數字化水文水資源監測模式探究

仇東山，蔣國民，于詢鵬

（1.濟南市水文局，濟南250014；2.青島市水文局，山東 青島266000）

1 引言

隨著經濟社會的發展和信息技術的進步，一些新的科技技術應運而生，在很多領域得到了廣泛應用，促進了信息交流和傳遞效率的提升。水利產業的發展過程中，水文水資源監測和管理工作是一項基礎性工作，監測部門在為水利管理提供相關數據信息的同時，也需要為社會其他與水利相關的企業提供信息服務，因此，加強水文水資源監測模式的探究至關重要，新的發展時期，要充分借助現代化信息技術，加快水文水資源監測的數字化進程，從而提升水文水資源監測及對水環境的監測跟蹤能力，更好地適應社會經濟的發展。

2 水文水資源監測工作的必要性分析

水文水資源監測工作是對水資源的變化情況進行檢測，做好質量評估，從而獲取相關的監測數據，為國家和政府在水資源的開發利用、管理、保護等方面提供科學依據。在多年發展中，監測工作在水資源的開發利用中，提供了大量的數據信息，發揮了重要的作用。但結合當前水文水資源監測工作的發展現狀，也存在發展不平衡的問題。當前水資源短缺、水資源環境污染、洪澇災害等問題，依然影響到社會經濟的發展和人們的生產生活。要做好水資源的開發利用和管理，必須重視提升水資源監測的水平和質量，這是水資源管理和保護的基礎和前提【1】。

3 數字化水文監測概述及設計原則分析

當前發展階段，我國為推動水利事業的發展，結合我國的實際情況，制定了相關的法律規范文件，這些都是我國水文水資源監測系統工作開展的依據，在具體的設計中，要遵循一定的原則，才能確保整個監測系統的科學性。

3.1 可靠性原則

要確保水文水資源監測系統的順利運作，需要借助傳感器來實現，在實際系統運作中，部分傳感器安裝在戶外環境中，在外部因素影響較大的情況下，需要在其外部增加相關的保護裝置，從而減少惡劣天氣對傳感器的影響，并進而完成系統內部結構的優化，保證整個系統在陰雨天氣或是無人操作的情況下，能正常實現數據的采集功能。

3.2 實用性原則

水利管理工作中涉及的項目和人員較多，人員管理難度相對較大，加上人員隊伍的素質參差不齊，需要操作系統自身有良好的人機界面，一定程度上降低操作的難度，也能更直觀地顯示各項數據。除此之外，系統要能具有自我診斷故障的能力，實用性更強。

3.3 經濟性原則

要更大范圍地推廣數字化水文水資源監測系統的應用，必須考慮其中的經濟成本。設計人員在考慮系統先進性和科學性的同時，需要選擇性價比高的技術，利用有效的資源，發揮更高的價值【2】。

4 數字化水文監測系統模式的探究

4.1 數字化水文監測系統的結構分析

1）傳感器模塊。傳感器設備主要用于采集數據。在水文水資源監測系統中，一般包括降雨傳感器和水位傳感器。在水文統計中，降雨量是一個重要的數據，通過對降雨量的分析，計算出未來該地區降雨量的變化，為管理部門做好抗旱防汛工作提供依據。雨傳感器的主要部件是雨量器，雨量器的種類很多，如翻斗式雨量計，簡單操作，計算準確。在水利工業的發展中，水文資料在農田灌溉和湖泊管理中得到了廣泛的應用。根據水位變化的數據，選擇合適的灌溉方法，確定是否需要排水和引水。當前中國一般采用的是自動化水位傳感器。

2）主控制器模塊。水文水資源監測系統的核心是主控制器，其決定了整個系統的性能。主控制器與其他模塊相連，對數據資料加以處理和存儲、控制。微處理器能實現數據形式的變換，更好地提升數據處理的精確度。

3）通信模塊。在數據傳輸中，通常包括有線和無線傳輸。在當前的數字水文和水資源監測中，無線傳輸最為普遍，不受地形和自然環境的影響，可以很好地滿足工程環境的需求。無線傳輸模塊的類型有很多，其中大多數是GPRS 通信。其運輸速度較快，兼容性更好，且成本較低，選用這種通信模式，整個監測系統的整體性較強，能耗相對較低，能更好地滿足水文監測系統技術指標的要求。

4）電源模塊。水文水資源監測系統多設置在戶外，電纜線的架設成本相對較高，為減少工程成本，減小工程難度，一般采用太陽能蓄電池供電，考慮其電壓、容量、溫度等指標，要考慮其能在潮濕的環境中運行，因此可以選擇密封鉛酸蓄電池。在戶外工作，對蓄電設備的供電持久性有較高的要求，并降低電能的消耗，可采取分區管理的方式，確保其在陰雨環境中，電池能為系統的正常運作提供可靠的電能【3】。

4.2 數字化水文水資源監測系統功能的實現

1）水文水資源監測系統通過傳感器、通信、控制器等模塊，實現對降雨的實時監測，并采集相應的水文數據和相關資料進行處理，將所得數據傳輸到水利局。根據水文變化情況進行判斷分析，確定是否需要采取相應措施。如監視的河流和湖泊的水位低于警戒水位，同時水文資源監測系統檢測，如果有大規模和連續降雨在上游河流，防汛準備工作需要提前做，要打開湖泊閘口，提前預防游洪水，避免洪水災情出現。

2）必須在監視系統中設置面向用戶的窗口。當地一些水利部門已經建立了水文信息管理平臺，作為水文資源監測系統的擴展，以更充分地利用監測數據。水文信息管理平臺可以對上傳的水文數據進行二次處理，更有利于人員管理和數據使用。平臺內部的實時信息資料，可以實現信息查詢功能，滿足不同用戶對信息的不同需求。此外，該平臺還具有防洪報警功能，可以預先報警并及時做出反應，從而提高了突發事件的反應能力，確保汛期的安全。管理平臺主要是確保系統和平臺的安全性，支持用戶信息驗證和記錄。對于基礎資料模塊，包含當地所有水庫、河流湖泊的數據資料，并綜合其查詢功能，可以更好地滿足人們的資料查詢需求，還能實現對信息的添加、刪減和修改【4，5】。

3）數字化水文水資源檢測系統還有信息發布功能，依托網頁制作技術，在互聯網上發布水文信息，用戶可以通過互聯網及時了解當地的水利情況，同時，可以建立水文水資源監控App，公布水利情況，更好地實現數據的傳播。

5 結語

綜上所述，數字化水文水資源監測系統是在信息技術發展中借助傳感技術、通信技術建立發展起來的，在水利行業發展中發揮著重要的作用，具有監測數據上報、查詢、報警等功能，能為管理人員提供科學依據。新的發展階段，要加強數字化水文水資源監測系統的研究，重視信息管理平臺的構建，充分發揮其在水利管理和防洪抗旱中的作用，促進水利的現代化發展。