對水文遙測系統的分析

華 晨

(江蘇省水文水資源勘測局 連云港分局，江蘇連云港 214000)

0 概 述

水文遙測系統，是指遠距離進行傳輸和采集水文信息的設備和自動化技術，主要包括傳感器、通信設施和控制裝置［1－3］。通過系統內部的探測器檢測水的濕度，溫度，水量，水流速，水質，雨量，圖片，視頻圖像等足量的數字信息，然后通過CDMA/GPRS技術以及其它方式上傳到檢測中心，有效的進行相關數據的采集和工作的開展。

1 簡要分析水文遙測系統組成

通常情況下，有3個主要的部分構成了水文遙測系統:

1)遙測站的儀表，也就是RTU 和傳感器。

2)信息傳輸的通道，如無線超短波，GSM，GPRS/CDMA，衛星等。

3)接收中心或接收站的計算機和通信設備。一般情況下，遙測傳輸的項目需要根據實際情況確定。通訊功能是根據通訊手段的不同、距離以及傳遞信息量的不同而制定的，其形式具有多樣性［4］。比如說，如果遙測范圍非常廣，而且還受到地形以及其他不利因素的限制，在這樣的情況下，一般就會選擇一個或是多個中繼站進行信息的傳遞。這樣的形式非常便捷而且經濟實惠。

接受中心的建設，一般只需要建立一個中心，情況特殊時，需要建立一個或兩個分中心。一般情況下，信息中心負責用戶信息的分配等具體性的操作。舉個例子來說，江蘇地區全部采用的GPRS/CDMA，無需中繼設備，直接走運營商專線。在進行水文遙測系統建立時，還應該根據具體的實際情況，進行相應方式的選擇，從而能夠最大限度達到資源的有效利用［5－8］。

2 傳輸制式

根據水文遙測系統的傳輸制式的類型，有兩種類型可以選擇，同時，還可把這兩種傳輸制式進行結合起來使用。兩種傳輸制式為:①是應答式;②是自報式。

2.1 應答式也稱之為被動式

一般情況下，遙測站是處于被動地位和待命狀態，一旦接受到來自中心設備或中繼站轉傳來的信息指令之后，就會立即開啟相應的設備，把儲存時段的實時數據和累計數據向設備中心或者中繼站傳輸。中心會定期向下面的遙測站進行巡測，如果遇到疑問就會立刻向該巡測站進行查詢修正。

另外，還可根據實際的需求，隨時向個別或全部遙測站進行數據發報。應答式傳輸制式的優點就是功能比較多、數據量比較足，不僅可靈活進行選測，而且還可進行統一的巡測，使用方便、自如。不足之處就是這種設備的投資較高、維修難度較大、設備功能都比較復雜，而且不適合在中繼站多的系統中進行使用。

2.2 自報式也稱之為“主動式”

一般情況下，遙測站都會主動地將信息按事先規定好的編碼方式向中心或中繼站進行發送傳輸，這就是定時控制。另外，還可結合事先的規定需要，當遙測參數數據變化達到規定的數值時，就進行信號傳輸。

在實際的使用過程中，一般都是增量控制和定時控制兩種并用。這種自報式的傳輸制式具有可靠性較高、設備較簡單、數據過程完整、費用省功耗小的特點，但是，它也有不足之處，就是如果遇到故障之后，通信信道出現故障，這時就很容易與中心失去聯系。

3 系統建設

對于水文遙測系統的系統建設需要注意以下5個方面:

1)在進行系統建設尤其是比較大規模的系統建設時，一定要嚴格論證、統一規劃，并且，及時與相關單位和部門取得協調合作，從而充分發揮系統設備的社會效益和經濟效益，獲得較高的綜合效益，其中注意的一點就是要節約投資。

2)通常情況下，在人煙稀少和交通不方便的地區，比較適合建立水文遙測系統。通過水文遙測系統的應用，不僅可大量節省相應的人力和物力資源，節省了相應的支出，還能很好地彌補預測站較少的實際情況。

3)要求水文遙測系統能夠在惡劣的氣候條件下，性能可靠、長期穩定的保持連續、正常的工作。

4)一定要保證電源、防止盜竊和避免雷擊。

5)在國際社會上，其先進技術已經達到了每次進行16個遙感參數的傳輸，但是，流量和蒸發量的實際測試參數，不能進行自動實時連續傳輸。蒸發量可通過影響蒸發的因子的傳送來計算相應的蒸發量。流量，除了少數的能夠通過電磁法和超聲波法測站和量水建筑測站進行傳輸之外，使用其他的方法所測算出來的數據只能通過人工置數機向中心進行發送。

隨著科技革命的發展以及計算機，互聯網，電子科技，空間技術的應用發展，我國的水文遙測技術正向著多通道，多參數，多測站的方向邁進。并且逐步與水文等信息資料的整理、收集、檢索、儲存以及分配等功能相結合，形成以計算機設備為中心的自動化、聯機、實時的水文遙測系統，從而可滿足多種情況下對于水文信息數據收集的需求。

4 水文遙測系統應用

水文遙測系統應用包括3個方面:即水情報汛及整編的應用，洪水預報和水情報務，具體闡述為:

4.1 水情報汛及整編的應用

水文部門在日常的工作中最重要的基礎性工作就是水文的檢測，水情報汛和資料的整理。其傳統的工作方式需要消耗大量的人力、物力，工作效率較低、工序繁多復雜、重復性的勞動量較大。

水文遙測系統的應用，可結合資料整編和水情報汛的需要，有效的將水文工作人員從繁復的野外環境作業中解放出來，有效解決了傳統工作方式中雨量、水位資料的整編和測驗等弊端，極大的提高了資料整理的效率，有效節約了人力資源的成本，相應的保障了資料處理的質量［9－10］。

在測量方面，水文遙測系統采用有雨即記錄時間的方法，有0.2，0.5，1 mm這3 種精度根據實際情況選擇，現在江蘇選擇的是0.5 mm，5 min記錄一次水位，記錄的水位、雨量等信息都存儲在存儲器中，支持用戶及時查看水情。

水情報汛過程中，主要是與水情編碼器進行配合使用，根據用戶的需要及設定的數值、任務，軟件自動在數據系統庫中得出相應的數據信息，并且按照“水情信息編碼”，生成比較準確的水文情報，并且可自動進行上傳、傳輸。資料整編過程中，通過遙測系統中獲得的雨量數據和水位數據，按照一定的格式進行資料的整理和處理，當所有的信息數據通過整理之后，就可以進行匯編計算了［11］。

4.2 洪水預報

現階段，在水文部門的工作中，洪水預報系統的應用越來越廣泛，因此，需要更加及時、準確的水情信息。很顯然，傳統的人工方式收集的水情信息完全不能滿足現階段的發展需要，因此，水文遙測系統的建立和應用顯得非常重要。目前來說，很多已經建立遙測系統的地方，只是簡單的停留在水位、雨量的自動收集，并沒有在真正意義上實現“交互式”的洪水預報系統［12］。

交互式預報，必須進行及時的水情信息預報，并且具有速度快、時間短的特點。另外，在每次進行預報之前，還要根據實際測量的數據對預報模型的輸入向量、狀態變量、參數、結構及結果進行校正。

與此同時，通過圖形和表格的交互處理，對預報洪水過程中的信息進行干預，利用專家和預報員的經驗知識，從而有效提高預報的準確性。

4.3 水情服務

截止到目前為止，我國建立了大量的水電設施，隨著水電聯合調度電網優化的實際需求，水情實時信息已經納入到了電網電能管理系統和電網管理信息系統中來。

通常情況下，電網公司和電站除了按規定1 d 4段定時報之外，還規定水位每增加/減少0.05 m、雨量每增加/減少1 mm就應及時把水情信息發送到中控室和電網調度室。很顯然，傳統的使用人工的方式進行信息收集的工作方式是完全不能滿足這樣的要求的。

水文遙測系統的應用，可很好地解決3個問題:

1)水文遙測系統會把各個站點進行數據采集的時間間隔設置成高于電網公司的規定。

2)相應的數據轉發軟件會每隔2 min或5 min進行一次數據庫掃描，從而獲得最新的水情信息數據。

3)按照規約、協議進行打包，通過GSM模塊或網絡發送到中控室和電網調度室。通過水文遙測系統的應用，不僅可及時收集相應的水文數據，而且，還能為單位創建穩定長期的服務渠道。

5 結語

綜上所述，本文針對水文遙測系統的研究和使用的重要意義和作用開始入手分析，從4個大的方面:水文遙測系統組成，水文遙測系統傳輸制式，水文遙測系統建設以及水文遙測系統應用，對水文遙測系統進行了詳細探討。

在進行水文遙測系統建立的時候，還應根據具體的實際情況，進行相應方式的選擇，從而能夠最大限度達到資源的有效利用。

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