水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張明陽(yáng)

北京市密云水庫(kù)管理處 北京 101500

引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展科學(xué)的不斷完善，自動(dòng)化技術(shù)在社會(huì)市場(chǎng)上被廣泛運(yùn)用，而最重要的就是應(yīng)用到雨水情監(jiān)測(cè)中。雨水情在監(jiān)測(cè)過(guò)程中要進(jìn)行大量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的設(shè)置，要將各個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至數(shù)據(jù)中心。對(duì)比傳統(tǒng)的電話線傳遞數(shù)據(jù)而言，自動(dòng)化技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，不僅很大程度上節(jié)約了成本，也能在傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中保證其穩(wěn)定性，在一定程度上增加信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性，從而高效地提升了水文管理的工作質(zhì)量。

1 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的目標(biāo)

在雨水情監(jiān)測(cè)過(guò)程引入水文自動(dòng)化，使用自動(dòng)化系統(tǒng)是為了方便實(shí)現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)。首先是對(duì)水位、流速、流量、降水量、含沙量以及水質(zhì)等各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行不同時(shí)間地點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。而直接可以觀察出雨水情的具體情況主要是依靠水位的高低與降水量的大小來(lái)進(jìn)行相關(guān)判斷，依據(jù)自動(dòng)化技術(shù)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，有效地對(duì)水資源進(jìn)行相關(guān)的配置，這樣既可以對(duì)水電設(shè)備的蓄水防洪功能充分的發(fā)揮，也能在監(jiān)控中保證施工過(guò)程的安全問(wèn)題，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)生洪水災(zāi)難地區(qū)的人民群眾進(jìn)行人身安全的保障。為了提升水庫(kù)的整體安全性和經(jīng)濟(jì)效益，水文自動(dòng)化技術(shù)為了對(duì)雨水情能夠深入的把控及了解，也存在幾方面功能，不僅要進(jìn)行上傳相關(guān)雨水量的數(shù)據(jù)，還要獲取水位高低的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且對(duì)水位高低降水量大小的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理儲(chǔ)存，同時(shí)也要對(duì)水位高低的信息數(shù)據(jù)以及降水量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，探測(cè)其潛在風(fēng)險(xiǎn)，再結(jié)合實(shí)際信息數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。

2 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

2.1 投入費(fèi)用較低

要利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行水文自動(dòng)化技術(shù)在工作過(guò)程中的數(shù)據(jù)收集，對(duì)比傳統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的方式，水文自動(dòng)化技術(shù)只要安裝了通信設(shè)施設(shè)備就不需要再進(jìn)行創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，這在一定程度上節(jié)約了成本。不僅如此，水文自動(dòng)化技術(shù)也能夠在雨水情監(jiān)測(cè)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)監(jiān)測(cè)功能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，所以可以在一定程度上保證了傳遞數(shù)據(jù)的流暢性，與此同時(shí)，也能解決邊傳輸數(shù)據(jù)邊監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，出現(xiàn)延誤的現(xiàn)象逐漸消失。水文自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約相關(guān)時(shí)間不必輪回的進(jìn)行各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也能夠及時(shí)進(jìn)行傳輸信息的需求[1]。

2.2 監(jiān)控功能強(qiáng)大

水文自動(dòng)化技術(shù)中的監(jiān)測(cè)范圍非常廣泛，這也能在很大程度上保證了自動(dòng)化技術(shù)不會(huì)被外在因素造成很大的影響，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在某部分偏遠(yuǎn)山區(qū)以及環(huán)境惡劣的情況下都能夠正常運(yùn)作。因?yàn)楸O(jiān)控范圍非常的廣泛所以各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布差距非常大也不會(huì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果造成影響。不僅如此，在采用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化技術(shù)也不用擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)，因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋范圍很全面，完全能夠符合在監(jiān)控過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。在這些基礎(chǔ)上，水文自動(dòng)化技術(shù)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程校對(duì)時(shí)間以及開關(guān)監(jiān)測(cè)調(diào)整等功能的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)施設(shè)備，能夠在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下進(jìn)行在線升級(jí)。

2.3 傳輸效率偏高

自動(dòng)化技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面主要是數(shù)據(jù)傳輸速度相當(dāng)快，據(jù)目前了解的情況，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了171.2Kbit/s，而傳統(tǒng)的雨水情監(jiān)測(cè)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中速度僅能達(dá)到10Kbps，傳統(tǒng)的雨水情監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)合水文自動(dòng)化技術(shù)能在一定程度上把傳輸信息速度增加值40Kbps，這也明確自動(dòng)化技術(shù)能夠在一定程度上提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取６硪环矫婢褪切畔?shù)據(jù)傳輸過(guò)程中傳輸容量很大。一般在監(jiān)測(cè)雨水情的過(guò)程中設(shè)立無(wú)數(shù)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)會(huì)非常非常藏躲，自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和傳輸信息數(shù)據(jù)，同時(shí)還具備龐大的數(shù)據(jù)容量，這樣對(duì)突然情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的概率就會(huì)變得非常低[2]。

3 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用注意點(diǎn)

3.1 安裝設(shè)備與收集設(shè)備

雨水情在運(yùn)用水位自動(dòng)化技術(shù)主要是監(jiān)測(cè)水位的高低以及監(jiān)測(cè)降水量的大小。根據(jù)目前情況了解，眾多單位都已經(jīng)使用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)建立水文信息遙測(cè)站。在不同地點(diǎn)遍布了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行支撐，這也讓自動(dòng)化技術(shù)會(huì)進(jìn)行安裝電能并與太陽(yáng)能相結(jié)合的發(fā)電機(jī)制，這樣就能夠讓自動(dòng)化技術(shù)實(shí)時(shí)有效的運(yùn)作。在安裝水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的過(guò)程中要進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程測(cè)量，能夠方便今后監(jiān)測(cè)的計(jì)算，不僅如此在監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝完成后必須要依照預(yù)先設(shè)置來(lái)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行。安裝雨量計(jì)有兩種模式，一是虹吸模式二是翻斗模式，而翻斗模式的運(yùn)用較為廣泛，和水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)相同的是雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝完成后也要依照預(yù)先設(shè)置來(lái)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行[3]。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)管理

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在雨水情的監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)分布離散的情況，但都是統(tǒng)一管理信息數(shù)據(jù)。自動(dòng)化技術(shù)選擇無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，為了保證信息數(shù)據(jù)傳輸有效，所以不選擇在不同監(jiān)測(cè)站點(diǎn)中進(jìn)行架線的傳輸方式。如果發(fā)生情況為先或者突發(fā)情況時(shí)，會(huì)進(jìn)行人工收集數(shù)據(jù)。而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包含了超短波傳輸數(shù)據(jù)、衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。移動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)在自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在絕大部分地區(qū)普遍覆蓋，所以在高速傳輸信息數(shù)據(jù)的過(guò)程中不但可以保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性也能在很大程度上減少投入成本，基于此雨水情監(jiān)測(cè)過(guò)程中加入自動(dòng)化技術(shù)，絕大多數(shù)都會(huì)使用移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模式收集數(shù)據(jù)能夠在一定程度上高效準(zhǔn)確并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位情況與降水量狀況，同時(shí)也能夠?qū)a(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)全部傳輸至信息管理中心。與此同時(shí)，建立相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)以及開發(fā)相對(duì)應(yīng)的信息管理平臺(tái)，實(shí)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)以及數(shù)據(jù)共享[4]。

3.3 預(yù)警功能的監(jiān)督檢測(cè)

雨水情監(jiān)測(cè)在自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，其預(yù)警功能相當(dāng)關(guān)鍵。預(yù)警功能的主要功能就是能夠進(jìn)行災(zāi)情的預(yù)判和監(jiān)測(cè)，能夠在短時(shí)間內(nèi)提供有利信息以及發(fā)出預(yù)警。在建立預(yù)防災(zāi)難情況的系統(tǒng)中要保證決定的正確性、及時(shí)性以及有效性。在進(jìn)行雨水情監(jiān)測(cè)中，會(huì)出現(xiàn)兩種情況的預(yù)警，一類是未達(dá)到正常值，這類信息不會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難的發(fā)生，但是會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定的影響，并是由郵箱方式進(jìn)行發(fā)出；而另一類是已經(jīng)超出正常值，那么這類信息不但能造成事故災(zāi)難，也會(huì)對(duì)人民群眾的生命安全造成一定的威脅，這種情況是由短信進(jìn)行發(fā)出。當(dāng)監(jiān)測(cè)出的信息數(shù)據(jù)與歷史記錄的信息數(shù)據(jù)差距不大，那么監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)將預(yù)警提供給管理者并自動(dòng)警報(bào)，若是當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與歷史記錄的信息數(shù)據(jù)相差很大，比如在水庫(kù)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)這種情況就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉控制的閘門，同時(shí)將信息提供給管理者并啟動(dòng)警報(bào)，會(huì)利用高音喇叭進(jìn)行警報(bào)通知附近的人民群眾，人民群眾在接收到相關(guān)信息通知時(shí)，并撤離至安全區(qū)域[5]。

4 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的功能

水文自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)⒔邓亢退坏谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集中在一個(gè)平臺(tái)，查詢便利。要進(jìn)行設(shè)定水位、流量、庫(kù)容關(guān)系曲線分析等一系列流程，才能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨水量，并且水庫(kù)的水文站能夠知道實(shí)時(shí)的水庫(kù)容量。除此之外，安裝在線流量計(jì)，能讓水文站利用移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)自動(dòng)化及系統(tǒng)能夠把監(jiān)測(cè)的水位降水的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理編排，方便遙測(cè)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行水文資料的整理編排。不僅如此，自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不同運(yùn)行情況以及出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，方便統(tǒng)一查看各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體情況。自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)也能夠根據(jù)不同的人員設(shè)立不同分級(jí)用戶，其中包含了系統(tǒng)管理員、運(yùn)行維護(hù)管理員以及領(lǐng)導(dǎo)和小程序用戶等，會(huì)根據(jù)不同用戶權(quán)限設(shè)定不同的查詢范圍，以便管理，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤信息數(shù)據(jù)[6]。

5 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的維護(hù)

不同的運(yùn)行維護(hù)公司都要準(zhǔn)備好各個(gè)運(yùn)行維護(hù)站點(diǎn)中10%的備用物品，在汛期之前要進(jìn)行各個(gè)站點(diǎn)的維護(hù)檢查，在檢查過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行解決。在發(fā)生汛期的過(guò)程中，為了保證各個(gè)站點(diǎn)傳輸信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不同的運(yùn)行維護(hù)公司都要安排人員進(jìn)行24小時(shí)的待命，運(yùn)行維護(hù)的管理人員要進(jìn)行相關(guān)的協(xié)調(diào)，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的站點(diǎn)及時(shí)安排人員進(jìn)行問(wèn)題的處理，在汛期之后也要對(duì)各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)檢查。每年汛期之前都要對(duì)各個(gè)雨量站點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的檢查，要對(duì)雨量計(jì)進(jìn)行器身檢查看是否穩(wěn)定、器口檢查水平是否變形、筒身部件檢查是否出現(xiàn)損壞和變形等，同時(shí)也要進(jìn)行雨量計(jì)的清洗。在全部檢查之后要進(jìn)行檢測(cè)是否合格，合格之后才能繼續(xù)使用。

6 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的問(wèn)題

北京市的水文自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)行，各個(gè)站點(diǎn)的設(shè)施設(shè)備硬件都沒(méi)有出現(xiàn)相關(guān)故障問(wèn)題，但是在運(yùn)行維護(hù)的過(guò)程層中也存在一些問(wèn)題，也要在今后的工作中進(jìn)行改進(jìn)與完善[7]。因?yàn)樵诟鱾€(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的供電來(lái)源都是太陽(yáng)能板加蓄電池的模式，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況來(lái)看，由于蓄電池的老化速度比較快導(dǎo)致充電與放電的能力越來(lái)越低，在冬天寒冷的季節(jié)抑或是連續(xù)雨天天氣偏冷都會(huì)產(chǎn)生電壓過(guò)低的情況，從而出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)經(jīng)常中斷的狀況。因此要在進(jìn)行維護(hù)的過(guò)程層中，科學(xué)合理的安排相關(guān)的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，要對(duì)設(shè)施老化問(wèn)題進(jìn)行考量并及時(shí)進(jìn)行設(shè)施設(shè)備的更換。

7 水文自動(dòng)化在雨水情監(jiān)測(cè)應(yīng)用的發(fā)展方向

在北京市總共有56個(gè)巡測(cè)站點(diǎn)和102個(gè)水文站點(diǎn)。但是在實(shí)際管理過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)巡測(cè)次數(shù)過(guò)少以及無(wú)法及時(shí)比測(cè)站點(diǎn)水位的問(wèn)題。所以在一部分（包含駐測(cè)站點(diǎn)）的不同站點(diǎn)都安裝了相關(guān)的視頻監(jiān)控設(shè)施設(shè)備，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便了解水位的全面情況，這種方式也反映出比較好的效果，從而可以最大力度在各個(gè)不同的站點(diǎn)都安裝視頻監(jiān)控的設(shè)備以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

8 結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)只是完成了相關(guān)功能的建立，要通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的后期運(yùn)行管理與維護(hù)來(lái)充分發(fā)揮進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的功效。國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)針對(duì)水里信息化的運(yùn)行維護(hù)方式和體制進(jìn)行了相關(guān)的研究。要進(jìn)行各個(gè)運(yùn)行維護(hù)資源的整合，以實(shí)時(shí)監(jiān)控為基本基礎(chǔ)進(jìn)行日常的維護(hù)和高效的反應(yīng)，要科學(xué)合理保障流程正常運(yùn)行，從而建立高效的運(yùn)行維護(hù)體制。在保證信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的同時(shí)也能在一定程度上保證水文管理的工作質(zhì)量。