自动采集系统在水资源监测中的应用

艾建军 李 坤

（河北省承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

地下水监测作为水文工作的一项常规业务，为地下水动态分析和灌排管理等工作提供着重要的基础资料和历史参考依据。多年来，对于灌域的地下水盐动态监测工作一直沿用比较传统和落后的运作模式，随着时代的进步和科技的发展，已越来越不适应新时期地下水工作发展的需要，存在的弊端和不足也日益严重地显现出来。“IC卡地下井水位（水温）自动采集和数据处理整编分析系统”（本文称“自动采集及数据整编处理系统”）主要是利用现代先进的单片机电子技术和微机编程技术，通过自行研制的地下水位（水温）采集、存储、显示装置和自行编制的程序软件操作系统，实现了对地下水数据的自动化采集存储和地下水资料的自动化整编处理，从而提高地下水监测分析水平。

1 IC卡地下井水位（水温）自动采集系统的研究思路和方案设计

本系统是针对地下井外业工作，在现有的地下水监测井的井壁内部安设一个自行开发研制的数据采集装置，外面加设保护装置。自动采集装置每隔24小时自动采集数据一次，然后将采集到的数据（水位、水温）存入插在采集装置内的IC卡上。管理人员可定时将IC卡取回，把此卡插入读卡器，读卡器与计算机联接，运行计算机上的读卡程序就可将存储在IC卡上的数据信息读出。

该系统的技术设计方案主要包括进行水深传感器的研制开发、水温传感器的研制开发、自动采集装置的研制开发和读卡装置等的研制开发。具体要求一是要保证水深（水温）传感器的稳定性和测量精度要求，而且要争取尽量低廉的价格；二是要使采集装置尽量做到小巧坚固，利于保护，设备应具有防潮、防水并便于安装、调试；三是尽可能使系统省电，以保证其更长的工作时间。

2 地下水数据处理与资料整编分析系统

2.1 系统开发的技术思路和方案设计

该系统主要是针对内业数据的处理与资料整编分析工作，应用现代计算机手段对外部输入的水位、水化、土壤水盐等基础资料通过自行开发的软件处理系统实现数据处理与资料整编分析的自动化，并可对处理结果进行浏览和打印输出。系统操作便捷，整体适应性强，浏览查询方便，并且各项处理均满足水文规范要求。

由于该系统主要是利用现代微机手段和处理功能，将Windows95/98作为该系统的主要支持系统和运行环境。因此，要求所加载的计算机主频要在133M以上，内存达到16M以上，硬盘空间要在500M以上。另外，对该系统的编程手段采用了VB编程语言。

2.2 系统的技术编程原理

该系统是以地下水资料整编为中心，将水位处理、水质分析、土壤含水率计算、土壤盐分分析以及数据备份等程序模块封装在一个统一的项目处理主程序下实行系统的统一控制与管理。

系统主要采用VB6.0数据库编程技术和Access数据库软件进行信息管理系统的设计。其中，主要使用VB数据对象访问和更新Access数据库原理，设计数据输入窗体并为它编写代码（包括使用Visdata程序创建和维护数据库；设计约束数据控件在键击、数据字段、窗体等不同级别上编写输入确认过程；使用SQL结构化查询语言对数据库进行备份恢复）以及报表程序的编写等。同时根据业务需要设置对处理结果的浏览和打印输出功能。

2.2.1 水位资料处理的编程原理

采用VB6.0中文版和Access数据库工具，实现了测井水位资料录入、数据库结构的建立、测量资料的录入、报表的生成、水位过程线的绘制及打印和其它处理等功能。为实现各数据的联系和关联，本系统设计了用于数据关联的字典库，实现不同测量内容中数据的共享。

通过微机输入各地下水位观测值后，经系统运行处理后，相应的地下水位、埋深值便自动得以计算和处理，并根据要求自动生成相应的地下水位月报表及水位年度成果表。同时，可点绘地下水位变化过程线，结合外部输入的气象和引排水资料可同时点绘综合变化过程线等。

2.2.2 水质分析资料处理的编程原理

通过微机输入各地下井水样化验的滴定用量，系统便会自动计算相应的离子含量和相应的其它水化指标，并自动将计算结果进行汇总为对应的成果表，并可浏览与打印输出。特别是在这一项目的处理中，解决了对水化所要求的数据特殊格式的自动识别和处理。

由于水化记录表和成果表表格较为复杂，VB6.0又不易实现复杂报表的生成，系统同样采用了与Excel的接口技术，绘制符合整编要求的表格。同时系统对在水化分析中包含的水位、埋深、水温等测井资料实现了彼此间数据库的关联。

2.2.3 土壤含水率资料处理的编程原理

通过微机输入各取样定位点的含水率测定资料，系统便会自动进行含水率的计算和计算成果表的生成，并可按要求点绘生成相应的含水率对比分布图，以便直观地进行对比与分析。特别是在这一项目的处理中，实现了选择统计功能，解决了含水率计算数据的取舍问题。同时，调用了VB6.0与Excel的接口技术，实现了在系统中绘制点位及层次横向、纵向的水位含水率分布图，使含水率数据更加直观。

2.2.4 土壤盐分分析资料处理的编程原理

本系统实现了土样分析计算中分析记录表和成果表的打印。

2.2.5 系统数据备份与恢复的编程原理

本系统主要采用了SQL结构化查询语言及ODBC技巧，将本系统所有项目数据实现了分类备份与恢复。实现了水文资料档案化及历史查询的便捷功能。

2.3 系统的创新

本系统的创新点包括两个方面：一方面将地下水文资料长时期以来人工整编的工作方式转化为利用最新计算机技术进行自动整编，节约了人力和物力投入。另一方面是将水位单井过程线和综合过程线进行了计算机自动生成和利用打印机仿真输出。在这方面，不仅回避了以往人工点图的误差，而且可以实时的观察水位变化过程，同时也节省了使用绘图仪绘制的费用。

3 系统的应用与检验

通过对“自动采集及数据整编处理系统”的开发应用，为传统的地下水数据采集和整编处理工作提供了科学手段并注入了新的活力，大大提高了数据处理与资料整编分析水平和工作效率，为灌排管理及地下水动态规律的研究提供了更为及时准确的依据和基础资料，主要体现在：

3.1 避免了人工观测资料中存在的资料缺漏测、真实性差等弊端，增强了资料的连续性、可分析性和精度。

3.2 简化和压缩了地下水资料的计算、整编工作量，提高了整编处理的精度和质量，节省了人力、物力的配置。

同时，通过对系统的推广应用，一方面由于对监测数据的采集将由系统本身自动完成，再无需人工观测，因此，它将免去委托观测费用，另一方面将节省大量内业资料整编和数据处理所需的人力、物力投入，降低内业工作业务费用的支出，从而带来良好的经济效益。

因此，随着对“自动采集及数据整编处理系统”在今后的不断应用和技术容量及技术处理水平的进一步加大以及其处理内容和通用范围的进一步扩大，必将实现并使其成为真正的业务“思维”化和“领域”化处理系统，从而带来向全业务领域推广和应用的广阔前景。

[1]钱易,刘昌明,邵益生.中国城市水资源可持续开发利用[M].北京，中国水利水电出版社 2002。

[2]刘昌明,陈志恺.中国水资源现状评价和供需发展趋势分析 [M].北京，中国水利水电出版社,2001。