水文自動化在雨水情監(jiān)測中的應(yīng)用

張明陽

北京市密云水庫管理處 北京 101500

引言

隨著社會的不斷發(fā)展科學(xué)的不斷完善，自動化技術(shù)在社會市場上被廣泛運用，而最重要的就是應(yīng)用到雨水情監(jiān)測中。雨水情在監(jiān)測過程中要進行大量監(jiān)測站點的設(shè)置，要將各個監(jiān)測站點的信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至數(shù)據(jù)中心。對比傳統(tǒng)的電話線傳遞數(shù)據(jù)而言，自動化技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行傳輸數(shù)據(jù)，不僅很大程度上節(jié)約了成本，也能在傳輸數(shù)據(jù)的過程中保證其穩(wěn)定性，在一定程度上增加信息數(shù)據(jù)的實時準(zhǔn)確性，從而高效地提升了水文管理的工作質(zhì)量。

1 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的目標(biāo)

在雨水情監(jiān)測過程引入水文自動化，使用自動化系統(tǒng)是為了方便實現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)。首先是對水位、流速、流量、降水量、含沙量以及水質(zhì)等各方面數(shù)據(jù)進行不同時間地點的監(jiān)測。而直接可以觀察出雨水情的具體情況主要是依靠水位的高低與降水量的大小來進行相關(guān)判斷，依據(jù)自動化技術(shù)在監(jiān)測過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，有效地對水資源進行相關(guān)的配置，這樣既可以對水電設(shè)備的蓄水防洪功能充分的發(fā)揮，也能在監(jiān)控中保證施工過程的安全問題，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)生洪水災(zāi)難地區(qū)的人民群眾進行人身安全的保障。為了提升水庫的整體安全性和經(jīng)濟效益，水文自動化技術(shù)為了對雨水情能夠深入的把控及了解，也存在幾方面功能，不僅要進行上傳相關(guān)雨水量的數(shù)據(jù)，還要獲取水位高低的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且對水位高低降水量大小的信息數(shù)據(jù)進行管理儲存，同時也要對水位高低的信息數(shù)據(jù)以及降水量的信息數(shù)據(jù)進行深入分析，探測其潛在風(fēng)險，再結(jié)合實際信息數(shù)據(jù)，對預(yù)估風(fēng)險進行預(yù)防及時進行預(yù)警。

2 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 投入費用較低

要利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行水文自動化技術(shù)在工作過程中的數(shù)據(jù)收集，對比傳統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的方式，水文自動化技術(shù)只要安裝了通信設(shè)施設(shè)備就不需要再進行創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，這在一定程度上節(jié)約了成本。不僅如此，水文自動化技術(shù)也能夠在雨水情監(jiān)測中實現(xiàn)實時監(jiān)測，因為自動化技術(shù)監(jiān)測功能通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，所以可以在一定程度上保證了傳遞數(shù)據(jù)的流暢性，與此同時，也能解決邊傳輸數(shù)據(jù)邊監(jiān)測的問題，出現(xiàn)延誤的現(xiàn)象逐漸消失。水文自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約相關(guān)時間不必輪回的進行各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)收集以及數(shù)據(jù)儲存，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也能夠及時進行傳輸信息的需求[1]。

2.2 監(jiān)控功能強大

水文自動化技術(shù)中的監(jiān)測范圍非常廣泛，這也能在很大程度上保證了自動化技術(shù)不會被外在因素造成很大的影響，自動化技術(shù)應(yīng)用在某部分偏遠山區(qū)以及環(huán)境惡劣的情況下都能夠正常運作。因為監(jiān)控范圍非常的廣泛所以各個監(jiān)測點分布差距非常大也不會對自動化技術(shù)的監(jiān)測結(jié)果造成影響。不僅如此，在采用了無線網(wǎng)絡(luò)的自動化技術(shù)也不用擔(dān)心會出現(xiàn)盲區(qū)，因為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋范圍很全面，完全能夠符合在監(jiān)控過程中進行數(shù)據(jù)收集。在這些基礎(chǔ)上，水文自動化技術(shù)能夠進行遠程校對時間以及開關(guān)監(jiān)測調(diào)整等功能的遠程監(jiān)控設(shè)施設(shè)備，能夠在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下進行在線升級。

2.3 傳輸效率偏高

自動化技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面主要是數(shù)據(jù)傳輸速度相當(dāng)快，據(jù)目前了解的情況，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速度已經(jīng)達到了171.2Kbit/s，而傳統(tǒng)的雨水情監(jiān)測點在傳輸數(shù)據(jù)的過程中速度僅能達到10Kbps，傳統(tǒng)的雨水情監(jiān)測點結(jié)合水文自動化技術(shù)能在一定程度上把傳輸信息速度增加值40Kbps，這也明確自動化技術(shù)能夠在一定程度上提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。而另一方面就是信息?shù)據(jù)傳輸過程中傳輸容量很大。一般在監(jiān)測雨水情的過程中設(shè)立無數(shù)個監(jiān)測點，導(dǎo)致監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)會非常非常藏躲，自動化技術(shù)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測數(shù)據(jù)和傳輸信息數(shù)據(jù)，同時還具備龐大的數(shù)據(jù)容量，這樣對突然情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的概率就會變得非常低[2]。

3 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用注意點

3.1 安裝設(shè)備與收集設(shè)備

雨水情在運用水位自動化技術(shù)主要是監(jiān)測水位的高低以及監(jiān)測降水量的大小。根據(jù)目前情況了解，眾多單位都已經(jīng)使用自動化技術(shù)來建立水文信息遙測站。在不同地點遍布了監(jiān)測點，并利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進行支撐，這也讓自動化技術(shù)會進行安裝電能并與太陽能相結(jié)合的發(fā)電機制，這樣就能夠讓自動化技術(shù)實時有效的運作。在安裝水文監(jiān)測點的過程中要進行監(jiān)測點的高程測量，能夠方便今后監(jiān)測的計算，不僅如此在監(jiān)測點安裝完成后必須要依照預(yù)先設(shè)置來進行設(shè)備運行。安裝雨量計有兩種模式，一是虹吸模式二是翻斗模式，而翻斗模式的運用較為廣泛，和水位監(jiān)測點相同的是雨量監(jiān)測點安裝完成后也要依照預(yù)先設(shè)置來進行設(shè)備運行[3]。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)管理

監(jiān)測站點在雨水情的監(jiān)測過程中會出現(xiàn)分布離散的情況，但都是統(tǒng)一管理信息數(shù)據(jù)。自動化技術(shù)選擇無線遠程監(jiān)控方式，為了保證信息數(shù)據(jù)傳輸有效，所以不選擇在不同監(jiān)測站點中進行架線的傳輸方式。如果發(fā)生情況為先或者突發(fā)情況時，會進行人工收集數(shù)據(jù)。而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包含了超短波傳輸數(shù)據(jù)、衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。移動傳輸數(shù)據(jù)在自動化技術(shù)中應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，因為移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在絕大部分地區(qū)普遍覆蓋，所以在高速傳輸信息數(shù)據(jù)的過程中不但可以保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性也能在很大程度上減少投入成本，基于此雨水情監(jiān)測過程中加入自動化技術(shù)，絕大多數(shù)都會使用移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。通過無線網(wǎng)絡(luò)通信模式收集數(shù)據(jù)能夠在一定程度上高效準(zhǔn)確并且實時監(jiān)測水位情況與降水量狀況，同時也能夠?qū)a(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)全部傳輸至信息管理中心。與此同時，建立相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫以及開發(fā)相對應(yīng)的信息管理平臺，實行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)訪問以及數(shù)據(jù)共享[4]。

3.3 預(yù)警功能的監(jiān)督檢測

雨水情監(jiān)測在自動化技術(shù)運用過程中，其預(yù)警功能相當(dāng)關(guān)鍵。預(yù)警功能的主要功能就是能夠進行災(zāi)情的預(yù)判和監(jiān)測，能夠在短時間內(nèi)提供有利信息以及發(fā)出預(yù)警。在建立預(yù)防災(zāi)難情況的系統(tǒng)中要保證決定的正確性、及時性以及有效性。在進行雨水情監(jiān)測中，會出現(xiàn)兩種情況的預(yù)警，一類是未達到正常值，這類信息不會產(chǎn)生災(zāi)難的發(fā)生，但是會對經(jīng)濟效益產(chǎn)生一定的影響，并是由郵箱方式進行發(fā)出；而另一類是已經(jīng)超出正常值，那么這類信息不但能造成事故災(zāi)難，也會對人民群眾的生命安全造成一定的威脅，這種情況是由短信進行發(fā)出。當(dāng)監(jiān)測出的信息數(shù)據(jù)與歷史記錄的信息數(shù)據(jù)差距不大，那么監(jiān)測系統(tǒng)會將預(yù)警提供給管理者并自動警報，若是當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史記錄的信息數(shù)據(jù)相差很大，比如在水庫的監(jiān)測過程中出現(xiàn)這種情況就會自動關(guān)閉控制的閘門，同時將信息提供給管理者并啟動警報，會利用高音喇叭進行警報通知附近的人民群眾，人民群眾在接收到相關(guān)信息通知時，并撤離至安全區(qū)域[5]。

4 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的功能

水文自動化系統(tǒng)能夠?qū)⒔邓亢退坏谋O(jiān)測數(shù)據(jù)集中在一個平臺，查詢便利。要進行設(shè)定水位、流量、庫容關(guān)系曲線分析等一系列流程，才能夠進行實時監(jiān)測雨水量，并且水庫的水文站能夠知道實時的水庫容量。除此之外，安裝在線流量計，能讓水文站利用移動設(shè)備進行實時監(jiān)測。同時自動化及系統(tǒng)能夠把監(jiān)測的水位降水的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理編排，方便遙測數(shù)據(jù)直接進行水文資料的整理編排。不僅如此，自動化技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€監(jiān)測點的不同運行情況以及出現(xiàn)的問題進行統(tǒng)計，方便統(tǒng)一查看各個監(jiān)測點的總體情況。自動化技術(shù)系統(tǒng)也能夠根據(jù)不同的人員設(shè)立不同分級用戶，其中包含了系統(tǒng)管理員、運行維護管理員以及領(lǐng)導(dǎo)和小程序用戶等，會根據(jù)不同用戶權(quán)限設(shè)定不同的查詢范圍，以便管理，防止出現(xiàn)錯誤信息數(shù)據(jù)[6]。

5 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的維護

不同的運行維護公司都要準(zhǔn)備好各個運行維護站點中10%的備用物品，在汛期之前要進行各個站點的維護檢查，在檢查過程中出現(xiàn)問題要及時進行解決。在發(fā)生汛期的過程中，為了保證各個站點傳輸信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不同的運行維護公司都要安排人員進行24小時的待命，運行維護的管理人員要進行相關(guān)的協(xié)調(diào)，對出現(xiàn)問題的站點及時安排人員進行問題的處理，在汛期之后也要對各個站點進行維護檢查。每年汛期之前都要對各個雨量站點進行相關(guān)的檢查，要對雨量計進行器身檢查看是否穩(wěn)定、器口檢查水平是否變形、筒身部件檢查是否出現(xiàn)損壞和變形等，同時也要進行雨量計的清洗。在全部檢查之后要進行檢測是否合格，合格之后才能繼續(xù)使用。

6 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的問題

北京市的水文自動化技術(shù)已經(jīng)開始運行，各個站點的設(shè)施設(shè)備硬件都沒有出現(xiàn)相關(guān)故障問題，但是在運行維護的過程層中也存在一些問題，也要在今后的工作中進行改進與完善[7]。因為在各個監(jiān)測站點的供電來源都是太陽能板加蓄電池的模式，結(jié)合實際的運行情況來看，由于蓄電池的老化速度比較快導(dǎo)致充電與放電的能力越來越低，在冬天寒冷的季節(jié)抑或是連續(xù)雨天天氣偏冷都會產(chǎn)生電壓過低的情況，從而出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)經(jīng)常中斷的狀況。因此要在進行維護的過程層中，科學(xué)合理的安排相關(guān)的經(jīng)濟費用，要對設(shè)施老化問題進行考量并及時進行設(shè)施設(shè)備的更換。

7 水文自動化在雨水情監(jiān)測應(yīng)用的發(fā)展方向

在北京市總共有56個巡測站點和102個水文站點。但是在實際管理過程中會出現(xiàn)巡測次數(shù)過少以及無法及時比測站點水位的問題。所以在一部分（包含駐測站點）的不同站點都安裝了相關(guān)的視頻監(jiān)控設(shè)施設(shè)備，可以進行遠程的實時監(jiān)測，以便了解水位的全面情況，這種方式也反映出比較好的效果，從而可以最大力度在各個不同的站點都安裝視頻監(jiān)控的設(shè)備以便實時監(jiān)測。

8 結(jié)束語

建設(shè)自動化技術(shù)系統(tǒng)只是完成了相關(guān)功能的建立，要通過自動化技術(shù)的后期運行管理與維護來充分發(fā)揮進行自動化技術(shù)系統(tǒng)的功效。國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)針對水里信息化的運行維護方式和體制進行了相關(guān)的研究。要進行各個運行維護資源的整合，以實時監(jiān)控為基本基礎(chǔ)進行日常的維護和高效的反應(yīng)，要科學(xué)合理保障流程正常運行，從而建立高效的運行維護體制。在保證信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的同時也能在一定程度上保證水文管理的工作質(zhì)量。