水文自動測報系統技術2、自動記錄儀器早期的自動記錄都是現場采集，現場記錄。如日記雨量計、日記水位計；長期自記雨量計、長期自記水位計。虹吸式自記雨量計翻斗式自記雨量計1、有線遠傳水文數據的直接有線遠傳二、數據遠傳水文數據的遠程有線遠傳包括專線遠傳、電話遠傳、Internet網絡等水文數據的遠程有線遠傳2、無線遠傳水文數據的超短波無線遠傳水文數據的遠程無線遠傳包括衛星、GPRS/GSM等水文數據的遠程無線遠傳3、無線遠傳的工作模式應答模式：根據中心站發出的招測命令，實時上傳水文數據。優點：實時性強，可控性好缺點：測站復雜，功耗大自報模式：測站根據自報定時、數據變化等自動上傳水文數據。優點：測站簡單，功耗低缺點：可控性差兼容模式：測站既可以執行中心站的招測命令，又可以根據自報定時、數據變化等自動上傳水文數據。優點：實時性強，可控性好缺點：測站復雜，功耗大綜合評價：隨著技術進步，電子設備特別是傳輸設備傳輸效率的提高，自報測站的自報時間間隔可以不斷縮短。當自報時間間隔小于5分鐘之后，自報測站的數傳實時性已與應答站不相上下，但自報測站的系統復雜性、系統功耗卻遠遠低于應答站。因此，目前的遙測站基本以自報工作模式為主。三、大型系統與集成設備1、中心站概況除第一代中心站外，現代中心站的結構基本變化不大，系統組成比較簡單。超短波中心站或衛星中心站公共數據網中心站2、測站設備與組成超短波測站的一般構成GPRS/GSM測站的一般構成3、測站關鍵功能與性能主要功能：數據采集：雨量、水位、流速等數據記錄：紙質記錄、固態存儲、U盤、SD卡等數據傳輸：有線傳輸、超短波、衛星、GPRS/GSM等輔助功能：電源管理：充電控制與電池保護工作模式管理：工作狀態、休眠狀態系統檢測與報警：電源檢測、溫度檢測、信號檢測等主要性能：工作可靠性：無人職守、便于維護、便于維修等系統功耗：低功耗的各種優勢明顯環境適應：溫度、濕度、粉塵、電磁等環境的適應性集成式設備的特點簡化結構：集成設備相當于傳統傳感器+數傳儀+通信模塊。由集成設備組成的測量系統只需連接電源和天線即可使用，無需二次集成。低功耗特性：集成設備的功耗極低，省去了大容量蓄電池，太陽能電池的功率可大大降低。大容量數據存儲特性：集成設備使用U盤或SD卡存儲歷時數據，無需使用專用的存儲模塊。增大了存儲容量，降低的成本，提高了數據兼容性。5）降低成本：集成設備的體積很小重量輕：可以降低材料成本，加工成本，運輸和安裝成本；集成設備功耗低：可以降低蓄電池成本，太陽能電池成本和功率輔助設備成本；集成設備很少外部連接：可以減少接口部件，減少電纜材料成本、接插件成本、布線成本。好貨不便宜，便宜沒好貨在這里不一定正確，對于集成設備，好貨往往也很便宜。這是新材料、新技術帶來的紅利。四、無序生產與標準設備1、水文遙測系統對設備標準化的要求早期水位單機設備都是獨立工作的，對標準化的要求并不嚴格。而水文遙測系統種的各個傳感器、RTU、中心站等設備，其接口、數據等有互聯互通的要求。因此同一系統的設備必須滿足接口兼容、數據格式兼容、通信協議兼容、電源標準兼容等要求。這就對設備的標準化提出了要求。2、用戶困境由于水文遙測系統種的各個設備有兼容性的要求，如果各廠家的設備不能兼容，用戶選擇遙測系統就會受到限制。如果用戶喜歡A廠家的水位計、B廠家的雨量計、C廠家的RTU，那么該用戶只能選擇其中一種喜歡的設備，將就其它設備。當系統建好后，如果用想擴容、升級、改造，只能找原廠家。用戶無形中被廠家綁架，系統建設前用戶是上帝，系統建設后廠家變成了上帝。自從水文遙測系統普及后，經常能夠看見一個中心站或數據中心，同時運行著幾套不同廠家的遙測系統，一個水位井上同時安裝著好幾個水位計，一個平臺上同時安裝著幾套雨量計…...3、企業困境有能力綁架用戶、形成市場壟斷的企業畢竟只是少數，他們通常是大而全的企業、有歷史的企業、有人脈的企業。而大多數中小企業可能只是某一、二個設備具有優勢。如果從事系統集成的大企業與小企業的設備不能兼容，小企業的優勢就得不到發揮。即使是大企業也不一定希望所有的設備都由自記生產，如果能夠自由選擇符合標準的優勢產品，對大企業來說也是一種解脫，他們可以將大量的人力、生產裝備投入到更有意義的、技術含量更高的產品或設備的開發中去。1、規范與標準的必要性由于水文遙測系統由不同的部分或設備組成，不同部件和設備就必需在設備接口、數據格式、通信協議，使用條件等方面能夠兼容、互聯、互通、互換、通用。有了兼容、通用的設備，用戶就可以自由選擇自記喜歡的不同產品或廠家。系統擴容、升級、改造也不必只依靠原建設廠家。設備有了標準，廠家就可以只生產自己的優勢產品，充分發揮各廠家的特長和優勢，減少壟斷的形成。五、行業規范與國家標準2、規范與標準的實施狀況用戶能夠自由選擇不同廠家生產的部件，如A廠家的中心站服務器、B廠家的測站RTU、C廠家的通信機（或模塊）、電源模塊、D廠家的雨量傳感器、E廠家的水位傳感器……等部件，已成為共識。為滿足上述要求，所有產品都必須符合統一的標準。為此水利部分別頒布了各項行業規范或國家標準，如《水文自動測報系統設備通用技術條件SL_T102-1995.》、《水文自動測報系統技術規范SL61-2003》、《水文監測數據通信規約》……等。然而正如大家說看見的那樣，這些規范標準并沒有被很好地執行。不僅不同廠家的設備不兼容，即使同一廠家不同部門之間的產品有時也不兼容。規范標準執行不好的原因1)監管不力或無力監管規范標準的執行由誰來監管？水利部雖然有水文儀器質監中心，但該中心只能對送檢的儀器負責，并不能監管市場上流通的產品。另一方面，即使送檢的儀器合格，也不能保證廠家投入市場的儀器與送檢的一樣。最后監督規范標準的執行只能是用戶，而用戶所能做的只能是在采購或招標時，要求產品符合XX規范或標準。如果用戶沒有有效的檢測手段，這種要求只能停留在紙面上。沒有利益的驅使執行規范標準往往需要一定的技術投入，需要一定材料投入。所以沒有利益的驅使，企業是不會自覺的進行這種投入的。沒有市場的支持由于市場大量非標準產品充實市場，即使某企業生產了標準產品，也很難與其他企業的產品互聯互通。所以沒有市場的支持，企業也很難在規范標準上有所作為。4)規范標準本身難以推廣執行標準的編寫通常由幾個單位的幾個專家完成，專家的個人水平就決定了標準的水平。許多標準往往只是一個文本，更象是名詞解釋或論文，標準文本完成后一般再也沒有權威機構對具體的條文進行解釋。各生產廠家技術人員根據自己閱讀，很難完全理解標準條文。有些標準的執行需要一定的技術支撐，有些標準條文是由特定企業的特定個人提出的，執行這些條文有時需要特定的條件和特定的技術，當其他企業執行這些標準遇到困難時，通常得不到應有的技術支持。5)規范標準有時脫離新技術的發展規范標準絕大多數采用的成熟技術，其中不少技術是早先出于無奈而采用的方法，隨著新材料、新技術的出現，那些落后的技術都陸續被淘汰，而標準規范制時仍然保留了不少淘汰的技術，而對于新技術卻沒有留出多少發揮的空間。所以許多新產品往往只能是非標產品。在標準的制定中，有時為給未考慮到的情況留有空間，往往留有用戶自行擴展的余地。而這些自行擴展空間往往又成為非標產品的后門。3、推行規范標準的方法與途徑1)標準規范應該具有廣泛的代表性標準規范是技術性很強的文件，參加編制標準的人應該是長期從事該領域工作的、技術全面的、具一定代表性的技術人員。標準的原始素材來源應該具有一定的代表性，應該來自于本行業的一般企業，并且得到廣泛認可，而不是來自某幾個壟斷企業或某幾個權威。標準的制定應該是開放性的，應該讓那些希望參與編制標準的企業或個人都有獲得參與的機會。標準制定前應該廣泛地征求意見，而不是閉門造車或是有選擇性地征求意見。2)制定科學的標準規范標準規范是操作性很強的文件，標準不是論文，其目的應該是推廣執行。同時水文行業的許多材料、技術都是來自于其它行業（如計算機技術、通信技術、傳感器技術等），因此水文行業的標準規范，也應該充分借鑒這些行業的成功先例。標準規范應該易于操作，盡量避免歧異或誤解，盡量使問題科學化、合理化、簡單化。新的標準規范應該有利于新材料、新技術的推廣和運用，應該有利于落后技術的更新換代。標準規范應該是行業技術進步的源泉，而不是落后技術的保護傘。3)應該提供推廣標準規范的技術支撐標準規范難以推廣的一個重要原因是得不到應有的技術支持。標準規范條目繁多，有些條目是在特定的條件下，采用特定的技術實現的。如果沒有專門的部門、專門的人員進行條目的解釋，給予一定的技術指導，企業要想完全理解并執行某些標準，幾乎是不可能的。做為標準推行的主管部門，應該指定專門的非盈利部門，專門的非利益攸關人員進行標準的解釋、技術的指導。1、政府搭臺，企業展示，用戶選擇水文基礎數據通用平臺，由主管部門牽頭，用戶單位的相互協作。起初是幾個單位建立了數據中心或數據服務器，為了保證數據備份，數據中心維護時數據不丟失，單位之間就建立了數據相互備份的機制。這就要求這些單位的RTU與數據中心直接的數據格式完全兼容。有了水文基礎數據通用平臺，不同企業的設備就可以在同一個平臺上運行，企業在開發新儀器、新設備時就有了調試運行的平臺，大大方便了企業。六、水文基礎數據通用平臺簡介同時，不同企業的設備在同一個平臺上運行，不同企業設備的功能、性能可以在同一個平臺上展示。企業之間可以相互取長補短，用戶在選型設備時也有了比較和參考。水文基礎數據通用平臺部分專家鑒定結論三、主要創新點：1、提出和建立了基于云概念的水文數據匯聚及業務管理模式。2、提出了水文數據采集傳輸的統一技術標準，并建立了數據平臺。3、實現了實時、密集水文數據和圖像統一傳輸與管理。四、該成果為國家水文數據庫建設提供了關鍵技術支撐，并已在天津、河北省進行了實際應用。穩定可靠，時效性強，具有顯著的經濟和社會效益，推廣應用前景廣闊。綜上所述，該項研究成果達國際先進水平。2、減少小系統投資一些單個水文監測站，他們可能只有少量的遙測站，為幾個遙測站建立數據中心很不合算。因此他們在征得數據中心單位同意后，他們的遙測站借用其他單位的數據中心（目前這種借用仍然還是免費的）。這就要求遙測站的數據格式、通信協議與數據中心完全一致。有了共享的水文基礎數據通用平臺，這就對數據格式、通信協議、工作模式、硬件接口等一系列統一標準的要求。為此在不同用戶、企業、管理部門的參與下，大家共同修訂了《水文基礎數據通用平臺通信協議》，目前共包含4個子協議，它們分別為《實時數據上傳協議》、《密集數據上傳協議》、《圖像數據上傳協議》和《數據下傳協議》。《水文基礎數據通用平臺通信協議》充分考慮科學性、實用性，通用性。協議文本非常簡單，例如《實時數據上傳協議》協議文本僅4頁，其中協議內容3頁，應用實例1頁。3、變規范標準的強迫執行為企業的自覺行為盡管《水文基礎數據通用平臺通信協議》非常簡單，但它對可能傳輸的數據幾乎沒有限制，它不僅包含了現有在平臺上運行的所有水文參數和輔助參數的內容，而且還可以幾乎不受限制地增加其它未知的水文參數或輔助參數。在科學性、通用性方面，《通用平臺通信協議》也做了充分考慮。例如《密集數據上傳協議》丟棄了原水文行業普遍使用的BCD數據格式，新協議采用了整形