水情遥测系统的应用与改进

□宋伯琦蒙雅雯崔建和

（1.平顶山水文水资源勘测局；2.黄委会西峰水文水资源勘测局）

水情遥测系统的应用与改进

□宋伯琦1蒙雅雯2崔建和2

（1.平顶山水文水资源勘测局；2.黄委会西峰水文水资源勘测局）

为满足防洪抗旱的需要，按照全省水文信息化建设统一部署，引进了水情遥测信息查询系统，该系统安装了一体化雨量、水位计等先进设备，通过无线网络实时回传水情信息，采用B/S架构，结合GIS、数据库技术搭建了信息处理、存储、展示与播报平台，较好地解决了偏远地区测站的数据采集与运行问题，实现了无人值守，既提高了效率也节省了人力。文章以该系统为例，对系统结构设计、功能划分、成果展示与移动互联网时代的系统改进进行了简要论述，以期给读者提供一定的借鉴。

水情遥测；无线网络；GIS；移动互联网

0 引言

随着工业化进程的不断加快，温室气体的排放越来越多，对气候产生了较大的影响，为了应对气候变化带来的洪涝、干旱灾害，需要及时对流域内河流、湖泊及水库的水情进行监测，然而传统的采用人力定期到河流、水库监测点进行测量、记录并播报水情的方法已不能满足现代水情监测信息化发展的需要。文章介绍了利用一体化雨量、水位计，移动无线网络，地理信息系统(GIS)及关系数据库等技术，构建水情遥测信息查询系统，实现水情数据的自动化采集、存储与可视化展示，从而提高了区域内各站点监测效率与自动化水平。

1 水情监测流程

根据区域地貌地势、气候特点、所属流域内地表水分布，在全区范围内建立一系列监测站点，在站点处安装雨量计、水位计，对行政区域内降雨信息，河流、湖泊、水库等水位信息，按照一定频率进行测量，将数据实时传回数据中心存储及处理，结合历年测量数据，为水情预报、防汛抗旱提供第一手资料。

2 水情遥测信息查询系统的开发

水情监测注重数据采集的准确性与时效性，所获取的数据是进行水情预报、防汛指挥的重要依据，因此，水情遥测信息查询系统以信息自动采集传输为基础，通过对信息采集传输基础设施设备的改造和建设，配置自动计量、传输设备，提高信息采集、传输、处理的自动化水平，以及信息采集的精度和传输的时效性，形成较为完善的信息采集体系，为上层水情查询及预报提供及时准确的信息服务。

2.1 系统架构

本系统综合运用了自动化计量设备、无线网络传输、GIS、关系数据库等技术，采用B/S架构开发而成。站点雨量数据、水位数据由设备控制器定时采集，存储在本地的同时，通过移动无线网络按照传输协议传回数据管理中心，后台服务从公网固定IP及端口接收采集的数据，经过处理后保存到水情监测数据库中，用户可使用浏览器登录并对实时或历史水情数据进行查看与分析。

系统自下而上分为数据感知层、数据存储与管理层、业务应用服务层与水情信息展示层四层结构。其架构如图1所示：

图1 系统结构图

2.2 自动化计量设备介绍

自动化采集设备是本系统的基础，引进的翻斗式雨量计、浮子式水位计都具有集成度高、测量准确方便的特点。并且根据测站环境的不同，采集设备不仅可以采用市电供电，偏远地区还可以采用太阳能供电。

翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，其原理为：雨水由最上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度（如0.50 mm）时，翻斗失去平衡翻倒，记录器将雨量记录下来。

浮子式水位计是利用浮子跟踪水位升降，采用磁光编码原理进行测量，以机械方式直接传动记录数据，其测量精度高，稳定性好，没有温漂和时漂的影响。

除传感器外，一体化采集设备还包括供电模块和RTU（远程终端控制模块），实现自动化数据采集，其结构如图2所示：

2.3 水情遥测信息查询平台功能

水情遥测信息查询平台主要包括：图示化查询、雨情信息、水情信息、维护管理四个功能，每个模块又包括多个二级功能选项，满足日常水情监测的需要。其中，主工作区中默认显示地区全境地图，还可选择遥感影像地图作为背景，支持各个测站的查询与定位，本系统功能模块框架图如图3所示：

图2 遥测设备结构图

图3 系统功能框架图

本系统的主要功能是对站点的雨量、水位等信息进行查询，包括各区域雨量数据任意时段查询柱状图显示、各站点水位数据任意时段查询过程线显示、水库水情数据任意时段查询列表显示、特征信息查询显示等，为实时监测区域内水位、雨情变化趋势提供了重要的依据。

3 移动互联网时代的系统改进

随着智能手机软硬件技术的快速发展，以及移动通信网络进入3G、4G时代，使得移动互联网业务蓬勃发展起来，这是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务。以往只能在PC端实现的功能，现在已可以移植到智能手机上，大大提高了信息系统应用的便捷性。

水情遥测信息查询系统也可以借助手机无线网络、GIS在线地图、GPS定位、数字摄像等技术，结合水情监测、预报的自身特点，开发相应的APP应用软件，为各层级用户提供便捷的展示与操作体验。

3.1 数据推送功能

开发后台推送服务与遥测信息查询手机APP软件，接收测站的最新雨量、水位数据，转发给已登录的手机APP，根据用户访问权限及站点经纬度坐标，在线GIS地图上显示站点的实时数据。

3.2 站点巡检功能

在手机APP中利用GPS模块，采集测站的经纬度坐标，存入数据库。定期到站点维护采集设备时，将维护数据进行录入，通过移动网络随时回传，存入数据库保存，并可查询站点设备状态及近期维护工作。

4 结语

天有不测风云，气候的多变不易预测，使得遥测系统自动化、实时性、稳定性变的十分重要，本系统利用无线通信、自动控制器、网络服务器等成熟的技术达到了这些要求，并结合GIS地图更直观地展示了雨情、水位数据的变化，提高了工作效率。展望未来，在大数据技术不断推广和创新应用的时代背景下，水文监测数据平台作为一个节点，纳入到全省乃至全国的水文勘测系统的大数据应用当中，为气候变化及防汛抗旱的分析与预测提供海量数据支撑是一个重要的发展方向。

编辑：左英勇

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1673-8853（2017）03-0036-02

2016-12-22