遼寧省水情信息報(bào)送及發(fā)布技術(shù)發(fā)展歷程與展望

金 鑫，顧燕平，張 潔，梁 冰

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

遼寧省水情信息報(bào)送及發(fā)布技術(shù)發(fā)展歷程與展望

金 鑫，顧燕平，張 潔，梁 冰

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

為明晰水情信息報(bào)送及發(fā)布技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，更好支撐防汛抗旱決策，以遼寧省為例，從水文站網(wǎng)布設(shè)、報(bào)汛終端建設(shè)、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)及信息發(fā)布平臺(tái) 4 個(gè)方面入手，對(duì)建國(guó)以來(lái)水情信息報(bào)送及發(fā)布技術(shù)發(fā)展歷程進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)述，并對(duì)未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行分析展望。成果可為遼寧省水文部門乃至各級(jí)防汛抗旱部門相關(guān)決策提供依據(jù)，亦可為其它地區(qū)水情基礎(chǔ)建設(shè)提供參考。

水情信息；報(bào)汛；發(fā)布；發(fā)展歷程

0 引言

遼寧省是水旱災(zāi)害頻發(fā)的省份，1949—2013 年間共發(fā)生 20 余次嚴(yán)重洪災(zāi)及 10 余次嚴(yán)重旱災(zāi)。特別是近年來(lái)，隨著氣候變化及人類活動(dòng)的影響逐漸加劇，遼寧省洪、旱災(zāi)害呈現(xiàn)頻發(fā)、重發(fā)趨勢(shì)，旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象顯著。在歷年的防汛抗旱決策中，水情信息起到了重要作用，而水情信息報(bào)汛及發(fā)布技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)支撐。

截至 2012 年底，遼寧省共有省級(jí)報(bào)汛站1 708 處。其中，水文站 93 處、水位站 7 處、閘壩站3 處、雨量站 1 209 處、大型水庫(kù)站 27 處、中型水庫(kù)站 74 處、?。↖）型水庫(kù)站 285 處、電站 10 處；加上近 2 年新建的山洪災(zāi)害報(bào)汛站，測(cè)站總數(shù)將達(dá)到3 000 以上。站網(wǎng)密度的增加將對(duì)水情信息報(bào)汛平臺(tái)、報(bào)汛網(wǎng)絡(luò)、發(fā)布平臺(tái)提出新的要求。明晰水情信息報(bào)送及發(fā)布技術(shù)發(fā)展歷程，有助于正確把握相關(guān)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，明確未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)水情報(bào)汛技術(shù)的整體提升具有指導(dǎo)作用。

1 水情站網(wǎng)布設(shè)

水情站按功能及報(bào)汛項(xiàng)目可分為雨量站、流量站、水位站、蒸發(fā)站、墑情站等；按照?qǐng)?bào)送水情信息對(duì)象可分為中央（含流域機(jī)構(gòu)）、省級(jí)和地方（含工程管理單位）等報(bào)汛站；按照測(cè)報(bào)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)及要求，又可分為常年、汛期及輔助等水情站[1-2]。

水情站網(wǎng)的布設(shè)可在一定程度上反映水情乃至水文領(lǐng)域的技術(shù)及能力。整體來(lái)看，自建國(guó)以來(lái)，遼寧省水情站網(wǎng)大致經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段：1）初期發(fā)展階段；2）維持及停滯階段；3）穩(wěn)步發(fā)展階段；4）平穩(wěn)改進(jìn)階段；5）迅猛發(fā)展階段。各階段水情站網(wǎng)布設(shè)情況如圖 1 所示[3-4]。

2 信息報(bào)送終端

建國(guó)以來(lái)，遼寧省水情報(bào)汛終端經(jīng)歷了電話、電報(bào)、無(wú)線電臺(tái)、智能傳輸機(jī)、自動(dòng)遙測(cè)站、PDA、衛(wèi)星電話、智能手機(jī)的發(fā)展過(guò)程，如圖 2 所示?，F(xiàn)已形成以遙測(cè)報(bào)汛、智能傳輸機(jī)報(bào)汛為主，智能手機(jī)、PDA 報(bào)汛為輔，衛(wèi)星電話報(bào)汛為應(yīng)急手段的報(bào)汛機(jī)制。

2.1 電話、電報(bào)及短波電臺(tái)

電話和電報(bào)是傳統(tǒng)的水情報(bào)汛平臺(tái)。新中國(guó)成立初期（1949 年），遼寧省僅有遼河卡力馬和渾河北大溝等測(cè)站采用徒步或騎馬的方式進(jìn)行報(bào)汛。1951 年汛前，中央水利部?？顚?duì)大江大河重要水情站架設(shè)專用電話，遼河鐵嶺、巨流河站，渾河的心太河、沈陽(yáng)站，太子河的遼陽(yáng)、小北河站開(kāi)始使用長(zhǎng)途電話報(bào)汛。1952 年，經(jīng)郵電及防汛部門協(xié)商，各水情站借用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)郵電所有線電話向省防汛部門話傳水情信息。1953 年水利部頒發(fā)《報(bào)汛辦法》，水文情報(bào)工作走向正軌，各水情站采用全國(guó)統(tǒng)一水情專用碼擬拍水情電報(bào)，到就近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)郵電所向中央、省市和地方防汛部門拍發(fā)。1956 年，為確保馬虎山分洪工程正確運(yùn)用，防汛指揮部門決定，除加強(qiáng)水情站有線通訊外，對(duì)特別重要的水情站租設(shè)郵電部門的短波電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線雙保險(xiǎn)[4]。此后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，電話、電報(bào)及短波電臺(tái)一直是水情報(bào)汛的重要工具。

圖 1 遼寧省水情信息報(bào)汛站發(fā)展歷程

圖 2 遼寧省報(bào)汛終端發(fā)展歷程

2.2 智能傳輸機(jī)

“水文信息智能傳輸機(jī)”由遼寧省水文水資源勘測(cè)局鞍山分局（現(xiàn)遼寧省鞍山水文局）于 2003 年7 月研制成功。經(jīng)全省范圍的推廣、試運(yùn)行后，于2004 年 10 月針對(duì)應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)、升級(jí)，并于 2005 年在全省應(yīng)用。該產(chǎn)品符合新的《水情信息編碼標(biāo)準(zhǔn)》要求，可大幅縮短報(bào)汛時(shí)間，提高報(bào)汛精度，減輕報(bào)汛人員的工作量，對(duì)提高遼寧省水情信息傳輸?shù)臅r(shí)效性、準(zhǔn)確性發(fā)揮了很大作用。

2.3 智能手機(jī)

智能手機(jī)報(bào)汛技術(shù)是針對(duì)水文行業(yè)需要，基于3G 通訊方式研發(fā)，采用 Android 手機(jī)向中心站發(fā)送人工置數(shù)信息的移動(dòng)終端系統(tǒng)。智能手機(jī)終端易于攜帶、操作簡(jiǎn)便，能讓水文工作人員隨時(shí)隨地上報(bào)實(shí)時(shí)水文信息，為防汛抗旱提供更及時(shí)、有效的水文信息數(shù)據(jù)支持。遼寧省已于 2013 年起，逐漸向各水文測(cè)站配置智能手機(jī)報(bào)汛設(shè)備。

2.4 自動(dòng)遙測(cè)站

遼寧省于 2006 年起，建設(shè)了大量的水情自動(dòng)遙測(cè)站，測(cè)站配備有雨量（水位）傳感器、RTU、通信終端、太陽(yáng)能電池板等設(shè)備，水情信息自動(dòng)采集、存儲(chǔ)并按照設(shè)置通過(guò) GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)將水情信息自動(dòng)發(fā)送至分中心[5-7]。

2.5 PDA 報(bào)汛設(shè)備

隨著遼寧省中小水庫(kù)報(bào)汛系統(tǒng)的建立，由于需要報(bào)汛的參數(shù)多，很多信息需要人工輸入，遼寧省于 2009 年引入了 PDA（觸摸鍵盤）報(bào)汛系統(tǒng)。PDA采用當(dāng)前國(guó)際最流行的嵌入式技術(shù)，主要由 1 塊觸摸屏和 1 塊圖形點(diǎn)陣式液晶板及 1 塊 ARM 控制板組成。觸摸屏通過(guò) RS-232 接口來(lái)讀取 YAC2000 系列自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集終端所采集到的雨量、水位及設(shè)備上的其他參數(shù)。該設(shè)備具有快捷、靈活、分辨率高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在遼寧省中小水庫(kù)報(bào)汛中起到了重要作用。

2.6 衛(wèi)星電話

衛(wèi)星電話報(bào)汛基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸水文信息，其主要作用是汛期特大洪水（如遼寧省 2013 年“816”洪水）造成現(xiàn)有通信平臺(tái)癱瘓或出現(xiàn)其他緊急情況時(shí)，采取的應(yīng)急報(bào)汛措施。衛(wèi)星電話報(bào)汛可大幅提高水情報(bào)汛應(yīng)對(duì)突發(fā)問(wèn)題的能力，確保報(bào)汛工作的穩(wěn)定、順暢。

3 信息傳輸網(wǎng)絡(luò)

報(bào)送網(wǎng)絡(luò)直接影響水情信息傳輸?shù)臅r(shí)效性。遼寧省報(bào)汛網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大體經(jīng)過(guò) 3 個(gè)階段，即原始工作、自動(dòng)化及信息化等階段，如圖 3 所示。

3.1 原始工作階段

自新中國(guó)成立至 20 世紀(jì) 90 年代，遼寧省水情信息采集以人工觀測(cè)為主，信息傳輸主要依靠郵電部門的通信系統(tǒng)。從郵電部門電傳大量電報(bào)，依靠人工翻譯并加工編制成各種圖表供使用，工作量大，效率不高。

3.2 自動(dòng)化階段

20 世紀(jì) 90 年代以后，遼寧省防汛信息自動(dòng)化建設(shè)步伐加快。在通信方面，1997 年建成太子河微波通信干線，1999 年建成遼北及大伙房水庫(kù)微波干線，配備了 1 000 門數(shù)字程控交換機(jī)，建設(shè)了無(wú)線報(bào)汛網(wǎng)。在信息處理上，廣泛采用了微機(jī)。

1995 年開(kāi)始建設(shè)遼寧省防汛計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括省中心、14 個(gè)分中心、8 座省屬大型水庫(kù)及 325 個(gè)報(bào)汛站。實(shí)現(xiàn)了防汛信息的自動(dòng)傳輸、處理及聯(lián)機(jī)檢索等功能，可以接收雨情、水情信息，進(jìn)行自動(dòng)譯電和電報(bào)處理，查詢實(shí)時(shí)水情、氣象云圖等。到 2000 年，水情信息的傳輸和處理基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

圖 3 報(bào)汛網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)

在這一時(shí)期，水情信息的傳輸方式有：語(yǔ)音電話報(bào)汛、X.25（公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)）、電話拔號(hào)網(wǎng)和電報(bào)等 4 種。其中，報(bào)汛站大部分采用程控電話報(bào)汛，部分重點(diǎn)站還同時(shí)配備無(wú)線超短波、短波電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了有線、無(wú)線雙保險(xiǎn)。各市分中心向省中心傳輸水情信息主要有 X.25 和拔號(hào)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。省屬大型水庫(kù)則通過(guò)電報(bào)、拔號(hào)上網(wǎng)、分中心 X.25 等多種方式發(fā)送[8]，信息傳輸結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

圖 4 水情信息傳輸結(jié)構(gòu)圖

3.3 信息化階段

2006 年以來(lái)，遼寧省建設(shè)了大量水情遙測(cè)站點(diǎn)。相應(yīng)的，傳輸網(wǎng)絡(luò)也逐漸由有線網(wǎng)絡(luò)向 GPRS/ GSM 乃至 3G 等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。至 2012 年底，遼寧省省級(jí)報(bào)汛站有 2 種報(bào)汛方式：1）人工觀測(cè)信息（水位、流量等）通過(guò)水文智能傳輸機(jī)等方式向地市分中心報(bào)送；2）雨量自動(dòng)遙測(cè)設(shè)備通過(guò) GPRS/ GSM 寬帶網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，在信息的傳輸方式方面，配備了多種備用手段，確保水情信息在突發(fā)情況下的仍能傳輸?shù)缴霞?jí)水情部門[9]。

2012 年，為適應(yīng)新形式下的報(bào)汛需求，遼寧省引入了面向數(shù)據(jù)庫(kù)的水情信息交換系統(tǒng)平臺(tái)。該系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)輪詢和信息觸發(fā)技術(shù)理念，實(shí)現(xiàn)了跨地區(qū)、跨行業(yè)的水情信息交換共享，解決了以往譯電設(shè)備投入大、耗時(shí)長(zhǎng)、信息處理復(fù)雜，錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重，報(bào)送信息不及時(shí)等問(wèn)題，在防汛抗旱工作中起到了突出作用。

4 信息發(fā)布技術(shù)

4.1 傳統(tǒng)發(fā)布途徑

傳統(tǒng)的水情信息發(fā)布途徑主要是紙質(zhì)報(bào)表、年鑒等。如為防洪抗旱決策部門提供的《水情日?qǐng)?bào)》、《水情旬報(bào)》、《水情月報(bào)》及全國(guó)統(tǒng)一刊印發(fā)布的《水文年鑒》等。

4.2 信息化發(fā)布平臺(tái)

隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的發(fā)展，水情信息發(fā)布途徑逐漸由紙質(zhì)報(bào)表、年鑒轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽?Internet、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。目前，遼寧省水情信息的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺(tái)主要包括以下 3 種：

1）水情信息網(wǎng)站。針對(duì)各級(jí)防汛抗旱部門難以在第一時(shí)間掌握全省水情信息這一問(wèn)題，遼寧省水文局于 2012 年開(kāi)發(fā)了一個(gè)快速、準(zhǔn)確、高效的防汛抗旱水情信息共享平臺(tái)，為相關(guān)部門決策提供及時(shí)、全面的數(shù)據(jù)支撐。

2）水情短信。2012 年遼寧省水文局與中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)水情短信發(fā)布系統(tǒng)，在暴雨洪水來(lái)臨之際，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、相關(guān)決策部門及媒體提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息。

3）水情易信通系統(tǒng)。遼寧省水情易信通系統(tǒng)（iPad/智能手機(jī)發(fā)布平臺(tái)）于 2011 年 5 月投入使用。該系統(tǒng)以 iPad/智能手機(jī)為終端，采用 3G 通訊方式，面向水文行業(yè)實(shí)際需求研發(fā)。系統(tǒng)集水情信息采集、傳輸、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)警于一體，可滿足各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和防汛決策人員隨時(shí)隨地了解實(shí)時(shí)水情信息的實(shí)際需求[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

水情信息報(bào)送與發(fā)布技術(shù)是防汛抗旱決策的關(guān)鍵支撐。遼寧省水情信息報(bào)汛、發(fā)布技術(shù)經(jīng)多年發(fā)展，已形成以遙測(cè)報(bào)汛、水文信息智能傳輸機(jī)報(bào)汛為主，智能手機(jī)、PDA 報(bào)汛為輔，衛(wèi)星電話報(bào)汛為應(yīng)急的報(bào)汛機(jī)制；并構(gòu)建了水情網(wǎng)站、水情短信、水情易信通等多種信息發(fā)布平臺(tái)。但整體來(lái)看，水情報(bào)汛、發(fā)布技術(shù)尚處于發(fā)展階段，仍存在許多需解決、完善的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

1）亟需在現(xiàn)有水情測(cè)報(bào)設(shè)施的基礎(chǔ)上，結(jié)合信息、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)新成果，開(kāi)發(fā)水文站水位—流量自動(dòng)測(cè)報(bào)平臺(tái)，進(jìn)一步完善水情信息測(cè)報(bào)自動(dòng)化。遼寧省水情自動(dòng)化起步較早，但水文站流量數(shù)據(jù)至今仍以人工測(cè)報(bào)為主。自 2011 年山洪災(zāi)害項(xiàng)目建設(shè)以來(lái)，省內(nèi)陸續(xù)設(shè)立了多個(gè)遙測(cè)水位站，但由于數(shù)據(jù)類型（水位）與傳統(tǒng)的防汛決策數(shù)據(jù)（流量）不符，且觀測(cè)精度仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，遙測(cè)水位數(shù)據(jù)至今仍未應(yīng)用于防汛決策。鑒于此，亟需開(kāi)發(fā)相應(yīng)水位—流量自動(dòng)測(cè)報(bào)平臺(tái)，將遙測(cè)水位實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為流量，并與臨近水文站數(shù)據(jù)對(duì)比分析，明確測(cè)報(bào)精度，從而將遙測(cè)水位信息引入防汛工作中，完善水情測(cè)報(bào)自動(dòng)化體系，為防汛工作提供更為完善的技術(shù)服務(wù)。

2）對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)軟硬件設(shè)施升級(jí)擴(kuò)容，將遼寧省山洪災(zāi)害雨情信息納入防汛工作中。雨量數(shù)據(jù)是防汛決策的重要依據(jù)，雨量站的密度對(duì)洪水預(yù)報(bào)精度乃至防汛決策的科學(xué)合理均有重大意義。近年來(lái)，遼寧省雨量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，2006 年全省報(bào)送雨量的站點(diǎn)為 600 余處，隨著中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的逐步完成，至2012 年底報(bào)送雨量的站點(diǎn)已增至 1 708 處。近 2 年，隨著山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)完成，雨量站進(jìn)一步增多，覆蓋范圍更為廣泛。迅速增加的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)對(duì)遼寧省現(xiàn)行的水情信息傳輸方式（測(cè)站—分中心—省局）提出了挑戰(zhàn)，對(duì)軟硬件設(shè)施提出了新的要求。為更好支撐防汛決策，亟需對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行優(yōu)化（測(cè)站一步到省局），對(duì)軟硬件設(shè)施升級(jí)擴(kuò)容，進(jìn)而將山洪災(zāi)害雨情信息全面納入防汛工作中。

3）需進(jìn)一步完善、發(fā)展水情信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)及發(fā)布平臺(tái)，為各級(jí)決策部門提供及時(shí)、高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。近年來(lái)，隨著信息、通信技術(shù)的發(fā)展及防汛工作越來(lái)越高的要求，水情信息趨于全面化、多元化。目前，遼寧省水情信息已涵蓋雨情、河道水情、水庫(kù)水情、墑情、預(yù)報(bào)、視頻監(jiān)測(cè)等多種類信息。不同類型的數(shù)據(jù)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)形式、發(fā)布平臺(tái)有不同的要求。針對(duì)此，尚需進(jìn)一步完善、擴(kuò)展各類信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)及發(fā)布平臺(tái)，確保各類水情信息及時(shí)報(bào)送至各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)決策部門，為防汛工作提供更為高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。

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Development and Prospect on Submitting and Publishing Technologyof Hydrological Information in Liaoning Province

JIN Xin, GU Yanping, ZHANG Jie, LANG Bing
(Hydrological Bureau of Liaoning Province, Shenyang 110003, China)

In order to identify the development venation of hydrological information submitting and publishing technology and provide a better support for flood control and drought relief, this paper analyzes the development process of station network deployment, telemetry terminals, information transmission networks and information publishing platform in Liaoning Province since the founding of new China. This paper also prospected the future direction as well. The result could provide a basis for hydrologic sector as well as other flood control and drought relief sectors in Liaoning Province. It also could provide a reference on hydrological infrastructure construction for other regions.

hydrological information; flood reporting; publish; development process

TP274

A

1674-9405(2015)03-0068-05

2014-12-01

金 鑫（1984－），男，遼寧撫順人，博士，從事水文預(yù)報(bào)、河流健康評(píng)價(jià)、水庫(kù)生態(tài)調(diào)度等方面研究。