-短接上面为电源受控；短接下面为电源常供；YAC9900电源板主要接口2024/7/460控制主机l YAC9900的测试包括了对其采集、存储、收发信息等功能测试。测试需要使用专用软件。巡检标准l 准备一台笔记本电脑，安装Windows XP或Windows 7操作系统。如果笔记本电脑没有自带标准串口。则需要一个USB转串口设备。测试前用专用串口连接线将笔记本电脑的串口与YAC9900的机箱上的串口进行连接。l笔记本上安装专用测试软件。测试软件为绿色版本，可直接拷贝使用。2024/7/461控制主机主机控制软件使用（1）打开软件（2）设置串口参数（3）打开串口（4）设置为读取方式（5）读取参数 读取项包括：时间，雨量，定时段次，站类，北斗卫星目的终端站号，电压，本机站号，信道，泵式水位，串口浮子水位，北斗卫星响应波束，KC值，雨量加报值，水位加报值，采集段次选择，对时选择，电话号码，信号强度，目的手机号码，版本号，工作配置，传感器配置，通讯配置。2024/7/462控制主机主机控制软件设置操作图2024/7/463控制主机主机控制软件读取操作图2024/7/464控制主机YAC9900遥测终端程序更新当需要对YAC9900遥测终端程序进行更新时，使用Flash Magic软件进行，具体步骤如下：1、YAC9900遥测终端上电，保证主板“L1灯”熄灭。2、连接YAC9900遥测终端的RS232通讯口与计算机串口。如果更新过程中失败，而复位按钮3、打开Flash Magic程序，设备红灯和绿灯亮，且Flash Magic界面要如下图显示。注意第一个窗口依次为COM1、9600、89V51RD2。第二个窗口选择“Erase all flase”。第三个窗口选择HEX文件所在的位置。完毕后点击“Start”，直到下方出现更新进度，等待出现“Finished”后关闭程序，再按2次主板上的复位按钮，直到主板灯熄灭。无法复位设备，则关闭Flash Magic 程序。按住复位按钮，再打开Flash Magic 软件，重新更新程序。2024/7/465控制主机FlashMagic软件使用图2024/7/466常见故障l中心站不断收到雨量数据，而现场实际没下雨。现场检查雨量筒及接线均正常，在用控制软件测试主板时发现时主板故障导致，更换主板后正常。控制主机2024/7/467主机正常工作流程控制主机主机收到雨量/水位数据主板L1灯亮起主板L2灯亮同时激活卫星终端卫星终端信道I II灯长亮，并发出“滴滴”声卫星终端数据发送完成，收到通波后发出一次持续时间较长的“滴”声，卫星终端停止工作，主板L2灯熄灭。主板L4灯亮起，GSM Modem开始工作GSM信道数据发送完成，主板L4灯熄灭所有数据发送完毕，主板L1灯熄灭。2024/7/468故障处理思路 遥测站雨量停报故障遥测站雨量停报故障 雨量桶漏斗堵塞雨量桶漏斗堵塞 雨量计翻斗脱落雨量计翻斗脱落 用万用表检查感应器是否损坏用万用表检查感应器是否损坏 清理漏斗清理漏斗堵塞 重新安装翻斗重新安装翻斗脱落检查雨量桶至主检查雨量桶至主机的数据线机的数据线正常 更换感应器更换感应器坏 检查检查YAC9900YAC9900主板主板正常更换或重做数据线更换或重做数据线坏 检查北斗卫星终端检查北斗卫星终端正常 更换更换YAC9900YAC9900主板主板坏 检查检查GSMGSM模块模块正常 更换北斗卫星终端更换北斗卫星终端坏 更换更换GSMGSM模块模块坏2024/7/469谢谢