数字化水文水资源监测模式探究

仇东山，蒋国民，于询鹏

（1.济南市水文局，济南250014；2.青岛市水文局，山东 青岛266000）

1 引言

随着经济社会的发展和信息技术的进步，一些新的科技技术应运而生，在很多领域得到了广泛应用，促进了信息交流和传递效率的提升。水利产业的发展过程中，水文水资源监测和管理工作是一项基础性工作，监测部门在为水利管理提供相关数据信息的同时，也需要为社会其他与水利相关的企业提供信息服务，因此，加强水文水资源监测模式的探究至关重要，新的发展时期，要充分借助现代化信息技术，加快水文水资源监测的数字化进程，从而提升水文水资源监测及对水环境的监测跟踪能力，更好地适应社会经济的发展。

2 水文水资源监测工作的必要性分析

水文水资源监测工作是对水资源的变化情况进行检测，做好质量评估，从而获取相关的监测数据，为国家和政府在水资源的开发利用、管理、保护等方面提供科学依据。在多年发展中，监测工作在水资源的开发利用中，提供了大量的数据信息，发挥了重要的作用。但结合当前水文水资源监测工作的发展现状，也存在发展不平衡的问题。当前水资源短缺、水资源环境污染、洪涝灾害等问题，依然影响到社会经济的发展和人们的生产生活。要做好水资源的开发利用和管理，必须重视提升水资源监测的水平和质量，这是水资源管理和保护的基础和前提【1】。

3 数字化水文监测概述及设计原则分析

当前发展阶段，我国为推动水利事业的发展，结合我国的实际情况，制定了相关的法律规范文件，这些都是我国水文水资源监测系统工作开展的依据，在具体的设计中，要遵循一定的原则，才能确保整个监测系统的科学性。

3.1 可靠性原则

要确保水文水资源监测系统的顺利运作，需要借助传感器来实现，在实际系统运作中，部分传感器安装在户外环境中，在外部因素影响较大的情况下，需要在其外部增加相关的保护装置，从而减少恶劣天气对传感器的影响，并进而完成系统内部结构的优化，保证整个系统在阴雨天气或是无人操作的情况下，能正常实现数据的采集功能。

3.2 实用性原则

水利管理工作中涉及的项目和人员较多，人员管理难度相对较大，加上人员队伍的素质参差不齐，需要操作系统自身有良好的人机界面，一定程度上降低操作的难度，也能更直观地显示各项数据。除此之外，系统要能具有自我诊断故障的能力，实用性更强。

3.3 经济性原则

要更大范围地推广数字化水文水资源监测系统的应用，必须考虑其中的经济成本。设计人员在考虑系统先进性和科学性的同时，需要选择性价比高的技术，利用有效的资源，发挥更高的价值【2】。

4 数字化水文监测系统模式的探究

4.1 数字化水文监测系统的结构分析

1）传感器模块。传感器设备主要用于采集数据。在水文水资源监测系统中，一般包括降雨传感器和水位传感器。在水文统计中，降雨量是一个重要的数据，通过对降雨量的分析，计算出未来该地区降雨量的变化，为管理部门做好抗旱防汛工作提供依据。雨传感器的主要部件是雨量器，雨量器的种类很多，如翻斗式雨量计，简单操作，计算准确。在水利工业的发展中，水文资料在农田灌溉和湖泊管理中得到了广泛的应用。根据水位变化的数据，选择合适的灌溉方法，确定是否需要排水和引水。当前中国一般采用的是自动化水位传感器。

2）主控制器模块。水文水资源监测系统的核心是主控制器，其决定了整个系统的性能。主控制器与其他模块相连，对数据资料加以处理和存储、控制。微处理器能实现数据形式的变换，更好地提升数据处理的精确度。

3）通信模块。在数据传输中，通常包括有线和无线传输。在当前的数字水文和水资源监测中，无线传输最为普遍，不受地形和自然环境的影响，可以很好地满足工程环境的需求。无线传输模块的类型有很多，其中大多数是GPRS 通信。其运输速度较快，兼容性更好，且成本较低，选用这种通信模式，整个监测系统的整体性较强，能耗相对较低，能更好地满足水文监测系统技术指标的要求。

4）电源模块。水文水资源监测系统多设置在户外，电缆线的架设成本相对较高，为减少工程成本，减小工程难度，一般采用太阳能蓄电池供电，考虑其电压、容量、温度等指标，要考虑其能在潮湿的环境中运行，因此可以选择密封铅酸蓄电池。在户外工作，对蓄电设备的供电持久性有较高的要求，并降低电能的消耗，可采取分区管理的方式，确保其在阴雨环境中，电池能为系统的正常运作提供可靠的电能【3】。

4.2 数字化水文水资源监测系统功能的实现

1）水文水资源监测系统通过传感器、通信、控制器等模块，实现对降雨的实时监测，并采集相应的水文数据和相关资料进行处理，将所得数据传输到水利局。根据水文变化情况进行判断分析，确定是否需要采取相应措施。如监视的河流和湖泊的水位低于警戒水位，同时水文资源监测系统检测，如果有大规模和连续降雨在上游河流，防汛准备工作需要提前做，要打开湖泊闸口，提前预防游洪水，避免洪水灾情出现。

2）必须在监视系统中设置面向用户的窗口。当地一些水利部门已经建立了水文信息管理平台，作为水文资源监测系统的扩展，以更充分地利用监测数据。水文信息管理平台可以对上传的水文数据进行二次处理，更有利于人员管理和数据使用。平台内部的实时信息资料，可以实现信息查询功能，满足不同用户对信息的不同需求。此外，该平台还具有防洪报警功能，可以预先报警并及时做出反应，从而提高了突发事件的反应能力，确保汛期的安全。管理平台主要是确保系统和平台的安全性，支持用户信息验证和记录。对于基础资料模块，包含当地所有水库、河流湖泊的数据资料，并综合其查询功能，可以更好地满足人们的资料查询需求，还能实现对信息的添加、删减和修改【4，5】。

3）数字化水文水资源检测系统还有信息发布功能，依托网页制作技术，在互联网上发布水文信息，用户可以通过互联网及时了解当地的水利情况，同时，可以建立水文水资源监控App，公布水利情况，更好地实现数据的传播。

5 结语

综上所述，数字化水文水资源监测系统是在信息技术发展中借助传感技术、通信技术建立发展起来的，在水利行业发展中发挥着重要的作用，具有监测数据上报、查询、报警等功能，能为管理人员提供科学依据。新的发展阶段，要加强数字化水文水资源监测系统的研究，重视信息管理平台的构建，充分发挥其在水利管理和防洪抗旱中的作用，促进水利的现代化发展。