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        水情預(yù)報(bào)中水文遙測(cè)終端技術(shù)分析

        2015-05-30 13:14:14王晶
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年20期

        王晶

        摘 要:國(guó)家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步推進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步,而科技的發(fā)展會(huì)反作用于經(jīng)濟(jì),不斷推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展??蒲屑夹g(shù)的創(chuàng)新給社會(huì)帶來(lái)了諸多新技術(shù)。這些新技術(shù)在各行各業(yè)中發(fā)揮了巨大的作用。隨著社會(huì)建設(shè)的完善,很多科技成果為人類(lèi)的發(fā)展提供了助力。但是很多自然因素造成的災(zāi)害是人類(lèi)無(wú)法阻止的,這些災(zāi)害影響了社會(huì)的進(jìn)步,對(duì)國(guó)家的發(fā)展更是造成了巨大的影響。其中山洪災(zāi)害以及旱澇災(zāi)害是影響最大的自然災(zāi)害,因而水情控制成為了國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。由于我國(guó)地域廣闊,地形復(fù)雜,地理情況十分特殊,因而如何提高水情監(jiān)測(cè)質(zhì)量成為了水情治理的關(guān)鍵。文章主要針對(duì)當(dāng)前我國(guó)水情預(yù)報(bào)中新型監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析,詳細(xì)介紹了水文遙測(cè)終端在水情預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:水文遙測(cè);水情監(jiān)控;水情預(yù)報(bào);水情調(diào)控

        對(duì)江、河、湖泊以及水利設(shè)施的監(jiān)測(cè)是水文部門(mén)的工作重點(diǎn),除此之外渠道、地下水的監(jiān)測(cè)也是水文監(jiān)測(cè)的重點(diǎn),水文部門(mén)針對(duì)不同水域的流量、水位以及蒸發(fā)、水質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè),而隨著科技的發(fā)展,更多的先進(jìn)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于水文監(jiān)測(cè)。其中推廣最快的便是水文遙測(cè)技術(shù)。水文遙測(cè)主要對(duì)水域狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過(guò)無(wú)線通信的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,從而提高了水文監(jiān)測(cè)效率。

        我國(guó)地域廣闊且地形復(fù)雜,在水文監(jiān)測(cè)中使用水文遙測(cè)終端,可以有效降低監(jiān)測(cè)人員的勞動(dòng)量,同時(shí)增加監(jiān)測(cè)精度。水文遙測(cè)技術(shù)通過(guò)無(wú)線電發(fā)射裝置同監(jiān)測(cè)控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,這在一些地理位置相對(duì)險(xiǎn)惡、監(jiān)測(cè)難度大的地域發(fā)揮了巨大的作用。

        1 水文遙測(cè)技術(shù)構(gòu)成

        水文遙測(cè)的組成相對(duì)復(fù)雜,主要包括前段監(jiān)測(cè)設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、測(cè)量設(shè)備以及監(jiān)測(cè)中心四部分,下面便針對(duì)水文遙測(cè)系統(tǒng)組成進(jìn)行詳細(xì)的分析。

        通信網(wǎng)絡(luò):GPRS/短消息/北斗衛(wèi)星、Internet公網(wǎng)/移動(dòng)專(zhuān)線。

        前端監(jiān)測(cè)設(shè)備:水文監(jiān)測(cè)終端DATA-9201。

        測(cè)量設(shè)備:雨量傳感器、水位計(jì)、工業(yè)照相機(jī)或其他儀表變送器。

        2 通信及工作原理分析

        (1)無(wú)線通訊技術(shù)是水文遙測(cè)技術(shù)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)保障,水文遙測(cè)技術(shù)主要包含了自動(dòng)控制、無(wú)線通訊以及計(jì)算機(jī)等技術(shù),是目前水文監(jiān)測(cè)中較為高端的技術(shù)系統(tǒng)。而水文遙測(cè)終端主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及控制臺(tái)和主控站、中繼站、無(wú)線電通訊臺(tái)等結(jié)構(gòu)構(gòu)成,通過(guò)水文遙測(cè)終端水文監(jiān)測(cè)部門(mén)能夠進(jìn)行遙控、遙測(cè)以及遙信、遙調(diào)等。而通訊技術(shù)是水文遙測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵,目前使用較多的無(wú)線通訊方式主要有四種,即超短波、衛(wèi)星基站以及GPRS、GSM等。上世紀(jì)末期衛(wèi)星基站以及超短波通訊是最為常見(jiàn)的無(wú)線通訊方式。超短波無(wú)線通訊方式的獨(dú)立性較強(qiáng),不容易受到外界因素的干擾,這是因?yàn)槌滩ㄍㄓ崒儆趯?zhuān)網(wǎng)通訊,因而可靠性以及穩(wěn)定性相對(duì)較高。同過(guò)去的衛(wèi)星通訊相比,衛(wèi)星基站無(wú)線通訊沒(méi)有中繼站,由于傳播環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化,使得傳輸距離更遠(yuǎn),較之于超短波通訊,衛(wèi)星基站通訊受限較小。而新世紀(jì)開(kāi)始后,隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展,GPRS以及GSM技術(shù)開(kāi)始嶄露頭角,由于其高端的通訊性能以及穩(wěn)定的通訊狀態(tài),衛(wèi)星基站以及超短波通訊技術(shù)逐步地開(kāi)始被其替代。

        (2)水文遙測(cè)終端的通信特點(diǎn)。20世紀(jì)末廣泛應(yīng)用的VHF超短波通信方式,是將電臺(tái)作為中轉(zhuǎn)站進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳播,由于該系統(tǒng)是采用普通的數(shù)據(jù)傳播電臺(tái),所以外界干擾造成了一定的影響,通信速率較低,但誤碼率較高,信號(hào)較弱且傳送范圍較小,除這些問(wèn)題外,超短波通信不可避免電磁干擾,對(duì)系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行造成了困難。但超短波通信組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展較為容易,維修便捷和運(yùn)行成本較低,而且受氣候條件影響較小,在當(dāng)時(shí)廣泛應(yīng)用于水文遙測(cè)。發(fā)展到現(xiàn)在,水文遙測(cè)的通信方式主要是GSM/GPRS,它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為安全性高、可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。當(dāng)GSM移動(dòng)基站出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),信息將被傳送至其他基站,GSM網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)了良好的冗余保護(hù)能力,信息發(fā)送的安全性有了保障。GSM無(wú)線通信模塊能提供驗(yàn)證功能,通過(guò)短消息檢查無(wú)線終端工作是否運(yùn)行良好,出現(xiàn)故障短消息即發(fā)送失敗,無(wú)法進(jìn)行水文監(jiān)測(cè),這時(shí)需要前往現(xiàn)場(chǎng)去檢查。由于GSM網(wǎng)絡(luò)一旦建成除了向支付短信費(fèi)用外,GSM網(wǎng)絡(luò)不需要維護(hù)費(fèi)用,成本費(fèi)用大大降低。

        (3)工作原理分析。水文遙測(cè)終端在對(duì)不同領(lǐng)域水文狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)主要依賴(lài)于雨量感應(yīng)器以及水文遙測(cè)設(shè)備,即便沒(méi)有工作人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)設(shè)備,水位遙測(cè)儀能夠針對(duì)實(shí)際的水位、雨量等進(jìn)行實(shí)時(shí)性的全天監(jiān)控,并對(duì)不同時(shí)間的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,并將收集記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊系統(tǒng)發(fā)送至遙測(cè)站,遙測(cè)站遙測(cè)終端會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)。雨量感應(yīng)設(shè)備對(duì)雨量的測(cè)量主要通過(guò)上下翻斗的形式進(jìn)行,在雨量感應(yīng)設(shè)備翻斗中,感應(yīng)彈簧開(kāi)關(guān)同觸點(diǎn)之間會(huì)頻繁接觸,從而提高測(cè)量準(zhǔn)確性。在上下翻斗時(shí)轉(zhuǎn)換雨量信號(hào),并將降雨量以物理信號(hào)的形式儲(chǔ)存至遙測(cè)終端。遙測(cè)終端使用計(jì)算機(jī)對(duì)收到的雨量數(shù)據(jù)以及水位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并以圖表的形式表現(xiàn)出來(lái),從而對(duì)水情狀況進(jìn)行預(yù)報(bào),對(duì)水情危機(jī)進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警,從而進(jìn)行自然災(zāi)害的防治理。

        3 技術(shù)應(yīng)用

        3.1 遙測(cè)終端應(yīng)用的具體環(huán)境舉例分析

        舉例說(shuō)明水文遙測(cè)終端的具體環(huán)境,假設(shè)所要監(jiān)測(cè)的地區(qū)處于低山丘陵地區(qū),總地勢(shì)呈現(xiàn)為東高西低,該地區(qū)水資源豐富,河流眾多,流域面積較為廣闊,并且建立了梯級(jí)水力發(fā)電廠。但是受到地形條件和氣候的影響,導(dǎo)致水資源年際變化較大,時(shí)空分布不均,水旱災(zāi)害的頻發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民的生命安全造成了威脅,特大洪水造成的巨大的損失,應(yīng)用水位遙測(cè)終端對(duì)該地的水文情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),加緊對(duì)洪澇災(zāi)害的觀測(cè)及分析,對(duì)于自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)調(diào)度有著重要的作用。

        3.2 實(shí)時(shí)應(yīng)用

        水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)水文實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行分析,并進(jìn)行合理的預(yù)測(cè),以此為水災(zāi)的防治工作提供有利的理論基礎(chǔ)。因此水文預(yù)測(cè)系統(tǒng)會(huì)將水文遙測(cè)同防汛指揮系統(tǒng)結(jié)合在一起,并在防汛指揮系統(tǒng)中設(shè)置報(bào)訊站,通過(guò)遙測(cè)系統(tǒng),對(duì)水文狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過(guò)終極系統(tǒng),將水位、雨量等信息收集起來(lái),傳輸至終端控制站,在終端進(jìn)行儲(chǔ)存,從而自動(dòng)管理水情。在水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中除了自動(dòng)對(duì)雨量以及水位數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控生成外,計(jì)算機(jī)還可以通過(guò)水位數(shù)據(jù),對(duì)流量進(jìn)行分析,從而繪制出相關(guān)流量曲線,并結(jié)合實(shí)時(shí)收到的水位數(shù)據(jù),對(duì)流量信息進(jìn)行修正,調(diào)整流量曲線,最終完成水文監(jiān)控工作,并生成相關(guān)報(bào)告。如此一來(lái),若某一流域發(fā)生了特大降水,通過(guò)水文遙測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)該流域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,將數(shù)據(jù)及時(shí)的傳送至水文部門(mén),通過(guò)分析預(yù)測(cè),向防汛部門(mén)傳達(dá)防汛數(shù)據(jù),以此為洪澇災(zāi)害做好準(zhǔn)備。通過(guò)水文遙測(cè)系統(tǒng),不但可以實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化運(yùn)行,還能夠提高水文監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)工作效率以及精確性,是未來(lái)水文監(jiān)測(cè)工作不可或缺的監(jiān)測(cè)技術(shù)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        在我國(guó)洪澇干旱是最常見(jiàn)的自然災(zāi)害,因此國(guó)家對(duì)水文情況監(jiān)測(cè)工作極為重視,列入了國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。隨著科技的發(fā)展,水文監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了極大的提高,水文遙測(cè)終端技術(shù)是近些年被應(yīng)用于水情預(yù)報(bào)中的,但是該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)洪澇災(zāi)害的防治有著重要的作用。通過(guò)精確的監(jiān)測(cè)、預(yù)警,提高了我國(guó)自然災(zāi)害的防治效率。遙測(cè)終端可以完成水文信息的收集、傳輸以及儲(chǔ)存,并通過(guò)對(duì)信息的集中管理,實(shí)現(xiàn)全面及時(shí)的水情傳輸,對(duì)流域信息自然災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警,從而降低災(zāi)害損失,保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,保證經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]劉金霞.水文遙測(cè)終端在水情預(yù)報(bào)中的應(yīng)用初探[J].北京農(nóng)業(yè),2014(12).

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