遙測技術發展及其在水文測報系統中的運用芻議

鐘建坤，曾文波，周永福

（河源職業技術學院，廣東　河源　517000）

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遙測技術發展及其在水文測報系統中的運用芻議

鐘建坤，曾文波，周永福

（河源職業技術學院，廣東河源517000）

摘要：水文測報系統是一種集合收集、處理、傳遞功能為一體的傳感器、計算機和移動通信等設備構成的系統，主要包括遙測站、中心站和信息傳輸通道3個部分。水文測報系統能夠防洪減災，實現對水利的有效調度，加強對水文數據信息的有效處理，從而促進水文工作的高效率發展。而遙測技術在水文測報系統中的應用能夠進一步促進該系統的良好發展。為此，文章在介紹遙測技術的基礎上，分析遙測技術發展及其在水文測報系統中的運用，并以新豐江水庫水文自動測報系統為例，重點論述遙測技術在該水文自動測報系統中的應用，旨在為同行業的發展提供有益參考。

關鍵詞：遙測技術；水文測報系統；應用

我國是亞熱帶季風氣候，河流水量變化劇烈，受季節變花樣影響，洪澇災害頻繁，是一個多洪水多災害的國家。水文測報系統對控制洪澇災害的發展具有重要的作用，伴隨近幾年自然災害的頻發，有關人員加強了水文測控系統的建設，實現了對洪水旱澇災害的及時報汛，將災害帶來的損失降低到最小。

1　遙測技術概述

遙測技術是傳感技術和通訊技術的結合物，具體可以分為有線遙測技術和無線遙測技術2種。其中，有線遙測技術需要利用電話線、光纜等傳輸介質來對信號進行傳輸，因為需要某種介質，所以這種遙測技術的使用會受到限制。無線遙測技術是指利用光波、電磁波和聲音來作為介質，實現對遠距離信號的傳送，基本上不會受到限制。伴隨電子信息技術的不斷發展，無線遙測技術得到了快速的發展，被人們廣泛地應用在航空航天、軍事、工業、水文監控等方面。

2　新豐江水庫水文測報系統中的對遙測技術的應用

水文測報系統最早被應用在對汛期水文數據資料的收集以及水文站網資料的收集，隨著計算機網絡的發展以及大數據技術的普及，使得任何地方都能對數據信息進行調用，利用共同情報來實現對水文信息的預測、預報。遙測技術在水文測報系統中的應用進一步發揮出了水文測報系統的共享性和及時性。

3　新豐江水庫概述

新豐江水庫建設在珠江水系東江支流新豐江下游亞婆山峽谷出口處，主要是為河源、深圳、東莞市進行供水，同時兼具下游沿線城鎮供水以及防洪減災的作用。新豐江水庫是華南最大的人工湖，又名萬綠湖，水域面積370平方公里，蓄水量約139億立方米，里面有360多個綠島，總集雨面積約5800平方公里。水庫的基本規模較大，水庫涉及的標準是百年一遇的洪水標準，根據該水庫發展的功能和規模，需要形成一套功能、設備完整的東江河流域水文測報系統來加強對水庫的管理，為水庫的防洪減災工作提供必要的數據支持。

4　新豐江水文測報系統

遙測技術下的水文系統是對遠距離采集和傳輸水文信息進行整合的設備和自動化技術，系統一般包括傳感器、通信設施以及接受、處理的控制裝置等。水文測報系統的建立一般能夠滿足防洪防汛的作用，并逐漸和水文資料的收集、整理、存儲和分配等多種技術進行結合，形成了一種以計算機為中心的、實時性、聯機性、自動化的水文遙測系統。從新豐江水文測報系統構成原理圖（見圖1）可以發現，該系統主要由遙測站一次儀表（新豐江水文測報系統傳感器及其控制設備）、信息傳輸通道（新豐江水文測報系統通信設備）、接收站或者接收中心（新豐江水文測報系統中繼站）構成。

圖1　新豐江水文測報系統構成原理

5　新豐江水文測報系統要求

5.1水文信息的采集

新豐江水文測報系統中水文信息的采集一般應用3種采集方式，即雨量采集方式、水位采集方式和流量采集方式。第一，雨量采集方式。雨量采集方式應用的是翻斗式的雨量觀測設備，精度達到了1mm，一旦雨量達到了1mm的時候，會自動向相關接受設備發動數據信息。第二，水位采集方式。水位觀測設備應用的是水位測井和浮子式水位計，一旦水位升降為1cm的時候，設備會自動向接受方發送數據信息。第三，流量采集方式。主要是對入庫和出庫站流量的測驗，采用的測驗方式是流速面積法。

5.2水文信息采集處理的技術要求

第一，設備的選擇要做到簡單、高性能、高可靠性的要求，同時要求設備能夠防雷防電，方便維護。第二，設備的傳輸體制和組網方式要盡可能地簡單。第三，水文遙測站的信息要準確。第四，要具有一定的安全保障措施，從而有效防治水文數據信息被毀壞，促進整個水文系統的穩定運行。

5.3水文信息系統規模

水文信息系統傳輸網的容量比是1：1：19，第一個1代表的是中心站，第二個1代表的是中繼站，19代表的是自動無線遙測終端，三者具體的組網結構如下所示：第一，中心站的一處要設置在水庫管理控制中心；第二，中繼站的一處需要設置在600.5的高地上；遙測站19處，主要由6處中心遙測站和13出中繼遙測站組成。

6　新豐江水文測報系統設置

在考慮系統本身設置和當地氣候條件、成本費用等條件下，新豐江水文測報系統數據采集和傳輸采用的是自報式的方式。其中，遙測站利用編碼器能夠將有關信息按照先后編碼順序主動、定向地向中繼站或者直接地向接收中心進行發送。根據規定，一旦遙測參數信息的變化量達到一定程度時，需要有關人員向中心發送數據信息，及時處理潛在的故障問題。新豐江水文測報系統設備應用的是ACS300 系列數據采集器及其配套的傳感器等設備，具體的配置信息體現如下：第一，遙測站。新豐江水文遙測站的基本設備一般包括雨量傳感器、水位傳感器、人工置數儀、自報式終端機、調制解調器、天線、避雷針等。其中歐冠呢雨量遙測站的設備具備水位傳感器以及人工置數儀。除此之外，其配置和水文遙測站的設備配置基本一致。第二，中繼站。中繼站的發展應用的是雙機熱備份，其中，雙機熱備份單機設備一般包含天饋線、中繼機、控制單元、收發信機、調制解調器等。中心站的數據接收硬件設備包括收信機、調制解調器、打印機、處理顯示計算機等。

7　新豐江水文測報系統構建涉及的技術要點

伴隨通信技術的快速發展，遠程通訊得到了快速的發展，出現了衛星通訊、微波通訊等通訊技術。新豐江水文測報系統的構建主要依托無線網絡通訊技術。依托無線網絡通訊技術的遙測技術，其能夠被廣泛地應用在需要快速傳遞水文信息的流域、地區以及工程地點。在人口數量少、經濟發展較為落后的地區應用遙測技術能夠在節省資源的同時彌補原有測站網的不足。

新豐江水文測報系統構建采用了VHF超短波信道的無線遙測方式。這種多樣化的技術方式導致設備產品生產的多樣化發展，根據新豐江水文測報系統構建現狀最終采用的是ACS300 數據采集器及其配套的傳感器、電臺等設備。有關人員在使用ACS300數據采集器的時候，需要使用與之相配套的的電臺、傳感器等設備，實現對各種設備的統一化、規范化管理，進一步加強各個設備、系統應用之間的協調發展，在積極合作的基礎上充分發揮出新豐江水文測報系統的重要作用，在應用最少資源的同時在最大限度上提升新豐江水文系統管理的經濟效益和社會效益。

8　新豐江水文測報系統構建中埋入地下的安裝方式

新豐江埋入地下的安裝方式對地面空間面積要求不高，受周圍環境和溫度的影響也較小。同時，由于其安裝尺寸固定，可以在工廠內部進行加工和配件，因此，其質量能夠得到有效的保證。與之相比，傳統的磚石結構雨量平臺，在一般情況下需要建筑材料和施工器材的同時操作，在操作之后還要對地面進行處理，不利于作業效率的提升，為施工帶來了很多不便。

9　新豐江水文測報系統構建中的防雷、壁雷

雷電是大自然中的一種放電現象， 具有高電壓、高輻射、變化快、放電時間短、溫度高的特點。新豐江水文測報無線遙測系統天饋線、傳感器和電源在一般情況下都使暴露在室外的，很容易受到雷電等自然因素的影響。同時，由于新豐江水文測報無線遙測系統天饋線、傳感器和電源常位于相對絕緣的地基平臺上，因此，它們是雷擊的首要目標。新豐江水文測報無線遙測系統的終端和外界的傳感器、太陽能等實現了連接，由此也進一步為雷電的耦合提供了便利的條件。另外，更主要的是新豐江水文測報無線遙測系統被廣泛地應用在微電子技術中，受微電子設備集成化程度高、信號電壓低、電磁兼容能力差的影響，新豐江水文測報無線遙測系統很容易受感應脈沖電壓的襲擊、感應雷的影響，進而在無形中提升新豐江水文測報無線遙測系統受雷電的危害。新豐江水文測報系統中中心站、中繼站和遙測站對雷電的防治在很大程度上對系統能夠穩定運行提供了指導。具體要求在中心站機房工作地設置的保護接地。防雷接地電阻值不能超過4Ω，天饋線系統的安裝要實現和鐵塔、避雷針及建筑物的聯合接地。

10　結語

新豐江水文測報系統建立成功之后，經過多年的運行發現，該系統的安全性能較高，便于維護，在很大程度上滿足了新豐江水庫防洪減災的需要，為新豐江水庫的發展創造了巨大的社會效益和經濟效益。同時，新豐江水文測報系統不僅使用在一些小流域的水文情報處理以及水庫等水利調度監控方面，而且也適用于氣象、地質、海洋等自然領域的數據分析采集和調度預報方面，為此，需要有關人員進一步加強對遙測技術發展及其在水文測報系統中運用的重視。

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Remote Sensing Technology and Its Use in the Hydrological Telemetry System in Series.the

Zhong Jiankun, Zeng wenbo, Zhou Yongfu
(Heyuan Vocational and Technical College, Heyuan517000, China)

Abstract：Hydrological telemetry system is a set collection, processing, transfer function for the integration of sensor, computer and mobile devices such as a system, mainly including telemetry station, central station, and three parts information transmission channel. Hydrological telemetry system to the food control and disaster mitigation， the realization of effective scheduling of water conservancy，to strengthen the effective of hydrological data and information processing, thus promote the efficient development of the hydrologic work. And remote sensing technology in the application of the hydrological telemetry system to further promote the sound development of the system. To this end, the article introduces the remote sensing technology, on the basis of analysis of remote sensing technology and its use in the hydrological telemetry system, and the hydrological telemetry system in xinfengjiang reservoir as an example, focuses on remote sensing technology in the application of the hydrological telemetry system in the， aiming at providing a benefcial reference for the development of the industry.

Key words：remote sensing technology; The hydrological telemetry system; application

基金項目：2014年河源市科技計劃項目；項目名稱：“智能低壓電氣實訓仿真系統”深度開發項目關鍵技術的研發；項目編號：河科［2014］73號。

作者簡介：鐘建坤（1973-），男，廣東興寧，碩士，副教授；研究方向：計算機系統仿真，計算機系統工程，軟件工程或網絡工程。