浅析地下水动态数字化遥测系统研制与应用

2013-07-31孔桂芹

中国水能及电气化 2013年12期

孔桂芹，韩鹏

(枣庄市水资源试验站，山东枣庄 277800)

1 现状

枣庄市位于山东省南部，境内有流域面积大于100km2的季节性河流河流13 条，洪水期水位暴涨暴落，枯季水量较小。枣庄市水资源试验站承担着全市地下水监测和管理工作，目前，全市有地下水位观测点149 处，遍布全市各乡镇，除少量每天观测1 次外，大部分为5 天观测1 次，观测项目为地下水位、水质、水温等，均为人工观测，存在着监测数据效率精度低，人力、物力浪费现象。为解决这一问题，我们选取具有代表性的29 眼观测井，进行了地下水动态数字化遥测系统研制和进一步推广工作。

2 系统设计思想

紧紧围绕推动数字化水利建设，利用现代高科技手段，力求全面、兼顾长远和及时，进行枣庄市地下水水位、水量自动监测系统设计，以准确掌握地下水资源动态信息，建立自动在线监测系统，完成地下水资源各项指标自动采集监测和智能分析，为有效保护地下水资源和实现水资源安全、有序利用和防止地质灾害的发生提供有力保障。

3 系统网组成

建立的枣庄市地下水水位、水量自动监测系统，采用GPRS 通信方案，系统是数据采集系统，星型网络方式组网。测站设备可根据需要分布于监测点，所有测站数据发送至中心站，无需采用任何中转，使数据传输故障率保持最低。遥测系统由遥测站、中心站两部分组成。

3.1 遥测站配置及组成

遥测站即数据采集部分，主要由液位变送器、测站机、充气电缆、信号线、保护装置等组成。该系统设置测站29 套。

3.2 中心站配置及组成

中心站主要由中心站机、中心站微机、“地下水遥测信息实时接收处理系统”软件等组成。中心站微机配置为:LENOVO 联想品牌微机，PIV2.4GHz，256M 内存，40G 硬盘，17 英寸彩色液晶显示器。系统软件的操作平台是WindowsXP，采用Visual Basic高级程序语言设计。

4 系统功能设置

枣庄市地下水动态数字化遥测系统是对各遥测站终端机发来的自报或遥测信息进行接收、解调、存储和处理。并通过数据库和应用软件，实现防汛抗旱、调度需求。系统软件操作平台是WindowsXP，采用Visual Basic 高级程序语言设计。数据库软件为Microsoft SQL Server。系统目前运行环境为IBM 微机，操作系统为WindowsXP，系统运行速度较快，稳定性较好，操作简便。其主要功能介绍如下:

4.1 野外数据采集、处理功能

为适应野外工作环境，远程遥测终端机采用交流电和大容量蓄电池供电，同时挂接太阳能电池为蓄电池充电，确保测站机长期稳定运行。测站机每天按设定的时间定时开关机，通过GSM 通信网络实现远程遥测遥控功能，具有野外数据采集、存储、处理、发送功能，能根据现场状态条件和数值作出本地的控制决策，以适应水资源管理要求。

4.2 地下水信息查询功能

信息查询具有对遥测数据库和实时地下水、雨情等数据库的数据进行信息输出和信息展现功能，可对一般地下水信息、水情信息、雨情信息、统计信息和分析信息进行数据表现，也可以直方图、过程线、等雨量线等图形进行表现，具备在电子地图上实时动态显示与水情信息、预报信息、站点信息的多途径、多方式查询功能。

4.2.1 实时监测系统

实时监测功能包括表格监测、测站状态、地图监测、地图统计等，主要显示实时监测数据列表，监测各个站点所采集到的最新数据。

4.2.2 地下水信息系统

主要监测项目为水资源动态地下水位、地表水位、水温、水质、雨量、供水远程抄表数据监测和水资源量的计算以及数据处理。其功能如下:

a.站点管理功能。对站点名称、站点编号、站点归属、测井的地面高程、固定点高程等一系列参数的管理。

b.数据监测功能。监测所有站点最新数据。

c.统计报表功能。根据地下水资源管理和地震监测的需要，设计了各类统计报表，包括日报表、月报表、年报表历史报表、统计报表、不同时期水位比较图、曲线图表等，以及年、任意时段的平均值统计。

d.统计报表打印、编辑功能。打印各类统计报表，并可在打印表中对图表进行编辑。

e.历史数据录入功能。

4.2.3 信息管理系统

信息管理系统分为基本信息和系统信息管理两种，能实现对各类信息的录入、修改、删除等功能。并在系统用户对数据进行这些操作时，系统能够辨别用户对数据的操作权限，对未被授权的用户拒绝其操作。

系统设置三种用户类型:系统管理员、数据库管理员、普通用户。普通用户只能对信息进行查询，不能修改或删除数据;数据库管理员则可以对基础数据进行录入、修改及删除;系统管理员除拥有数据库管理员的权限外，还可以添加或删除用户及对用户授权。系统根据登录用户类别进行判断，只有具有权限的用户才可以进行信息维护操作。维护的内容包括测站信息、通道信息、水质信息、水质标准和系统用户信息。维护的方式是对以上信息进行浏览、添加、编辑和删除，并由具有相应权限的用户负责这些信息的维护工作。

5 特点

5.1 地下水信息WAP 发布

由于数据通过INTERNET 传送至服务器接收，通过在服务器上运行地下水信息WAP 发布系统，各种动态监测数据可以用手持终端如手机访问预先设置的该WAP 站点获取数据信息。该功能极大方便了水资源管理人员。

5.2 异地实时动态监测

在实际管理工作中，常常需要对某些井位进行实时动态跟踪监测。在该系统建立后，提供了异地实时动态跟踪监测功能，工作人员可以在办公室通过电脑模拟分析地下水变化，为管理地下水提供科学依据。

5.3 辅助分析系统

在系统服务器上记录有各测点测量数据，系统可自动绘制水位埋深等值线，并根据前月或上年水位变化形成变化速率图，提供各种数据报表和分析图表等。

6 效益分析

6.1 社会效益

水资源动态数字化遥测综合监测系统，通过中心站软件程序处理形成数据后，实现远距离自动遥控，是高科技在水资源动态测报领域中的具体应用，有效提高了工作效率。遥测综合监测系统具有即时监测、即时传送、即时接受、方便快捷、精确可靠的特点，为每年抗旱、防汛应急提供及时可靠的信息资料。该系统克服了原有人工观测精度不高和资料真实性不足的问题，为水资源动态观测研究提供了宝贵的基础资料。同时，也使水资源管理和预测预报步入了自动化、现代化、规范化的轨道，提高了办公效率。

其次，目前建成运行的水资源动态数字化遥测综合监测系统，可兼容3000 个站点的雨量、流量、水位、供水远程抄表、水温、水质等实时监测项目，在实际工作中应用前景广阔，社会效益、经济效益和环境效益不可限量。