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，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。按照水利系統規范與需求，必須進行水情遙測系統的建立與設計，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。

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；水文監測；雨量分析

為滿足防汛抗旱指揮系統建設需求，水文遙測系統是利用傳感器技術、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、閥門開度等數據，水情預報中，水文遙測系統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。但因水文監控具有較大的地域面積、作業點極為分散，監控條件較為惡劣等因素，導致傳統水文遙測系統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：數據傳感器模塊、無線通信模塊、電源模塊等。水文遙測終端是一種無線電數字通信為基礎的自動遠距離監測監控技術平臺，其在水情預報中的廣泛應用，可有效降低監測難度，提升水文監測水平。

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據向遙測站進行傳送，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轉換，向遙測終端發送時，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據進行分析，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，可由圖1進行分析。

二、水情預報中水文遙測終端的作用

1. 自動采集水文數據。信息傳輸系統的建立，應確保分析、評價信息的及時性、準確性。在系統分析、合理分類與組織水情監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據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據，并利用通信終端向中心站發送全部數據，以此，在中心站進行統一處理與統計工作。在規定條件與時間內，可選用數據收集的月平均暢通率與數據處理作業完成率對水文遙測系統可靠性進行分析，其公式如下：

p=（m/N）×100%

其中：數據處理作業完成率由P表示；

根據設計規定完成的數據處理作業次數由N表示；

N次數據處理作業內能夠在規定時間內完成的作業次數由m表示。

2. 主動查詢水文數據。指令由水文監控中心發出，對全部遠端測站或某個指定遠端測站采集水文數據或進行數據回傳。水文召測規定，遙測終端機向水位計主動發送詢測水文命令，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，在水位數據查詢過程中，必須對中心水位存儲數據信息進行調取。

3. 遠程監測站遙控及狀態查詢。利用設置程序，有關指令可由水情監控中心發出，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。同時指令也可由數據控制中心發出，規定遠端測站必須回轉當前所在地工作具體信息，以此實現全面監控的目標。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、計算機與通信網絡技術的發展，現階段我國水情遙測終端通信方式也呈現出多樣化的趨勢。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、衛星基站等為現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移動基站產生故障，可向其他基站發送信息。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，當網絡建成后，無需進行網絡維護費的提供，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送驗證功能的提供，在監控網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送，當故障出現于遠程終端時，可顯示信息無法成功發送。

2. VHF超短波通信方式特點

傳輸信道選用超短波數傳電臺，其優點為靈活組網、極易擴展、便于維修、運行費用低級穩定信道等。因系統工作為230MHz，并選取一般間接調制數傳電臺，就導致該系統受外界影響較大，導致其具有較大通信速率、數據傳送量較少等。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

作為水情監測過程中一項重要的環節，水文遙測終端的應用是提升抗洪防汛能力的保證，并為監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。

1. 案例分析

某監測地區地形為低山丘陵，東高西低為其地形走勢，該監測區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生，因此對當地經濟發展造成了極大的損壞。

2. 水文遙測終端的應用

水質監測規程、規范標準的制訂，應與我國國情相符合。根據當地水資源實際情況，將水文遙測終端應用到該區域，可有效監測其水文狀況。同時充分結合國家防洪防汛指揮系統，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測。遙測終端可利用中繼系統定時收集、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據進行及時改正，最終形成準確、合理的水情監控報告。如大雨突降，水文遙測終端可向水文部門及時發送數據信息，并立即分析、預測數據，將數據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。該系統的應用，可對監測時間進行大大縮短，并提高水文信息監測的精確性，是水情預報工作順利進行的必備條件。

五、結語

綜上所述，旱澇災害已經成為現階段全球水環境面臨的重大問題。我國現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測的出發點，在水文遙測終端監控建設與發展中，要求相關部門必須嚴格遵循相關監控規定，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，以此推動社會經濟的可持續發展。

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（作者單位：河南省周口水文水資源勘測局）