物聯網技術在水文監測信息系統中的應用研究

魏小偉 高婷婷 劉鳳國 韓立光 張金亮

【摘要】隨著科學技術與地理信息采集技術的快速發展，水文信息產業迎來了巨大的發展機遇，大大提高了水文信息產業的發展速度。近年來，水文信息產業發展逐漸趨于成熟，融入了當前先進的物聯網科學技術，大大提高了水文監測速度、效率與質量，為我國水文信息監測做出了巨大貢獻。為了將物聯網技術更好地應用在我國水文監測信息系統當中，本文針對當前的水文信息監測現狀，結合當前經驗豐富的技術人員總結，對物聯網技術的應用進行了研究。從水文監測信息系統硬件與軟件兩個方面出發，研究物聯網技術在水文監測信息系統當中的具體構架與性能，從而深入研究物聯網技術的具體應用。

【關鍵詞】物聯網技術；水文監測；信息系統；構架；應用；

作為地域遼闊、資源豐富、人口眾多的快速發展中國家，首先要對本國的地域地貌、氣候信息、地形地質、水文特性等有一定的了解，從而錄入我國水文信息系統，方便人員查閱。但是，我國地域遼闊，水文信息分布廣，各個地區水文信息差異較大，如果采用傳統的人工監測、記錄，很難全面掌控、詳細記載，存在很多的漏洞與缺陷。因此，水文監測信息系統必須要采用先進的物聯網技術對各個地區的水文信息進行監測，實現全天二十四小時水文信息監測，提高水文信息監測的精確度與效率。

一、物聯網介紹

1、物聯網技術

物聯網技術實際上是將計算機技術與互聯網技術融合在一起的智能運用，也是當代第三次信息技術革命的產物，最核心技術是互聯網新型技術體系。物聯網技術的具體操作與應用：主要是通過紅外感應器、射頻識別、定位系統等傳感設備進行水文信息監測、采集、傳輸與匯總，從而實現智能化的信息識別、定位、跟蹤以及監測。

物聯網技術的應用必須建立在感知技術、數據融合技術、云計算技術與互聯網技術之上，通過各個技術的不同分工處理，識別監測事物的各種信息，最終總結匯總，傳輸控制終端。

2、物聯網結構分析

物聯網主要是由感知層、網絡層、應用層三個層次組成，每個層次的功能都不相同，但是必須要三個層次共同工作，才能夠實現物聯網技術對水文信息的監測。感知層由其字面意思就可知曉其主要功能是進行感知，也就是通過各種感應設備對水文信息的變化進行監測感知；網絡層實際上是信息處理與傳輸，主要作用是將感知層監測到的水文信息變化進行處理，并且將最終的匯總結果傳遞回去；應用層則是一座橋梁，鏈接著用戶與物聯網，用戶可以通過應用層操作整個物聯網結構，從而滿足用戶的實際需求。

二、水文檢測信息系統中物聯網技術的應用

要想深入了解物聯網技術的具體應用，就必須從水文信息監測系統的硬件與軟件兩個方面分析。

1、水文監測信息系統硬件建設

水文監測信息系統硬件建設主要包含水文參數監測的水文參數終端節點，水文監測過程中協調網組與信息處理功能的網關路由節點和實現遠程監控的中樞，也就是遠程中心監控節點。

水文參數終端節點實際功能是通過各個監測、感應設備對所監控范圍內的水文信息參數變化進行監測，如某地區河流的水位變化、水質、水溫、水的酸堿度等。該節點能夠將所監測到的水文參數轉變為數據傳輸的信號，并且將其傳輸到服務終端發送。

網關路由節點有兩個主要作用，一個是協調作用，水文信息監測系統當中有物聯網與子網段，這兩個部分工作必須相協調才能夠發揮水文監測系統的作用，所以通過網關路由節點實現了兩者的自協調功能；另一個作用為信息處理功能，水文參數終端將所監控范圍內的水文信息參數變化轉變為調制信號之后，會由終端發送到網關路由節點當中進行初步的水文數據處理、分析，并且將分析所得結果存儲在信息數據庫當中。

遠程中心監控節點就是整個監測系統的中樞，相當于人體的大腦，指揮著人的整個身體。該節點最主要的功能是將最終獲得的數據進行統計分析，從而繪制成各種顯示圖，將水文參數變化直接呈現，用戶可以根據水文變化操作系統，從而提出一些有效、合理的建議。

2、水文監測信息系統軟件集成設計

水文環境不同于直觀事物，擁有無限的可能性與復雜性，從而使得水文監測信息系統的監測功能也變得復雜。時代在變化，科技在進步，水文監測信息系統也需要不斷更新完善，在設計水文監測系統的同時，也需要留有軟件擴展預留接口，方便后期的更新。為了方便后期的維護更新，水文監測更新系統必須要保持整個系統功能的一致性，還需要遵循模塊設計原則。現階段，我國水文監測信息系統采用的是穩定性較高、源代碼開放性較強的Linux操作系統，Linux操作系統不僅能高效率完成水文監測，還為后期的系統開發留有很大的發展空間。

水文監測系統終端節點在設計過程中需要充分考慮節能功能，需要盡可能的降低無用數據的傳輸，提高終端節點的采集、傳輸效率，減少節點能量消耗。

水文監測信息系統遠程監控中心界面在設計過程中應該以用戶為中心，充分考慮用戶的實際需求，使得操作界面更加親和友好，方便用戶的操作。因此在設計的過程中可以優先考慮B/S構架，采用多種耦合方式實現平臺與程序界面的聯系。

三、結束語

隨著網路信息技術與云計算的快速發展，原有的水文監測信息系統已經無法滿足水文信息監測的需求，急需采用先進的技術對水文監測信息系統進行完善更新。物聯網技術的出現正好符合水文監測信息系統的發展需求，能夠高效率、高精度的采集水文參數，并且方便用戶的操作控制，具有良好的靈活性與發展空間，是水文監測信息系統發展的第一選擇。物聯網技術在水文監測中的應用，能夠實現水文的全程監測功能，能夠及時掌握和掌控水文變化，能夠在最大程度上降低水文災害的發生與損失，對我國社會主義文明建設具有重要意義。

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