水情遙測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)

□宋伯琦蒙雅雯崔建和

（1.平頂山水文水資源勘測(cè)局；2.黃委會(huì)西峰水文水資源勘測(cè)局）

水情遙測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)

□宋伯琦1蒙雅雯2崔建和2

（1.平頂山水文水資源勘測(cè)局；2.黃委會(huì)西峰水文水資源勘測(cè)局）

為滿足防洪抗旱的需要，按照全省水文信息化建設(shè)統(tǒng)一部署，引進(jìn)了水情遙測(cè)信息查詢系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝了一體化雨量、水位計(jì)等先進(jìn)設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳水情信息，采用B/S架構(gòu)，結(jié)合GIS、數(shù)據(jù)庫技術(shù)搭建了信息處理、存儲(chǔ)、展示與播報(bào)平臺(tái)，較好地解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)測(cè)站的數(shù)據(jù)采集與運(yùn)行問題，實(shí)現(xiàn)了無人值守，既提高了效率也節(jié)省了人力。文章以該系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能劃分、成果展示與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的系統(tǒng)改進(jìn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，以期給讀者提供一定的借鑒。

水情遙測(cè)；無線網(wǎng)絡(luò)；GIS；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

0 引言

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，溫室氣體的排放越來越多，對(duì)氣候產(chǎn)生了較大的影響，為了應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的洪澇、干旱災(zāi)害，需要及時(shí)對(duì)流域內(nèi)河流、湖泊及水庫的水情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然而傳統(tǒng)的采用人力定期到河流、水庫監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量、記錄并播報(bào)水情的方法已不能滿足現(xiàn)代水情監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展的需要。文章介紹了利用一體化雨量、水位計(jì)，移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)，地理信息系統(tǒng)(GIS)及關(guān)系數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，構(gòu)建水情遙測(cè)信息查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水情數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、存儲(chǔ)與可視化展示，從而提高了區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)監(jiān)測(cè)效率與自動(dòng)化水平。

1 水情監(jiān)測(cè)流程

根據(jù)區(qū)域地貌地勢(shì)、氣候特點(diǎn)、所屬流域內(nèi)地表水分布，在全區(qū)范圍內(nèi)建立一系列監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，在站點(diǎn)處安裝雨量計(jì)、水位計(jì)，對(duì)行政區(qū)域內(nèi)降雨信息，河流、湖泊、水庫等水位信息，按照一定頻率進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)中心存儲(chǔ)及處理，結(jié)合歷年測(cè)量數(shù)據(jù)，為水情預(yù)報(bào)、防汛抗旱提供第一手資料。

2 水情遙測(cè)信息查詢系統(tǒng)的開發(fā)

水情監(jiān)測(cè)注重?cái)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與時(shí)效性，所獲取的數(shù)據(jù)是進(jìn)行水情預(yù)報(bào)、防汛指揮的重要依據(jù)，因此，水情遙測(cè)信息查詢系統(tǒng)以信息自動(dòng)采集傳輸為基礎(chǔ)，通過對(duì)信息采集傳輸基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的改造和建設(shè)，配置自動(dòng)計(jì)量、傳輸設(shè)備，提高信息采集、傳輸、處理的自動(dòng)化水平，以及信息采集的精度和傳輸?shù)臅r(shí)效性，形成較為完善的信息采集體系，為上層水情查詢及預(yù)報(bào)提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息服務(wù)。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)綜合運(yùn)用了自動(dòng)化計(jì)量設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、GIS、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，采用B/S架構(gòu)開發(fā)而成。站點(diǎn)雨量數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)由設(shè)備控制器定時(shí)采集，存儲(chǔ)在本地的同時(shí)，通過移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)按照傳輸協(xié)議傳回?cái)?shù)據(jù)管理中心，后臺(tái)服務(wù)從公網(wǎng)固定IP及端口接收采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后保存到水情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫中，用戶可使用瀏覽器登錄并對(duì)實(shí)時(shí)或歷史水情數(shù)據(jù)進(jìn)行查看與分析。

系統(tǒng)自下而上分為數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理層、業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)層與水情信息展示層四層結(jié)構(gòu)。其架構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 自動(dòng)化計(jì)量設(shè)備介紹

自動(dòng)化采集設(shè)備是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，引進(jìn)的翻斗式雨量計(jì)、浮子式水位計(jì)都具有集成度高、測(cè)量準(zhǔn)確方便的特點(diǎn)。并且根據(jù)測(cè)站環(huán)境的不同，采集設(shè)備不僅可以采用市電供電，偏遠(yuǎn)地區(qū)還可以采用太陽能供電。

翻斗式雨量計(jì)是由感應(yīng)器及信號(hào)記錄器組成的遙測(cè)雨量?jī)x器，其原理為：雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，落入接水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（如0.50 mm）時(shí)，翻斗失去平衡翻倒，記錄器將雨量記錄下來。

浮子式水位計(jì)是利用浮子跟蹤水位升降，采用磁光編碼原理進(jìn)行測(cè)量，以機(jī)械方式直接傳動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，其測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好，沒有溫漂和時(shí)漂的影響。

除傳感器外，一體化采集設(shè)備還包括供電模塊和RTU（遠(yuǎn)程終端控制模塊），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.3 水情遙測(cè)信息查詢平臺(tái)功能

水情遙測(cè)信息查詢平臺(tái)主要包括：圖示化查詢、雨情信息、水情信息、維護(hù)管理四個(gè)功能，每個(gè)模塊又包括多個(gè)二級(jí)功能選項(xiàng)，滿足日常水情監(jiān)測(cè)的需要。其中，主工作區(qū)中默認(rèn)顯示地區(qū)全境地圖，還可選擇遙感影像地圖作為背景，支持各個(gè)測(cè)站的查詢與定位，本系統(tǒng)功能模塊框架圖如圖3所示：

圖2 遙測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)功能框架圖

本系統(tǒng)的主要功能是對(duì)站點(diǎn)的雨量、水位等信息進(jìn)行查詢，包括各區(qū)域雨量數(shù)據(jù)任意時(shí)段查詢柱狀圖顯示、各站點(diǎn)水位數(shù)據(jù)任意時(shí)段查詢過程線顯示、水庫水情數(shù)據(jù)任意時(shí)段查詢列表顯示、特征信息查詢顯示等，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)水位、雨情變化趨勢(shì)提供了重要的依據(jù)。

3 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的系統(tǒng)改進(jìn)

隨著智能手機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，以及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入3G、4G時(shí)代，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展起來，這是一種通過智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的新興業(yè)務(wù)。以往只能在PC端實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在已可以移植到智能手機(jī)上，大大提高了信息系統(tǒng)應(yīng)用的便捷性。

水情遙測(cè)信息查詢系統(tǒng)也可以借助手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)、GIS在線地圖、GPS定位、數(shù)字?jǐn)z像等技術(shù)，結(jié)合水情監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)的自身特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的APP應(yīng)用軟件，為各層級(jí)用戶提供便捷的展示與操作體驗(yàn)。

3.1 數(shù)據(jù)推送功能

開發(fā)后臺(tái)推送服務(wù)與遙測(cè)信息查詢手機(jī)APP軟件，接收測(cè)站的最新雨量、水位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)給已登錄的手機(jī)APP，根據(jù)用戶訪問權(quán)限及站點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，在線GIS地圖上顯示站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.2 站點(diǎn)巡檢功能

在手機(jī)APP中利用GPS模塊，采集測(cè)站的經(jīng)緯度坐標(biāo)，存入數(shù)據(jù)庫。定期到站點(diǎn)維護(hù)采集設(shè)備時(shí)，將維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)回傳，存入數(shù)據(jù)庫保存，并可查詢站點(diǎn)設(shè)備狀態(tài)及近期維護(hù)工作。

4 結(jié)語

天有不測(cè)風(fēng)云，氣候的多變不易預(yù)測(cè)，使得遙測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性變的十分重要，本系統(tǒng)利用無線通信、自動(dòng)控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等成熟的技術(shù)達(dá)到了這些要求，并結(jié)合GIS地圖更直觀地展示了雨情、水位數(shù)據(jù)的變化，提高了工作效率。展望未來，在大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷推廣和創(chuàng)新應(yīng)用的時(shí)代背景下，水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，納入到全省乃至全國(guó)的水文勘測(cè)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用當(dāng)中，為氣候變化及防汛抗旱的分析與預(yù)測(cè)提供海量數(shù)據(jù)支撐是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

編輯：左英勇

TP311.52

B

1673-8853（2017）03-0036-02

2016-12-22