水位遙測系統在水情測報中的應用及問題分析

黃志

本文對水位遙測系統原理及其應用現狀進行了簡要闡述，并對遙測系統存在的問題提出建議，以供同行參考。

【關鍵詞】遙測系統 水位 水情測報

當前國內外盛行的水情遙測系統，常見的有以下三種：自報式、問答式、自報與問答混合式三種類型。筆者基于多年對這些系統的實踐研究，認為第一種水情遙測系統功耗最低，大約僅為第二種水情遙測系統的1‰，故而自報式遙測系統是業內應用相對比較多的一類。自報式遙測系統采用小容量蓄電池就能支撐其長年在野外不間斷連續性地運作， 如果再配上小容量太陽能電池對蓄電池充電， 還能延長工作時間， 甚至能做到十幾年不用更換蓄電池，這樣一來，水利部門即便在野外區域、無交流電區域和其他偏僻山區，均有建立遙測系統較高的可能性。另外第一種遙測系統便于安裝和維護，而且結構造型堅固，而第二種遙測系統需要耗費較多的功率，除非配備容量比較大的蓄電池和交流電源，否則不適合在野外區域運行，換句話說，問答式遙測系統，不適合在我國推廣。

1 水位遙測系統原理

水位遙測系統根據被測參數的變化信號，然后啟動單片機，在單片機運行的同時，將數據信息經通信模塊發送出去。其類型可劃分為：

（1）浮子式。這種水位傳感器結構和安裝都相對簡單，但需要在較好水質的環境中才能使用，并且在使用過程中，需保證浮子不會受到外界因素的干擾，否則測報精度將大打折扣。

（2）超聲波式。這種類型的水位傳感器，在不用接觸水源的情況下，就能夠得出較為精準的測報，適用于腐蝕或者淤泥區域的水位測量，但由于造價比較高，而且容易受到氣候等外界因素干擾，因此只適用于水位遙測盲區。

（3）壓力式。這種類型的水位傳感器，以擴散型擴散型硅壓阻傳感器作為敏感元件，能夠在遙測期間補償溫度，具有比較理想的測量精度水平。

（4）雷達水位式。這種類型的傳感器也非接觸式水位測量裝置， 不怕腐蝕和淤泥累積， 精度不受濕度溫度影響、盲區小， 測量精度高，但價格偏高。

（5）電子水尺。利用水體導電性能測量觀測水尺的水位，易安裝，不受冰、漂浮物影響，誤差固定且與量程無關，精度較高，但大量程時成本較高。

水位遙測系統采用無線方式，根據河道洪水流量大小變化，或者按照設置好的觀測時間間隔將測量數據自動傳向數據接收中心。觀測數據結果繪制成圖表，能直觀地進行水情測報的指導。尤其是在互聯網興起的背景下，借助自動化的計算機遠程網絡，可通過微波數據專線。進行水位信息的遙測和及時傳送， 供各級領導決策使用。

2 遙測系統在水情測報中的應用

2.1 比測情況

《水文自動測報系統規范》是水情測報信息比對的依據，譬如某個區域在調水期間，比對分析共428組人工觀測和遙測水位的數據，確定共416組的數據誤差至多為3cm，大約為總比對信息數據的97.2%，可確定遙測結果符合標準規范要求。

2.2 應用情況

水位遙測系統在某防汛調水期間與人工觀測同步進行， 通過自動遙測和人工觀測對比， 水位遙測系統的各個站點都較好地監測了洪水推進過程，完整地監測了調水期間洪水流量—水位變化過程情況，可提供河床多年的沖淤變化數據，以及為船舶等水上設備在河床作業時，提供相關的水平信息預報，以確保生命財產安全。

3 遙測儀器故障及解決辦法

3.1 中心站數據接收受阻

一方面是全方位檢測省中心和分中心網絡正常與否，另一方面是檢查其他測站的數據狀況。通過以上檢查，就可以判斷中心站與網絡正常與否，如果檢查結果正常，就可以判斷中心站數據接收受阻的原因是測站故障，需要同步檢查電源系統、主板參數設置、通訊模塊是否正常等。

3.2 水位數據存在誤差

根據近期原始報文水位數據的變化情況，對水位數據誤差情況進行判斷，如果數據恒定，表示水位計存在故障隱患，而如果水位計正常，則應該重點檢查通信模塊的狀況，偶然水位計一段的數據發送到水文站房之后，數據是否保持穩定，如果不穩定，表示通信模塊發生故障。除此之外，還需要檢查近期內原始報水文數據的變化態勢，以排除人工數據的失誤。如果以上檢查結果均處于正常狀態，則需重新設置水位基值，以及清洗探頭。

4 遙測系統現狀的優點

4.1 提供防汛決策實時的技術支撐

傳統的水情測報工作，以人工觀測為主，并由制定的工作人員，采取電話、對講機、專人匯報等方式，將測報信息在規定時間內傳送出去，以致信息溝通程度滯后，尤其在夜間，常有估報、謊報現象發生， 使水情監測出現嚴重不及時問題， 常常出現淹地或缺水現象。自從引進遙測技術后， 監測中心能夠及時準確的掌握各主要區域水情狀況，遙測系統所提供的實時水位信息能供有關部門隨時使用查閱，比之前更加方便快捷、準確可靠。

4.2 彌補人工觀測的不足

以往采用人工觀測方式的水位資料，是在調水和洪水期間，結合《水文測驗規范》，分析水位數據的影響因素，設置遺漏某區域的水位觀測。而引渠水位遙測系統后，不僅可保證水位資料的連續性和完整性，而且能夠提高觀測的效率，正好彌補了人工觀測的不足，大大提高了水位資源的精確度和時效性。

5 遙測系統存在的問題及建議

5.1 水位遙測站點少

站點稀少是水文上的弱點，在發生洪水時，漫灘會影響水位遙測站點的布置，不僅漫灘區域沒有辦法得到全方位觀測，而且水位信息的觀測可能會被迫中斷，從而影響了防汛決策。針對該問題，應加強遙測系統的統一規劃工作，將重心放置于險工和控導工作位置，以保證領導決策雨水情信息的有效性。

5.2 遙測功能有待加強

由于水位遙測系統主要針對所在站點河道進行水文信息的采集，而對于河道的河勢、工程渡汛等情況，往往未能掌握，為此筆者認為應該在水位遙測系統開發的基礎上，增加“三維”遠程可視功能， 這樣相關部門就能夠同步掌握河道水文及水、工情情況， 為防汛決策提供更多的技術支撐。

5.3 加強維護和管理力度是遙測信息自動化的關鍵

遙測點布置位置以偏遠地區為主，經常出現儀器被盜和被人為損壞的情況，為此應該強化遙測信息自動化設備的維護和管理工作，針對相關的問題，進行及時的解決，保證遙測流程的完整性。

總而言之，水位遙測系統的應用，可大大提升水情采集、傳輸、處理過程中的精確度和及時性，為防汛指揮調度決策和防汛抗旱減災等，提供必要的科學依據。

參考文獻

[1]劉金平.基于Web-GIS平臺的防汛水情信息系統關鍵技術研究及應用[J].水文學及水資源，2008.

作者單位

黃河水利委員會信息中心 河南省鄭州市 450004endprint