探析水情預報中水文遙測終端的應用

閆素杰

摘要：作為一個信息密集型行業(yè)，水利具有多樣化的信息體系，其內容主要包含水雨情信息、汛旱災情信息、水量水質信息等。按照水利系統(tǒng)規(guī)范與需求，必須進行水情遙測系統(tǒng)的建立與設計，將水文遙測終端應用到水情預報中，可有效提升監(jiān)測的準確性、及時性，更能對防汛抗旱需求進行最大限度地滿足。為此，文章主要對水文遙測終端的原理、水情預報中水文遙測終端的作用、通信方式特點及應用進行了分析與探究，以期為提升水情預報信息的準確性、科學性及可行性提供可靠的依據(jù)。

關鍵詞：水情預報；水文遙測終端；原理；應用；作用；通信方式；特點；水文監(jiān)測；雨量分析

為滿足防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設需求，水文遙測系統(tǒng)是利用傳感器技術、通信技術與計算機技術實時采集、報送與處理江河流域降雨量、水位、閥門開度等數(shù)據(jù)，水情預報中，水文遙測系統(tǒng)的運用可將準確的信息及時傳遞給水利部門，并能為水利部門管理水平進行有效提升提供可靠的保障。但因水文監(jiān)控具有較大的地域面積、作業(yè)點極為分散，監(jiān)控條件較為惡劣等因素，導致傳統(tǒng)水文遙測系統(tǒng)已無法對水利信息化需求進行最大限度滿足，為有效提升汛期通訊速率、減少輪詢響應時間，必須重視水文遙測新技術的應用。水文遙測終端機作為水情預報的重要設備，其主要組成部分包括：數(shù)據(jù)傳感器模塊、無線通信模塊、電源模塊等。水文遙測終端是一種無線電數(shù)字通信為基礎的自動遠距離監(jiān)測監(jiān)控技術平臺，其在水情預報中的廣泛應用，可有效降低監(jiān)測難度，提升水文監(jiān)測水平。

一、水文遙測終端的原理

水文遙測終端是利用水位遙測儀與雨量感應器監(jiān)測水文情況。在無人值班時，水位遙測儀可對水位進行自動感應，當24小時監(jiān)測時，必須準確記錄每個小時的井水水位，并利用無線電信號將記錄的數(shù)據(jù)向遙測站進行傳送，最終向遙測終端進行存儲。通常情況下，可選取上下翻斗的方式利用雨量感應器對雨量進行測量，為確保測量結果的準確性，可連續(xù)進行翻斗內觸點、感應器內彈簧開關接觸，降雨量信號在上下翻斗時可實現(xiàn)轉換，向遙測終端發(fā)送時，以物理信號的方式存儲。并利用計算機對終端收集到的水位記錄與降雨量數(shù)據(jù)進行分析，隨后以報表、圖像等形式顯示處理過的水文信息，以此為水情預報提供有利條件。如產(chǎn)生緊急情況時，必須及時進行預警，以此為防止自然災害提供可靠保障。為更好的了解水文遙測終端系統(tǒng)，可由圖1進行分析。

二、水情預報中水文遙測終端的作用

1. 自動采集水文數(shù)據(jù)。信息傳輸系統(tǒng)的建立，應確保分析、評價信息的及時性、準確性。在系統(tǒng)分析、合理分類與組織水情監(jiān)測及評價信息的基礎上，做好水文信息采集工作。水位、降雨量等都屬于水情數(shù)據(jù)自動采集的水文要素。水文遙測終端可自動采集多種水文數(shù)據(jù)，并利用通信終端向中心站發(fā)送全部數(shù)據(jù)，以此，在中心站進行統(tǒng)一處理與統(tǒng)計工作。在規(guī)定條件與時間內，可選用數(shù)據(jù)收集的月平均暢通率與數(shù)據(jù)處理作業(yè)完成率對水文遙測系統(tǒng)可靠性進行分析，其公式如下：

p=（m/N）×100%

其中：數(shù)據(jù)處理作業(yè)完成率由P表示；

根據(jù)設計規(guī)定完成的數(shù)據(jù)處理作業(yè)次數(shù)由N表示；

N次數(shù)據(jù)處理作業(yè)內能夠在規(guī)定時間內完成的作業(yè)次數(shù)由m表示。

2. 主動查詢水文數(shù)據(jù)。指令由水文監(jiān)控中心發(fā)出，對全部遠端測站或某個指定遠端測站采集水文數(shù)據(jù)或進行數(shù)據(jù)回傳。水文召測規(guī)定，遙測終端機向水位計主動發(fā)送詢測水文命令，在水位信息獲取后，應及時向中心站進行上報。要求10s內上報當前水位情況，在水位數(shù)據(jù)查詢過程中，必須對中心水位存儲數(shù)據(jù)信息進行調取。

3. 遠程監(jiān)測站遙控及狀態(tài)查詢。利用設置程序，有關指令可由水情監(jiān)控中心發(fā)出，并進行遠端測站部分功能地關閉與激活，如水位測量關閉等。同時指令也可由數(shù)據(jù)控制中心發(fā)出，規(guī)定遠端測站必須回轉當前所在地工作具體信息，以此實現(xiàn)全面監(jiān)控的目標。中心可利用命令進行遙測終端信息的獲取，如存在誤差，可進行改正。以雨量傳感器進行分析，其準確度等級測量誤差如表1所示。

三、水文遙測終端通信方式的特點

隨著水文、計算機與通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)階段我國水情遙測終端通信方式也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。作為一個高端技術平臺，水文遙測終端的組成部分包括：無線電遠程終端、中繼站等。超短波、衛(wèi)星基站等為現(xiàn)階段水情預報內水情遙測通信的主要方式。本文以GSM、GPRS、VHF通信方式為例對其特點進行分析。

1. GSM、GPRS通信方式特點

首先，安全。以GSM網(wǎng)絡分析，其具有較強的保護能力。如GSM無線通信模塊周圍一個GSM移動基站產(chǎn)生故障，可向其他基站發(fā)送信息。GSM無線通信模塊可進行GSM基站的智能選擇。

其次，運行維護成本低。成本低是GSM無線通信模塊的主要特點，當網(wǎng)絡建成后，無需進行網(wǎng)絡維護費的提供，只需將短信費支付給運營商。

再次，可靠。GSM無線通信模塊能夠進行短消息發(fā)送驗證功能的提供，在監(jiān)控網(wǎng)絡重點對遠程無線終端信息采集工作情況進行檢查時，可進行檢查短信的發(fā)送，當故障出現(xiàn)于遠程終端時，可顯示信息無法成功發(fā)送。

2. VHF超短波通信方式特點

傳輸信道選用超短波數(shù)傳電臺，其優(yōu)點為靈活組網(wǎng)、極易擴展、便于維修、運行費用低級穩(wěn)定信道等。因系統(tǒng)工作為230MHz，并選取一般間接調制數(shù)傳電臺，就導致該系統(tǒng)受外界影響較大，導致其具有較大通信速率、數(shù)據(jù)傳送量較少等。在超短波通信中，往往受到電磁干擾，如何對電磁干擾進行有效消除，是確保超短波設備順利運行的重要問題。

四、水情預報中水文遙測終端的應用

作為水情監(jiān)測過程中一項重要的環(huán)節(jié)，水文遙測終端的應用是提升抗洪防汛能力的保證，并為監(jiān)測結果的準確性和可靠性起到了關鍵性的作用。為此，本文通過實際案例進行分析，以期為水情預報的精確性提供可靠的參考依據(jù)。

1. 案例分析

某監(jiān)測地區(qū)地形為低山丘陵，東高西低為其地形走勢，該監(jiān)測區(qū)域具有豐富的水資源，河流較多，流域范圍廣，并有梯級水力發(fā)電廠的建立。但在地形狀況與氣候的作用下，致使其具有較大的水資源年際變化，同時，因時空分布不均，導致大量旱澇災害的產(chǎn)生，因此對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展造成了極大的損壞。

2. 水文遙測終端的應用

水質監(jiān)測規(guī)程、規(guī)范標準的制訂，應與我國國情相符合。根據(jù)當?shù)厮Y源實際情況，將水文遙測終端應用到該區(qū)域，可有效監(jiān)測其水文狀況。同時充分結合國家防洪防汛指揮系統(tǒng)，進行多個中央報訊站的設置，以此對水文狀況進行遠距離監(jiān)測。遙測終端可利用中繼系統(tǒng)定時收集、傳輸水位、雨量信息，并最終將其存儲到終端，進而達到自動監(jiān)控水情的目的。其中，自動生成的信息為水位與雨量，計算機系統(tǒng)可進行水位信息的獲取，并進行流量關系曲線的制作，并通過計算機對實時改變的流量數(shù)據(jù)進行及時改正，最終形成準確、合理的水情監(jiān)控報告。如大雨突降，水文遙測終端可向水文部門及時發(fā)送數(shù)據(jù)信息，并立即分析、預測數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)由水文遙測終端傳遞給所有防汛部門，以此達到預防洪澇災害的目的。該系統(tǒng)的應用，可對監(jiān)測時間進行大大縮短，并提高水文信息監(jiān)測的精確性，是水情預報工作順利進行的必備條件。

五、結語

綜上所述，旱澇災害已經(jīng)成為現(xiàn)階段全球水環(huán)境面臨的重大問題。我國現(xiàn)階段存在水資源緊缺及空間、時間分布不均勻等問題，水資源保護是水情預報監(jiān)測的出發(fā)點，在水文遙測終端監(jiān)控建設與發(fā)展中，要求相關部門必須嚴格遵循相關監(jiān)控規(guī)定，實施切實可行的措施，對水情實際情況進行準確預報，降低災害影響能力，以此推動社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：河南省周口水文水資源勘測局）