自動采集系統(tǒng)在水資源監(jiān)測中的應(yīng)用

艾建軍 李 坤

（河北省承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

地下水監(jiān)測作為水文工作的一項常規(guī)業(yè)務(wù)，為地下水動態(tài)分析和灌排管理等工作提供著重要的基礎(chǔ)資料和歷史參考依據(jù)。多年來，對于灌域的地下水鹽動態(tài)監(jiān)測工作一直沿用比較傳統(tǒng)和落后的運作模式，隨著時代的進步和科技的發(fā)展，已越來越不適應(yīng)新時期地下水工作發(fā)展的需要，存在的弊端和不足也日益嚴重地顯現(xiàn)出來?！癐C卡地下井水位（水溫）自動采集和數(shù)據(jù)處理整編分析系統(tǒng)”（本文稱“自動采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”）主要是利用現(xiàn)代先進的單片機電子技術(shù)和微機編程技術(shù)，通過自行研制的地下水位（水溫）采集、存儲、顯示裝置和自行編制的程序軟件操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地下水數(shù)據(jù)的自動化采集存儲和地下水資料的自動化整編處理，從而提高地下水監(jiān)測分析水平。

1 IC卡地下井水位（水溫）自動采集系統(tǒng)的研究思路和方案設(shè)計

本系統(tǒng)是針對地下井外業(yè)工作，在現(xiàn)有的地下水監(jiān)測井的井壁內(nèi)部安設(shè)一個自行開發(fā)研制的數(shù)據(jù)采集裝置，外面加設(shè)保護裝置。自動采集裝置每隔24小時自動采集數(shù)據(jù)一次，然后將采集到的數(shù)據(jù)（水位、水溫）存入插在采集裝置內(nèi)的IC卡上。管理人員可定時將IC卡取回，把此卡插入讀卡器，讀卡器與計算機聯(lián)接，運行計算機上的讀卡程序就可將存儲在IC卡上的數(shù)據(jù)信息讀出。

該系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計方案主要包括進行水深傳感器的研制開發(fā)、水溫傳感器的研制開發(fā)、自動采集裝置的研制開發(fā)和讀卡裝置等的研制開發(fā)。具體要求一是要保證水深（水溫）傳感器的穩(wěn)定性和測量精度要求，而且要爭取盡量低廉的價格；二是要使采集裝置盡量做到小巧堅固，利于保護，設(shè)備應(yīng)具有防潮、防水并便于安裝、調(diào)試；三是盡可能使系統(tǒng)省電，以保證其更長的工作時間。

2 地下水數(shù)據(jù)處理與資料整編分析系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)思路和方案設(shè)計

該系統(tǒng)主要是針對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理與資料整編分析工作，應(yīng)用現(xiàn)代計算機手段對外部輸入的水位、水化、土壤水鹽等基礎(chǔ)資料通過自行開發(fā)的軟件處理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與資料整編分析的自動化，并可對處理結(jié)果進行瀏覽和打印輸出。系統(tǒng)操作便捷，整體適應(yīng)性強，瀏覽查詢方便，并且各項處理均滿足水文規(guī)范要求。

由于該系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代微機手段和處理功能，將Windows95/98作為該系統(tǒng)的主要支持系統(tǒng)和運行環(huán)境。因此，要求所加載的計算機主頻要在133M以上，內(nèi)存達到16M以上，硬盤空間要在500M以上。另外，對該系統(tǒng)的編程手段采用了VB編程語言。

2.2 系統(tǒng)的技術(shù)編程原理

該系統(tǒng)是以地下水資料整編為中心，將水位處理、水質(zhì)分析、土壤含水率計算、土壤鹽分分析以及數(shù)據(jù)備份等程序模塊封裝在一個統(tǒng)一的項目處理主程序下實行系統(tǒng)的統(tǒng)一控制與管理。

系統(tǒng)主要采用VB6.0數(shù)據(jù)庫編程技術(shù)和Access數(shù)據(jù)庫軟件進行信息管理系統(tǒng)的設(shè)計。其中，主要使用VB數(shù)據(jù)對象訪問和更新Access數(shù)據(jù)庫原理，設(shè)計數(shù)據(jù)輸入窗體并為它編寫代碼（包括使用Visdata程序創(chuàng)建和維護數(shù)據(jù)庫；設(shè)計約束數(shù)據(jù)控件在鍵擊、數(shù)據(jù)字段、窗體等不同級別上編寫輸入確認過程；使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言對數(shù)據(jù)庫進行備份恢復）以及報表程序的編寫等。同時根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)置對處理結(jié)果的瀏覽和打印輸出功能。

2.2.1 水位資料處理的編程原理

采用VB6.0中文版和Access數(shù)據(jù)庫工具，實現(xiàn)了測井水位資料錄入、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的建立、測量資料的錄入、報表的生成、水位過程線的繪制及打印和其它處理等功能。為實現(xiàn)各數(shù)據(jù)的聯(lián)系和關(guān)聯(lián)，本系統(tǒng)設(shè)計了用于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的字典庫，實現(xiàn)不同測量內(nèi)容中數(shù)據(jù)的共享。

通過微機輸入各地下水位觀測值后，經(jīng)系統(tǒng)運行處理后，相應(yīng)的地下水位、埋深值便自動得以計算和處理，并根據(jù)要求自動生成相應(yīng)的地下水位月報表及水位年度成果表。同時，可點繪地下水位變化過程線，結(jié)合外部輸入的氣象和引排水資料可同時點繪綜合變化過程線等。

2.2.2 水質(zhì)分析資料處理的編程原理

通過微機輸入各地下井水樣化驗的滴定用量，系統(tǒng)便會自動計算相應(yīng)的離子含量和相應(yīng)的其它水化指標，并自動將計算結(jié)果進行匯總為對應(yīng)的成果表，并可瀏覽與打印輸出。特別是在這一項目的處理中，解決了對水化所要求的數(shù)據(jù)特殊格式的自動識別和處理。

由于水化記錄表和成果表表格較為復雜，VB6.0又不易實現(xiàn)復雜報表的生成，系統(tǒng)同樣采用了與Excel的接口技術(shù)，繪制符合整編要求的表格。同時系統(tǒng)對在水化分析中包含的水位、埋深、水溫等測井資料實現(xiàn)了彼此間數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)。

2.2.3 土壤含水率資料處理的編程原理

通過微機輸入各取樣定位點的含水率測定資料，系統(tǒng)便會自動進行含水率的計算和計算成果表的生成，并可按要求點繪生成相應(yīng)的含水率對比分布圖，以便直觀地進行對比與分析。特別是在這一項目的處理中，實現(xiàn)了選擇統(tǒng)計功能，解決了含水率計算數(shù)據(jù)的取舍問題。同時，調(diào)用了VB6.0與Excel的接口技術(shù)，實現(xiàn)了在系統(tǒng)中繪制點位及層次橫向、縱向的水位含水率分布圖，使含水率數(shù)據(jù)更加直觀。

2.2.4 土壤鹽分分析資料處理的編程原理

本系統(tǒng)實現(xiàn)了土樣分析計算中分析記錄表和成果表的打印。

2.2.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復的編程原理

本系統(tǒng)主要采用了SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言及ODBC技巧，將本系統(tǒng)所有項目數(shù)據(jù)實現(xiàn)了分類備份與恢復。實現(xiàn)了水文資料檔案化及歷史查詢的便捷功能。

2.3 系統(tǒng)的創(chuàng)新

本系統(tǒng)的創(chuàng)新點包括兩個方面：一方面將地下水文資料長時期以來人工整編的工作方式轉(zhuǎn)化為利用最新計算機技術(shù)進行自動整編，節(jié)約了人力和物力投入。另一方面是將水位單井過程線和綜合過程線進行了計算機自動生成和利用打印機仿真輸出。在這方面，不僅回避了以往人工點圖的誤差，而且可以實時的觀察水位變化過程，同時也節(jié)省了使用繪圖儀繪制的費用。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用與檢驗

通過對“自動采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”的開發(fā)應(yīng)用，為傳統(tǒng)的地下水數(shù)據(jù)采集和整編處理工作提供了科學手段并注入了新的活力，大大提高了數(shù)據(jù)處理與資料整編分析水平和工作效率，為灌排管理及地下水動態(tài)規(guī)律的研究提供了更為及時準確的依據(jù)和基礎(chǔ)資料，主要體現(xiàn)在：

3.1 避免了人工觀測資料中存在的資料缺漏測、真實性差等弊端，增強了資料的連續(xù)性、可分析性和精度。

3.2 簡化和壓縮了地下水資料的計算、整編工作量，提高了整編處理的精度和質(zhì)量，節(jié)省了人力、物力的配置。

同時，通過對系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，一方面由于對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集將由系統(tǒng)本身自動完成，再無需人工觀測，因此，它將免去委托觀測費用，另一方面將節(jié)省大量內(nèi)業(yè)資料整編和數(shù)據(jù)處理所需的人力、物力投入，降低內(nèi)業(yè)工作業(yè)務(wù)費用的支出，從而帶來良好的經(jīng)濟效益。

因此，隨著對“自動采集及數(shù)據(jù)整編處理系統(tǒng)”在今后的不斷應(yīng)用和技術(shù)容量及技術(shù)處理水平的進一步加大以及其處理內(nèi)容和通用范圍的進一步擴大，必將實現(xiàn)并使其成為真正的業(yè)務(wù)“思維”化和“領(lǐng)域”化處理系統(tǒng)，從而帶來向全業(yè)務(wù)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的廣闊前景。

[1]錢易,劉昌明,邵益生.中國城市水資源可持續(xù)開發(fā)利用[M].北京，中國水利水電出版社 2002。

[2]劉昌明,陳志愷.中國水資源現(xiàn)狀評價和供需發(fā)展趨勢分析 [M].北京，中國水利水電出版社,2001。