數字化水文水資源監測模式探究

陳瑋

（湖南省郴州水文水資源勘測中心，湖南郴州423000）

1 引言

在現代水利行業的發展中，水文水資源監測屬于一項重要的基礎工作，為管理部門提供了完善的水文信息，還可以向水利相關部門提供水情服務。在信息時代，水利部門需要充分利用信息技術，加快水文水資源數字化發展進程，促使水文水資源監測模式向數字化進行轉變，為水文水資源監測、水環境監測跟蹤工作的有序開展提供支持，進而提升監測的整體效果。

2 數字化水文水資源監測概述

數字化水文水資源監測系統的構成部分有傳感器、主控制器、通信模塊，這一系統能夠準確、實時、高效采集、處理和傳輸各項水文數據，為水資源管理、防汛抗旱工作提供數據支持。通過分析水文水資源監測工作的實際情況，發現了很多發展不平衡的問題，具體體現在水資源短缺、水環境污染、洪澇災害等方面，直接影響社會經濟發展和人民群眾生產生活。因此，水利部門必須做好水資源開發、利用和管理工作，有效提升水資源監測質量。現階段，數字化水文水資源監測系統功能日益完善，應用范圍在不斷擴大，能夠準確預測水情變化及趨勢，這樣水利管理部門就能夠準確預判水資源情況，及時預防用水安全風險，避免因旱澇災害帶來的不利影響。

3 數字化水文水資源監測模式結構

3.1 傳感器

傳感器設備主要是采集水文水資源監測數據。常用的2 種傳感器分別是雨量傳感器和水位傳感器。降雨量是水文計算中的關鍵數據，通過分析各個區域的歷史降雨資料，可以判斷未來的水情變化情況，這樣管理部門就能夠提前防范旱澇災害。雨量計是雨量傳感器的重要組成部分，翻斗式雨量計最為常用，其具有結構簡單、計算準確、穩定性強等優勢。在水利行業的農田灌溉、水庫、湖泊管理工作中，水位資料應用范圍比較廣泛，水利部門可以根據水位資料，合理選擇灌區的灌溉方式，針對調水、排水的情況進行準確判斷。現階段，水利部門普遍應用自動化水位傳感器，如浮子水位計、激光水位計等，現已取代了傳統的人工觀測水尺讀數方式[1]。

3.2 主控制器

在數字化水文監測系統中，主控制器是其中的重要結構，其性能直接決定著系統的整體性能，主控制器可以和其他模塊進行有效連接，及時處理分析、儲存各項數據資料，隨后將ADC/DAC 在微型處理器中，為數據量形式變換提供支持。例如，水利部門利用ADC 技術放大信號，能夠擴大微弱降雨量數據，提高數據處理的準確性，還可以在主控制器中整合多個I/O端口，為系統升級提供便利，滿足擴充的實際要求，延長微處理器的使用年限。

3.3 通信模塊

數據傳輸形式主要分成2 種，分別是有線傳輸和無線傳輸。無線傳輸在現代數字水文水資源監測中得到了有效應用。不受地形、自然環境的影響，無線傳輸模塊類型比較多，很多都是GPRS 通信，運輸速度比較快，具有很強的兼容性，無須投入大量成本作為支持。通過選擇通信模式，提高監測系統的整體性，能源消耗量少，滿足了水文監測系統技術指標要求。

3.4 電源模塊

通常情況下，水文水資源監測系統設置在戶外，電纜線架設所需成本比較高。為了有效解決工程難題，減少成本的投入，水利部門會使用太陽能蓄電池供電，通過分析電壓、容量、溫度等各項指標，其能夠在潮濕環境中運行，這時可以選擇密封鉛酸蓄電池。除此之外，戶外工作對蓄電池設備供電持久性提出了嚴格要求，減少了電能消耗量，實行分區管理模式，確保其在陰雨環境中能正常運行，提供可靠的電力能源支持。

4 數字化水文水資源監測模式功能的實現

首先，水文水資源監測系統的傳感器、控制器和通信模塊，針對降雨情況進行實時監測，采集更多的水文數據和資料進行處理，將各項數據傳輸給水利部門，根據水文變化情況進行判斷、分析，采取相應的措施予以處理，如針對河流湖泊水位高于警戒水位的情況進行監視，利用水文資源監測系統監測，在上游河流有大規模、連續降雨的情況下，提前做好防汛準備工作，還可以打開湖泊閘口，提前做好洪水預防工作，減少洪水災情問題的出現。

其次，在監視系統設置面向用戶的窗口。目前，很多水利部門建立了水文信息管理平臺，這一平臺針對水文資源監測系統進行了擴展，能夠確保監測數據的充分利用。同時，水文信息管理平臺可以做好上傳水文數據的二次處理工作，為人員管理、數據使用提供了支持，實現信息查詢功能，以滿足用戶對信息的各項需求。除此之外，水文信息管理平臺具有防洪報警功能，能夠事先報警，及時做出反應，提高突發事件反應能力，確保汛期的安全性。并且管理平臺能夠支持用戶信息驗證、記錄，基礎資料模塊能夠綜合查詢當地水庫、河流湖泊的數據和資料，以滿足人民群眾的資料查詢需求，及時添加、刪減、修改各項信息。

最后，數字化水文水資源監測系統具有信息發布系統，利用網頁制作技術，在互聯網平臺發布各項水文信息，用戶利用互聯網技術充分了解當地實際情況，建立水文水資源監控App，及時公布水利情況，有效地傳播各項數據，提高水文水資源監測的整體質量。

5 數字化水文水資源監測模式應用效果

在水文水資源監測過程中，數字化水文水資源監測系統能夠自動、快速完成水文監測站的重要任務，數字信號容量比較大、傳輸速度快、抗干擾能力比較強，為計算機操作處理提供了便利，有利于采集更多準確的水位、雨量等數據和信息，提高數據傳輸的時效性。同時，數字化水文水資源監測系統具有視頻監控功能、實時監控功能，可以減少基層水文監測人員的工作量，維護人員的生命財產安全，提高水文水資源監測的整體效率。通過應用數字化水文水資源監測系統，采集的數據已達到98%以上的準確率，接受處理信息誤碼率控制在2%以內，傳輸信息誤差率控制在3%以內，設備儀器完好率99%，傳輸信息暢通率達到100%。除此之外，數字化水文水資源監測系統有利于提高信息采集的準確性、數據傳輸的時效性，促使防汛抗旱信息量有所增加，將采集水情信息共享到互聯網中，通過應用水情信息采集系統數字化優勢，為防汛抗旱指揮、調度提供數據支持。同時，水文水資源監測系統還能夠利用互聯網技術，向人民群眾發布實時的水情、雨情信息，提高人民群眾的防災意識，減少旱澇災害帶來的不必要損失。

6 結語

綜上所述，在信息時代，數字化水文水資源監測系統借助傳感技術、通信技術得到了快速發展，這一系統具有監測數據上報、查詢、報警等各項功能，為水利部門各項工作的開展提供了數據支持，在很大程度上推動著水利行業的發展。