水情預(yù)報(bào)中水文遙測終端技術(shù)分析

王晶

摘 要：國家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步推進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步，而科技的發(fā)展會(huì)反作用于經(jīng)濟(jì)，不斷推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。科研技術(shù)的創(chuàng)新給社會(huì)帶來了諸多新技術(shù)。這些新技術(shù)在各行各業(yè)中發(fā)揮了巨大的作用。隨著社會(huì)建設(shè)的完善，很多科技成果為人類的發(fā)展提供了助力。但是很多自然因素造成的災(zāi)害是人類無法阻止的，這些災(zāi)害影響了社會(huì)的進(jìn)步，對國家的發(fā)展更是造成了巨大的影響。其中山洪災(zāi)害以及旱澇災(zāi)害是影響最大的自然災(zāi)害，因而水情控制成為了國家發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。由于我國地域廣闊，地形復(fù)雜，地理情況十分特殊，因而如何提高水情監(jiān)測質(zhì)量成為了水情治理的關(guān)鍵。文章主要針對當(dāng)前我國水情預(yù)報(bào)中新型監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了分析，詳細(xì)介紹了水文遙測終端在水情預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水文遙測；水情監(jiān)控；水情預(yù)報(bào)；水情調(diào)控

對江、河、湖泊以及水利設(shè)施的監(jiān)測是水文部門的工作重點(diǎn)，除此之外渠道、地下水的監(jiān)測也是水文監(jiān)測的重點(diǎn)，水文部門針對不同水域的流量、水位以及蒸發(fā)、水質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)測，而隨著科技的發(fā)展，更多的先進(jìn)技術(shù)開始應(yīng)用于水文監(jiān)測。其中推廣最快的便是水文遙測技術(shù)。水文遙測主要對水域狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過無線通信的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，從而提高了水文監(jiān)測效率。

我國地域廣闊且地形復(fù)雜，在水文監(jiān)測中使用水文遙測終端，可以有效降低監(jiān)測人員的勞動(dòng)量，同時(shí)增加監(jiān)測精度。水文遙測技術(shù)通過無線電發(fā)射裝置同監(jiān)測控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，這在一些地理位置相對險(xiǎn)惡、監(jiān)測難度大的地域發(fā)揮了巨大的作用。

1 水文遙測技術(shù)構(gòu)成

水文遙測的組成相對復(fù)雜，主要包括前段監(jiān)測設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、測量設(shè)備以及監(jiān)測中心四部分，下面便針對水文遙測系統(tǒng)組成進(jìn)行詳細(xì)的分析。

通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS/短消息/北斗衛(wèi)星、Internet公網(wǎng)/移動(dòng)專線。

前端監(jiān)測設(shè)備：水文監(jiān)測終端DATA-9201。

測量設(shè)備：雨量傳感器、水位計(jì)、工業(yè)照相機(jī)或其他儀表變送器。

2 通信及工作原理分析

（1）無線通訊技術(shù)是水文遙測技術(shù)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)保障，水文遙測技術(shù)主要包含了自動(dòng)控制、無線通訊以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)，是目前水文監(jiān)測中較為高端的技術(shù)系統(tǒng)。而水文遙測終端主要由現(xiàn)場設(shè)備以及控制臺(tái)和主控站、中繼站、無線電通訊臺(tái)等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過水文遙測終端水文監(jiān)測部門能夠進(jìn)行遙控、遙測以及遙信、遙調(diào)等。而通訊技術(shù)是水文遙測技術(shù)的關(guān)鍵，目前使用較多的無線通訊方式主要有四種，即超短波、衛(wèi)星基站以及GPRS、GSM等。上世紀(jì)末期衛(wèi)星基站以及超短波通訊是最為常見的無線通訊方式。超短波無線通訊方式的獨(dú)立性較強(qiáng)，不容易受到外界因素的干擾，這是因?yàn)槌滩ㄍㄓ崒儆趯＞W(wǎng)通訊，因而可靠性以及穩(wěn)定性相對較高。同過去的衛(wèi)星通訊相比，衛(wèi)星基站無線通訊沒有中繼站，由于傳播環(huán)節(jié)的簡化，使得傳輸距離更遠(yuǎn)，較之于超短波通訊，衛(wèi)星基站通訊受限較小。而新世紀(jì)開始后，隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，GPRS以及GSM技術(shù)開始嶄露頭角，由于其高端的通訊性能以及穩(wěn)定的通訊狀態(tài)，衛(wèi)星基站以及超短波通訊技術(shù)逐步地開始被其替代。

（2）水文遙測終端的通信特點(diǎn)。20世紀(jì)末廣泛應(yīng)用的VHF超短波通信方式，是將電臺(tái)作為中轉(zhuǎn)站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳播，由于該系統(tǒng)是采用普通的數(shù)據(jù)傳播電臺(tái)，所以外界干擾造成了一定的影響，通信速率較低，但誤碼率較高，信號較弱且傳送范圍較小，除這些問題外，超短波通信不可避免電磁干擾，對系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行造成了困難。但超短波通信組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展較為容易，維修便捷和運(yùn)行成本較低，而且受氣候條件影響較小，在當(dāng)時(shí)廣泛應(yīng)用于水文遙測。發(fā)展到現(xiàn)在，水文遙測的通信方式主要是GSM/GPRS，它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為安全性高、可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。當(dāng)GSM移動(dòng)基站出現(xiàn)問題時(shí)，信息將被傳送至其他基站，GSM網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)了良好的冗余保護(hù)能力，信息發(fā)送的安全性有了保障。GSM無線通信模塊能提供驗(yàn)證功能，通過短消息檢查無線終端工作是否運(yùn)行良好，出現(xiàn)故障短消息即發(fā)送失敗，無法進(jìn)行水文監(jiān)測，這時(shí)需要前往現(xiàn)場去檢查。由于GSM網(wǎng)絡(luò)一旦建成除了向支付短信費(fèi)用外，GSM網(wǎng)絡(luò)不需要維護(hù)費(fèi)用，成本費(fèi)用大大降低。

（3）工作原理分析。水文遙測終端在對不同領(lǐng)域水文狀況進(jìn)行監(jiān)測時(shí)主要依賴于雨量感應(yīng)器以及水文遙測設(shè)備，即便沒有工作人員現(xiàn)場監(jiān)測，通過自動(dòng)感應(yīng)設(shè)備，水位遙測儀能夠針對實(shí)際的水位、雨量等進(jìn)行實(shí)時(shí)性的全天監(jiān)控，并對不同時(shí)間的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并將收集記錄的數(shù)據(jù)通過無線通訊系統(tǒng)發(fā)送至遙測站，遙測站遙測終端會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來。雨量感應(yīng)設(shè)備對雨量的測量主要通過上下翻斗的形式進(jìn)行，在雨量感應(yīng)設(shè)備翻斗中，感應(yīng)彈簧開關(guān)同觸點(diǎn)之間會(huì)頻繁接觸，從而提高測量準(zhǔn)確性。在上下翻斗時(shí)轉(zhuǎn)換雨量信號，并將降雨量以物理信號的形式儲(chǔ)存至遙測終端。遙測終端使用計(jì)算機(jī)對收到的雨量數(shù)據(jù)以及水位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并以圖表的形式表現(xiàn)出來，從而對水情狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，對水情危機(jī)進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警，從而進(jìn)行自然災(zāi)害的防治理。

3 技術(shù)應(yīng)用

3.1 遙測終端應(yīng)用的具體環(huán)境舉例分析

舉例說明水文遙測終端的具體環(huán)境，假設(shè)所要監(jiān)測的地區(qū)處于低山丘陵地區(qū)，總地勢呈現(xiàn)為東高西低，該地區(qū)水資源豐富，河流眾多，流域面積較為廣闊，并且建立了梯級水力發(fā)電廠。但是受到地形條件和氣候的影響，導(dǎo)致水資源年際變化較大，時(shí)空分布不均，水旱災(zāi)害的頻發(fā)對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民的生命安全造成了威脅，特大洪水造成的巨大的損失，應(yīng)用水位遙測終端對該地的水文情況進(jìn)行監(jiān)測，加緊對洪澇災(zāi)害的觀測及分析，對于自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)調(diào)度有著重要的作用。

3.2 實(shí)時(shí)應(yīng)用

水文監(jiān)測系統(tǒng)主要針對水文實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行分析，并進(jìn)行合理的預(yù)測，以此為水災(zāi)的防治工作提供有利的理論基礎(chǔ)。因此水文預(yù)測系統(tǒng)會(huì)將水文遙測同防汛指揮系統(tǒng)結(jié)合在一起，并在防汛指揮系統(tǒng)中設(shè)置報(bào)訊站，通過遙測系統(tǒng)，對水文狀況進(jìn)行監(jiān)測，并通過終極系統(tǒng)，將水位、雨量等信息收集起來，傳輸至終端控制站，在終端進(jìn)行儲(chǔ)存，從而自動(dòng)管理水情。在水情監(jiān)測系統(tǒng)中除了自動(dòng)對雨量以及水位數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控生成外，計(jì)算機(jī)還可以通過水位數(shù)據(jù)，對流量進(jìn)行分析，從而繪制出相關(guān)流量曲線，并結(jié)合實(shí)時(shí)收到的水位數(shù)據(jù)，對流量信息進(jìn)行修正，調(diào)整流量曲線，最終完成水文監(jiān)控工作，并生成相關(guān)報(bào)告。如此一來，若某一流域發(fā)生了特大降水，通過水文遙測系統(tǒng)可以對該流域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將數(shù)據(jù)及時(shí)的傳送至水文部門，通過分析預(yù)測，向防汛部門傳達(dá)防汛數(shù)據(jù)，以此為洪澇災(zāi)害做好準(zhǔn)備。通過水文遙測系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測的自動(dòng)化運(yùn)行，還能夠提高水文監(jiān)測、預(yù)報(bào)工作效率以及精確性，是未來水文監(jiān)測工作不可或缺的監(jiān)測技術(shù)。

4 結(jié)束語

在我國洪澇干旱是最常見的自然災(zāi)害，因此國家對水文情況監(jiān)測工作極為重視，列入了國家發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。隨著科技的發(fā)展，水文監(jiān)測技術(shù)也得到了極大的提高，水文遙測終端技術(shù)是近些年被應(yīng)用于水情預(yù)報(bào)中的，但是該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對我國洪澇災(zāi)害的防治有著重要的作用。通過精確的監(jiān)測、預(yù)警，提高了我國自然災(zāi)害的防治效率。遙測終端可以完成水文信息的收集、傳輸以及儲(chǔ)存，并通過對信息的集中管理，實(shí)現(xiàn)全面及時(shí)的水情傳輸，對流域信息自然災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，從而降低災(zāi)害損失，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，保證經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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