百色水文站水溫自動監測系統應用分析

覃麗梅

（百色水文中心，廣西 百色 533099）

1 HS-WT01水溫自動遙測系統簡介

1.1 系統構成、工作原理及特點

成都漢維斯科技有限公司生產的HS-WT01水溫自動遙測系統，由供電系統、水溫傳感器、遙測終端機（RTU）、無線數據傳輸單元（DTU）、服務器中心軟件平臺及安裝支架等組成，該系統能按照水溫觀測有關規范要求，自動測量水溫，并將測得數據通過無線網絡發送至中心站服務器軟件平臺，實現水溫監測的自動化。特點：水溫傳感器始終處于水面以下50 cm位置，定時測量水溫，自動生成相關水溫報表，歷史水溫查詢。

1.2 技術參數

（1）水溫度變送器。整體材質：304不銹鋼；測量范圍：-50～100℃；供電電壓：12～36VDC；輸出接口：RS485；測量精度：0.5%FS；環境溫度：-40～85℃；穩定性能：±0.1%FS/年；防護等級：IP68；整體重量：約600 g。

（2）遙測終端機（RTU）。供電電壓：12～36VDC；接口：RS232接口3個、RS485接口3個；可單獨控制外部供電電源；工作溫度：-30～+70℃；尺寸：230 mm×175 mm×50 mm。

2 測站基本情況

百色水文站設立于1936年，位于百色市右江區城東社區右江江段左岸，是珠江流域西江水系右江的重要控制站，屬國家重要水文站。百色水文站集水面積為21 720 km2，主要測驗項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發、水溫、岸溫、水質。

百色水文站水溫自動監測系統安裝于2019年3月，6月份線纜因施工被挖斷，數據中斷，2020年4月10日設備數據恢復正常。

3 水溫自動監測數據與人工監測數據對比分析

人工觀測數據為按規范要求每日08時在基本水尺斷面觀測，并每月進行整編，資料成果質量高，準確、有效；HS-WT01水溫自動遙測系統數據采用與人工觀測相同時段采集到的水溫數據，期間如有因設備故障等原因導致的數據缺失，則該日不參與比測分析。比測數據系列共有456組數據。

3.1 自動監測與人工監測逐日水溫的相關分析

通過統計分析，日水溫誤差最大為-1.5℃，出現在2021年5月6日，最小誤差為0。各誤差范圍及所占總日數百分比見表1。

由表1可知，日水溫誤差在0.5℃以內的日數占總日數的95.4%，自動監測與人工監測日水溫誤差較小，受外界環境影響較小，監測精度較高，符合觀測技術要求。

表1 百色站自動監測與人工監測逐日水溫誤差統計分析表

將自動監測水溫與人工監測水溫繪制散點圖，建立相關關系（見圖1）。由圖1可見，自動監測與人工監測逐日水溫點子密集，呈直線趨勢，建立回歸直線方程，兩者的相關系數R為0.995，接近于1，說明兩種觀測方式取得的資料點子存在相關關系，且關系穩定、密切。

圖1 百色站自動監測與人工監測逐日水溫相關關系圖

3.2 自動監測與人工監測月平均水溫的相關分析

將456組逐日水溫按月進行統計，采用2020年5月～2021年7月月平均水溫共15組數據進行對比分析。通過統計分析，月平均水溫誤差均不大于±0.3℃，各月平均水溫誤差見表2。自動監測與人工監測月平均水溫誤差較小，監測精度較高，符合觀測技術要求。

表2 百色站自動監測與人工監測月平均水溫誤差統計分析表

將自動監測水溫與人工監測月平均水溫繪制散點圖，建立相關關系（見圖2）。由圖2可見，自動監測與人工監測月平均水溫點子密集，呈直線趨勢，建立回歸直線方程，兩者的相關系數R為0.997，接近于1，說明兩種觀測方式取得的資料點子存在相關關系，且關系穩定、密切。

圖2 百色站自動監測與人工監測月平均水溫相關關系圖

3.3 誤差分析

對自動監測逐日水溫的456個點進行系統誤差及隨機不確定計算，系統誤差為-0.5%，隨機不確定度為3.0%；對自動監測月平均水溫的15個點進行系統誤差及隨機不確定計算，系統誤差為-0.4%，隨機不確定度為2.3%。自動監測逐日水溫及月平均水溫系統誤差及隨機不確定度均在現行有關規范允許誤差范圍內，滿足精度要求。

4 結論

百色水文站采用的HS-WT01水溫自動監測系統與人工監測進行了一年多的比測，對比測數據進行了分析。水溫自動監測系統監測的逐日水溫、月平均水溫與人工監測的逐日水溫、月平均水溫相比誤差很小，相關關系密切，誤差在現行有關規范允許誤差范圍內，滿足精度要求，可應用于正式觀測及水溫資料整編，實現水溫監測自動化。若該水溫自動監測系統出現故障，可采用人工方法觀測。