电子水尺在水文站中的应用

　　0　引言

　　都衙水文站位于河北省涞水县都衙村,东经115°28′,北纬39°40′,为拒马河省界(河北省与北京市交界)控制站。都衙水文站以上流域集水面积4 450 km2,主河道长180.5 km,河道纵坡4·5‰,流域平均宽度24.7 km。该站是为缓解北京市用水紧张、合理调度拒马河年径流量,为准确计算拒马河出河北省入北京市水量提供依据的水文站。

　　1　仪器性能及安装使用情况

　　为掌握河流水量完整变化过程,需要安装水位自计设备。根据我局水位自计的安装使用经验和都衙水文站实际情况,我们选择了电子水尺和远程数据服务水位观测终端机作为水位自动记录设备,如图1所示。

　　电子水尺传感器型号为TC-401型,高度160 cm,测量精度为1 cm全量程等精度测量,数字变送头供电DC12 V±15%,输出信号RS485(ModBus-RTU/SDI-12)/CAN,采样频率20 s,功耗小于180 mW。RTU选用LDS-HDD-LA远程数据服务水位观测终端机,由终端、引线、天线和电池等组成,终端机对电子水尺控制供电,即每6 min为电子水尺供电10 s。设备平均无故障时间MTBF≥25 000 h,遥测终端使用GPRS主信道、SMS备用信道,若主信道通信失败自动切换到备用信道工作。水位观测数据终端总功耗小于10 mA,配备12 AH蓄电池和4 W太阳能板,可保证30 d以上连续阴天设备正常工作,工作温度-20~45℃。

　　供电太阳能板采用日地12 V/10 W,安装时正对南方。天线为GSM天线,全部无线信号从这进出。

　　水位观测终端是以数据采集、存储、上传、下载基本功能为主,兼远程参数设置(参数包括:时钟、目的地手机号码、IP地址等)和数据服务为一体的水位观测仪器,也可以通过手机查询水位数据。

　　在参数修改时,测站遥测终端收到修改配置命令后,首先修改系统配置,然后读出已修改的配置,返回一条确认核对信息。

　　水位观测数据终端采用定时自报结合定量加报的工作体制,定时时刻一到,自动把数据终端站的信息发回中心站,定时方式可选2、4、8、24等时段模式。都衙水文站设置为24段,即整点上报,和水位变幅1 cm定量加报方式。

　　该设备最大特点是安装方便,只需测站人员连接上电池和水位计信号线,即可在互联网页上看到所需的观测数据。设备结构简单、运行可靠,有可靠的防雷措施。我们采用水文站观测水位常用的水尺桩固定电子水尺,原水尺固定在人工观测一侧,电子水尺固定在对面一侧,这样的安排基本上不增加观测设施的土建投资。水位观测数据端机和电池的机箱固定在水尺桩顶部,太阳能板置于机箱上方,传感设备与数据端机间只有30 cm左右长度的的传输线,有效地解决了过长传输线感应雷电的问题。