对水文遥测系统的分析

2013-08-15华晨

黑龙江水利科技 2013年6期

华晨

(江苏省水文水资源勘测局连云港分局，江苏连云港 214000)

0 概述

水文遥测系统，是指远距离进行传输和采集水文信息的设备和自动化技术，主要包括传感器、通信设施和控制装置［1－3］。通过系统内部的探测器检测水的湿度，温度，水量，水流速，水质，雨量，图片，视频图像等足量的数字信息，然后通过CDMA/GPRS技术以及其它方式上传到检测中心，有效的进行相关数据的采集和工作的开展。

1 简要分析水文遥测系统组成

通常情况下，有3个主要的部分构成了水文遥测系统:

1)遥测站的仪表，也就是RTU 和传感器。

2)信息传输的通道，如无线超短波，GSM，GPRS/CDMA，卫星等。

3)接收中心或接收站的计算机和通信设备。一般情况下，遥测传输的项目需要根据实际情况确定。通讯功能是根据通讯手段的不同、距离以及传递信息量的不同而制定的，其形式具有多样性［4］。比如说，如果遥测范围非常广，而且还受到地形以及其他不利因素的限制，在这样的情况下，一般就会选择一个或是多个中继站进行信息的传递。这样的形式非常便捷而且经济实惠。

接受中心的建设，一般只需要建立一个中心，情况特殊时，需要建立一个或两个分中心。一般情况下，信息中心负责用户信息的分配等具体性的操作。举个例子来说，江苏地区全部采用的GPRS/CDMA，无需中继设备，直接走运营商专线。在进行水文遥测系统建立时，还应该根据具体的实际情况，进行相应方式的选择，从而能够最大限度达到资源的有效利用［5－8］。

2 传输制式

根据水文遥测系统的传输制式的类型，有两种类型可以选择，同时，还可把这两种传输制式进行结合起来使用。两种传输制式为:①是应答式;②是自报式。

2.1 应答式也称之为被动式

一般情况下，遥测站是处于被动地位和待命状态，一旦接受到来自中心设备或中继站转传来的信息指令之后，就会立即开启相应的设备，把储存时段的实时数据和累计数据向设备中心或者中继站传输。中心会定期向下面的遥测站进行巡测，如果遇到疑问就会立刻向该巡测站进行查询修正。

另外，还可根据实际的需求，随时向个别或全部遥测站进行数据发报。应答式传输制式的优点就是功能比较多、数据量比较足，不仅可灵活进行选测，而且还可进行统一的巡测，使用方便、自如。不足之处就是这种设备的投资较高、维修难度较大、设备功能都比较复杂，而且不适合在中继站多的系统中进行使用。

2.2 自报式也称之为“主动式”

一般情况下，遥测站都会主动地将信息按事先规定好的编码方式向中心或中继站进行发送传输，这就是定时控制。另外，还可结合事先的规定需要，当遥测参数数据变化达到规定的数值时，就进行信号传输。

在实际的使用过程中，一般都是增量控制和定时控制两种并用。这种自报式的传输制式具有可靠性较高、设备较简单、数据过程完整、费用省功耗小的特点，但是，它也有不足之处，就是如果遇到故障之后，通信信道出现故障，这时就很容易与中心失去联系。

3 系统建设

对于水文遥测系统的系统建设需要注意以下5个方面:

1)在进行系统建设尤其是比较大规模的系统建设时，一定要严格论证、统一规划，并且，及时与相关单位和部门取得协调合作，从而充分发挥系统设备的社会效益和经济效益，获得较高的综合效益，其中注意的一点就是要节约投资。

2)通常情况下，在人烟稀少和交通不方便的地区，比较适合建立水文遥测系统。通过水文遥测系统的应用，不仅可大量节省相应的人力和物力资源，节省了相应的支出，还能很好地弥补预测站较少的实际情况。

3)要求水文遥测系统能够在恶劣的气候条件下，性能可靠、长期稳定的保持连续、正常的工作。

4)一定要保证电源、防止盗窃和避免雷击。

5)在国际社会上，其先进技术已经达到了每次进行16个遥感参数的传输，但是，流量和蒸发量的实际测试参数，不能进行自动实时连续传输。蒸发量可通过影响蒸发的因子的传送来计算相应的蒸发量。流量，除了少数的能够通过电磁法和超声波法测站和量水建筑测站进行传输之外，使用其他的方法所测算出来的数据只能通过人工置数机向中心进行发送。

随着科技革命的发展以及计算机，互联网，电子科技，空间技术的应用发展，我国的水文遥测技术正向着多通道，多参数，多测站的方向迈进。并且逐步与水文等信息资料的整理、收集、检索、储存以及分配等功能相结合，形成以计算机设备为中心的自动化、联机、实时的水文遥测系统，从而可满足多种情况下对于水文信息数据收集的需求。

4 水文遥测系统应用

水文遥测系统应用包括3个方面:即水情报汛及整编的应用，洪水预报和水情报务，具体阐述为:

4.1 水情报汛及整编的应用

水文部门在日常的工作中最重要的基础性工作就是水文的检测，水情报汛和资料的整理。其传统的工作方式需要消耗大量的人力、物力，工作效率较低、工序繁多复杂、重复性的劳动量较大。

水文遥测系统的应用，可结合资料整编和水情报汛的需要，有效的将水文工作人员从繁复的野外环境作业中解放出来，有效解决了传统工作方式中雨量、水位资料的整编和测验等弊端，极大的提高了资料整理的效率，有效节约了人力资源的成本，相应的保障了资料处理的质量［9－10］。

在测量方面，水文遥测系统采用有雨即记录时间的方法，有0.2，0.5，1 mm这3 种精度根据实际情况选择，现在江苏选择的是0.5 mm，5 min记录一次水位，记录的水位、雨量等信息都存储在存储器中，支持用户及时查看水情。

水情报汛过程中，主要是与水情编码器进行配合使用，根据用户的需要及设定的数值、任务，软件自动在数据系统库中得出相应的数据信息，并且按照“水情信息编码”，生成比较准确的水文情报，并且可自动进行上传、传输。资料整编过程中，通过遥测系统中获得的雨量数据和水位数据，按照一定的格式进行资料的整理和处理，当所有的信息数据通过整理之后，就可以进行汇编计算了［11］。

4.2 洪水预报

现阶段，在水文部门的工作中，洪水预报系统的应用越来越广泛，因此，需要更加及时、准确的水情信息。很显然，传统的人工方式收集的水情信息完全不能满足现阶段的发展需要，因此，水文遥测系统的建立和应用显得非常重要。目前来说，很多已经建立遥测系统的地方，只是简单的停留在水位、雨量的自动收集，并没有在真正意义上实现“交互式”的洪水预报系统［12］。

交互式预报，必须进行及时的水情信息预报，并且具有速度快、时间短的特点。另外，在每次进行预报之前，还要根据实际测量的数据对预报模型的输入向量、状态变量、参数、结构及结果进行校正。

与此同时，通过图形和表格的交互处理，对预报洪水过程中的信息进行干预，利用专家和预报员的经验知识，从而有效提高预报的准确性。