SL T 102-1995 水文自动测报系统设备.基本技术条件.pdf
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1、中华人民共和国行业标准水文自动测报系统设备基本技术条件发布实施中华人民共和国水利部发布目次主题内容及适用范围引用标准术语符号设备范围及结构组成技术要求试验条件及方法检验规则标志包装运输贮存保修期限附录总线引脚功能分配表补充件附录接插件引脚定义补充件附加说明水文自动测报系统设备基本技术条件为适应我国水文自动测报系统以下简称系统的发展统一设备的基本技术条件特制订本标准本标准在技术内容上与水文自动测报系统规范相衔接主题内容及适用范围主题内容本标准规定了系统设备及与之相关的水利管理自动化系统测控设备的基本技术条件包括基本技术要求环境条件设备功能结构精度技术参数以及试验条件和方法检验规则标志包装运输贮存
2、等适用范围本标准适用于以超短波通信为主所组成系统的传感器遥测终端机中继机前置通信控制机等设备引用标准水文自动测报系统规范总线技术规范水文仪器总技术条件设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障工作时间的验证试验方案水文测报装置遥测水位计水文测报装置遥测雨量计水文仪器术语自动化装置术语仪器仪表包装通用技术条件术语符号本标准所用术语符号与规定同义设备范围及结构组成设备范围本标准规定的系统设备主要包括传感器遥测终端机中继机前置通信控制机对于系统中使用的其他配套设备如计算机电台天馈线电源等应满足各自的技术标准并符合本标准规定的验收条件结构组成系统设备的机内结构可以采用单板结构也可采用总线结构在
3、采用总线结构时推荐采用等总线结构不同结构的设备均必须满足本标准规定的基本技术条件水文自动测报系统设备基本技术条件技术要求基本环境条件及适应性工作环境条件测站中继站设备温度相对湿度大气压力中心站设备温度相对湿度大气压力环境适应性使用于沿海地区的设备必须具有抗盐雾性能工业现场控制设备必须具备防腐防尘防振及防电磁干扰等性能各主要设备应能经受在正常的工作及运输环境中可能存在的温湿度变化振动碰撞跌落大气腐蚀电磁干扰等环境影响基本要求系统设备的研制生产必须采用以下措施以提高设备器件的性能及可靠性采用模块小板结构的功能板应具有较好的机械性能和抗老化抗变形抗振性能在安装时其垂直和水平方向均应有支撑外壳采用密封
4、式机箱使之能防潮防尘防盐雾防电磁干扰等内部结构简单合理维修方便采用合理的电路设计使系统设备中的各功能模块布局合理对各功能模块的时序配合应考虑时间余量并从逻辑设计上予以保证设备现场应用软件必须固化存贮媒介宜采用非易失性的数据存贮器若采用作为数据存贮器应增设有效的防电源波动及掉电保护功能系统设备所采用的元器件应按以下原则进行选择器件功率应降额使用一般要求降额三分之一对于模块元器件可降额左右此外必须考虑总线驱动功率采用的元器件既应具有较高的可靠性又应是市场上货源丰富的品种对于特殊元器件应考虑必要的替换或足够的备份上板焊接前的元器件必须经过老化及筛选所有模块应能在条规定允许的最低或最高供电条件下正常工
5、作对于野外设备电源一般采用太阳能对免维护蓄电池浮充供电合理安排电源线地线及信号线等的排列分布宜采用短而粗的形式以尽量减少相互间的影响印刷电路板供电端的入端必须采用电源去耦旁路端点接收技术以减少经电源串入电路的干扰必要时可采用多级去耦电路系统必须设置缓冲及自检保护等支持功能以便检测系统设备的软件故障及自动恢复执行程序水文自动测报系统设备基本技术条件系统设备的通讯接口一般应按以下规定进行统一对于近程通讯推荐采用标准串行异步的接口总线对于远程通讯推荐采用标准接口总线对于多参数的遥测终端机等设备推荐采用标准接口总线通用结构要求单板结构结构分类单板结构总体可分为一般的单板结构及总线单板结构两类结构基本要
6、求对于一般的单板结构通常应符合国家有关通用电气电路设计标准的规定对于总线单板结构一般应根据实际需要及可能满足以下要求根据采集发送数据类型数量及控制信号的数量应具有丰富的接口并留有一定的扩展功能面向数据采集的输入端应具有数字量码格雷码余三反射码等或开关量及路模拟量的输入口输出接口信息可以为开关量或数字量面向控制单元的输出量为开关量信号所有输入或输出接口的数量及功能应可灵活选择扩充对采用标准的单板结构的电路模板一般应满足规定的机械结构等性要求总线结构总线结构若采用总线以位规范为主根据需要也可采用位总线规范在设计总线体制的功能模板时对以下问题应妥善处理总线母板的敏感性及传输速度不仅受线路布局和长度影
7、响而且与加载有关因此设计时应有合理的布线和适当的线间间隔尽量减小信号线间的杂散电容不致影响控制信号上升沿的时间尽可能降低交叉干扰对总线驱动器信号线和端点的阻抗匹配应予适当控制处理对功能模板较多的设备母板应采取多点接地或采用多层印刷电路板以尽可能减小由反射引起的信号失真为进一步有效抑制环路的反射影响推荐适当的选用高频和交流旁路等端点技术以调整总线板上的特性阻抗对输入到微处理器上的信号应采用集电极开路漏极驱动方式或符合规定的有效电平负载能力且在必要时也可设置上拉电阻在满足采样的控制要求的前提下不宜采用过高的时钟频率以减小由于高速传输所引起的交叉串扰模板上元器件功能区域分配为尽可能减少元器件引线及模
8、板电路的布线要求各功能模板既应具有一定的独立性又应能互联扩充即模板布局按总线接口缓冲区板功能区以及接口功能区等有序安装分配总线模板的电气性能应考虑电路及与电路器件的兼容性以及电平分配等总线模板逻辑电平的最大额定电压值应不超出表规定表参数各称极限值参考点输入端或三态无效时输出端的正电压地引脚输入端或三态无效时输出端的负电压地引脚逻辑输入端或三态无效输出负电压地引脚水文自动测报系统设备基本技术条件有关总线结构的输入信号容量引脚功能分组信号时序及基本组成等详细技术条件应符合的规定其中总线引脚功能的详细规定见本标准附录为保证实时采样处理和过程控制调度设备应具有以不丢失原始数据为前提的完善中断及自动恢复
9、功能信号接口型式及接插件在工程设计应用中系统设备的信号输入输出接口通常在型式上应与接插件对应选择匹配从而实现数据或信号的有效传递交换因此从互换性通用性角度考虑推荐以下选择增量输入模拟输入五芯插头座并行输入二十六芯插头座串行人工置数音频输入输出五芯插头座太阳能电源四芯插头座天馈线系列插头座有关信号接口及接插件引脚详细定义按本标准附录及等标准的规定系统设备的基本功能及性能传感器雨量传感器雨量传感器的功能及性能指标等应符合水文测报装置遥测雨量计等标准中的相应规定水位传感器水位传感器的功能及性能指标等应符合水文测报装置遥测水位计等标准中的相应规定闸位传感器闸位指闸门开启高度即以闸底为基准闸门上提的垂直
10、高度根据闸位传感器与水位传感器的内在联系其工作环境条件精度分辨力信号输出接口等性能要求可参照有关水位传感器标准中的相应规定其它传感器有关流量含沙量蒸发量降雪量土壤含水量气温湿度等水文气象要素及水质等参数测量的传感器其性能指标应符合以下标准或规范的规定各传感器对应的产品行业标准或国家标准各水文气象要素测验规范及等遥测终端机自报式终端机当水文参数或其它施测参数发生一个增减量变化时或到达预先设定的时间应能自动进行数据采集存贮及发送通常雨量发送累计值水位发送实时值必要时也可将终端机时间同时发送数据发送完毕后应具有掉电和硬软件强制关机功能在施测参数无变化时应具有定时发送所存参数的功能需要时可具有人工置数
11、装置接口并能发送多种人工观测数据应具有站号及前导时间设置等功能水文自动测报系统设备基本技术条件一定条件下应具有自控指令或人控指令打开和关闭再生中继发射机功能应具有低功耗特点查询应答式终端机当中心站召巡测本机时应能立即响应并向中心站发送数据必要时也可包括终端机时间应具有发送人工置入数据的功能应具有站号及前导时间设置功能应具有较强的抗干扰能力不得因干扰而误开电台发射机应具有电台发送超时保护功能需要时应能被中心站校正时间兼容式终端机应兼有自报和查询应答式终端机的功能经过人工控制使其既可工作于自报状态也可工作于应答状态或同时兼有自报和应答的混合工作状态测控式终端机除一般满足第条中有关要求外还应具有以下
12、功能当接到测控前导指令时应能接通声光信号并向中心站发送正常和允许测控的信息测控指令经分析确认后的接收执行必须准确无误应能将测控执行过程中的状态信息不断反馈给前置通信控制机一旦出现异常终端机应能优先中断控制立即进行强制处理并能将故障信息及时反馈给测控中心以进行告警必要时应兼有自动控制及人工控制两种功能的配置应具有良好的信号地网强电弱电等隔离及抗电磁干扰抗电源脉动性能中继机模拟式中继机应能接收转发上下行数据应具有硬件延时或软件超时强迫关机功能需要时应能通过音频输入接口直接与本地遥测终端机实现有线信道转接具有较强抗外界干扰性能而不致误开发射机再生式中继机应能对接收到的数据按一定编码规则进行解码纠检错
13、并再生转发一定条件下应能接受并执行中心站和测站或其它中继站开关发射机的指令并具有延时强迫关发射机的保护功能应具有中继站站号设置开关及识别被本站中转的遥测站和中继站的功能根据需要还应能通过增设装置或接口增加以下功能数据存贮转发及时钟速率变换功能对下接收自报对上实现查询应答的混合式系统功能可控式中继机除一般满足第条中有关要求外还应具有以下功能定时向中心站发送状态信息其余时间处于掉电状态在中心站控制下可实现与中继站值班机相互切换以保证即使在值班机出现故障时系统的信道也不会中断前置通信控制机水文自动测报系统设备基本技术条件测报功能要求应能随时接收暂存及处理各遥测终端机中继机发送来的实时数据或其它数据等
14、应能自动和人工召巡测各应答式遥测终端机的数据在首次召测无响应时可复召二次若仍无响应则应能放弃并报警对接收的水文数据应能进行解码纠检错压缩分类存贮应能对最多个遥测终端机的一天以上原始数据进行暂存且与打印机显示器及键盘等配接进行操作显示打印各种实时水文数据此外对超限参数或中继机非正常工作状态应能提示屏幕显示信息或灯光音响等告警信号还应具有修改时钟功能应具有低功耗特性以适应长期值守及直流供电要求应具有较强的抗干扰能力及系统兼容性能以适应通过配用不同的应用软件实现不同的测报测控功能测控功能要求除一般应满足第条中有关要求外还应具有以下功能在正式发送测控指令前应能首先发送前导指令终端机认可后才能实现测控一
15、旦接收到故障信息告警声光信号应能持续到值班人员手动恢复为止应具有信息反馈及自动检查过程控制结果的功能在测控过程中除应能接收数据及发送测控指令外还应能通过数据处理生成具有现场控制过程的模拟图象通用配套设备计算机系统功能要求具有较强的兼容性和扩展性具有支持汉字图形及编辑等功能能对各种原始数据进行处理合理性检查及资料整理并能生成符合各种规范要求的文件图表等应能将所有资料按年月日存入数据库并提供有关增删插补查询检索及编辑等功能电源装置无论交流稳压电源不间断电源充电机蓄电池以及太阳能电池均应具备各自产品标准所规定的性能并应能满足系统设备对供电质量的要求交流电压直流电压推荐采用对于蓄电池的充放电性能以及密
16、封防酸安全性能等应符合有关标准规定蓄电池的容量应根据不同地区平均日照最长阴雨天数设备发数要求及守候功耗等进行计算并留有足够的余量电台一般要求调制方式或水文自动测报系统设备基本技术条件工作频率推荐采用国家无线电管理委员会文规定的水利专用频段并经当地无线电管理委员会批准发射信机性能输出功率调制灵敏度调制频偏载频误差杂波邻道发射功率接收机性能接收灵敏度接收带宽相邻信道选择性互调抗干扰性寄生响应抗干扰性天馈线天线系统采用的通信天线通常有全向天线及定向天线其性能一般应符合以下要求增益推荐全向天线定向天线输入阻抗电压驻波比带宽对于单频收发信机对于异频收发信机注收发信机载波频率发射频率接收频率极化方式垂直极
17、化或水平极化结构适应性能防水防腐蚀抗高低温及风暴雪等馈线馈线选择应根据通信电路设计要求进行本标准推荐使用普通射频电缆使用低损耗电缆时应根据实际需要并严格安装工艺尤其在炎热潮湿条件下不宜采用气介低损耗电缆避雷装置避雷针高度大于天线挂高或天线挂高在避雷针保护角内避雷地网接地电阻小于等于采用均衡接地方式可适当放宽采用有效而适宜的天线同轴避雷器电源避雷器信号线浪涌变压器等数据传输控制方式和编码格式本标准推荐采用方式作为数字调制方式副载波频率可根据传输速率按照表要求进行选择在数据传输速率为时副载波频率的允许偏差为速率为或水文自动测报系统设备基本技术条件时允许偏差为在超短波通信并采用调制方式时允许射频调制
18、频偏为基本系统向外系统传输的水文参数及属性的编码均应以十进制字符表示并按下列顺序形成数据文件向外传送站号以五位十进制字符表示站点编号表传输速率传号频率空号频率时间以十进制字符表示水文参数测量时间属性以两位十进制字符表示参数的类别参数以六位十进制字符表示参数的数值设备状态信息以位十进制字符表示电源状况故障等信息基本系统内部中心站和遥测站间的信息传输其内容和格式可不受该限制其他一般应采用表规定的编码方式表设备编码类别编码方式传感器信源编码格雷码带奇偶校验的码等比检验码余三反射码遥测终端机中继机信道编码抗干扰编码前置通信控制机信息交换代码码二进制码码系统的数据传输编码格式应符合以下规定自报式系统的数
19、据传输编码格式应采用固定帧长的结构进行数据通信前应先发长度可调的前导码并按先发高位后发低位字节的次序进行数据传输各个字节均应按异步传输定义即第一位起始码后面位数据码最后一位终止码串行传输时先发起始位再发数据最后发终止位发送数据时应先从低位开始依次送到高位自报式系统的数据传输基本格式见表表数据类别基本格式备注自动采集发送数据地址高码地址低码特征数据高码数据低码每帧字节帧长位人工置数发送数据地址高码地址低码特征时码时码分码数据一码数据二码数据三码每帧字节帧长位注特征码定义高四位雨量参数水位参数人工置数组人工置数组其它参数自定义查询应答式系统的查询帧及应答帧应按以下格式组成帧同步帧起始计数路由特性数
20、据块帧校验其中特性码表示本帧是查询帧或应答帧作为应答帧还表示其后数据块中参数属性数据块水文自动测报系统设备基本技术条件的格式如下所示雨量水位人工置数未定义参数扩展用注已定义参数用表示有表示无数据部分的格式同表规定系统数据精度系统设备的数据精度应能满足在与传感器精度迭加后所达到的测验精度符合各有关规范的规定要求雨量分辨力基本误差分辨力为时以仪器自身排水量为准计量误差准确度水位分辨力误差分辨力为时其中为以计的水位量程以上各级误差限测量结果的合格概率应在以上且最大误差限不得超过闸门开度分辨力误差误码率及可靠性要求误码率根据遥测系统设备通信方式的差异规定数据传输的误码率应符合以下要求系统设备误码率信道
21、误码率超短波测控系统的信道必须具有抗突发干扰性能可靠性遥测系统设备的可靠性指标可用平均无故障工作时间或有效度加以描述规定的最低接受值可作为可靠性验证试验能够接受的下限值遥测终端机不含传感器自报式终端机应答式及兼容式终端机中继机水文自动测报系统设备基本技术条件前置通信控制机设备其他性能要求设备功耗遥测终端机值守功耗自报式终端机应答式及兼容式终端机中继机值守功耗再生式中继机模拟式中继机可控式中继机前置通信控制机值守功耗一般应小于时钟精度系统设备在规定的运行周期内月最大计时误差应小于装配及外观质量设备零部件装配应正确牢固不得有松动变形及其它影响使用操作的缺陷存在印刷电路板上应无临时搭接连线及元器件引
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