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        百色水文站水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用分析

        2022-01-14 01:37:08覃麗梅
        廣西水利水電 2021年6期
        關(guān)鍵詞:百色系統(tǒng)誤差水文站

        覃麗梅

        (百色水文中心,廣西 百色 533099)

        1 HS-WT01水溫自動遙測系統(tǒng)簡介

        1.1 系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理及特點

        成都漢維斯科技有限公司生產(chǎn)的HS-WT01水溫自動遙測系統(tǒng),由供電系統(tǒng)、水溫傳感器、遙測終端機(RTU)、無線數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)、服務(wù)器中心軟件平臺及安裝支架等組成,該系統(tǒng)能按照水溫觀測有關(guān)規(guī)范要求,自動測量水溫,并將測得數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心站服務(wù)器軟件平臺,實現(xiàn)水溫監(jiān)測的自動化。特點:水溫傳感器始終處于水面以下50 cm位置,定時測量水溫,自動生成相關(guān)水溫報表,歷史水溫查詢。

        1.2 技術(shù)參數(shù)

        (1)水溫度變送器。整體材質(zhì):304不銹鋼;測量范圍:-50~100℃;供電電壓:12~36VDC;輸出接口:RS485;測量精度:0.5%FS;環(huán)境溫度:-40~85℃;穩(wěn)定性能:±0.1%FS/年;防護等級:IP68;整體重量:約600 g。

        (2)遙測終端機(RTU)。供電電壓:12~36VDC;接口:RS232接口3個、RS485接口3個;可單獨控制外部供電電源;工作溫度:-30~+70℃;尺寸:230 mm×175 mm×50 mm。

        2 測站基本情況

        百色水文站設(shè)立于1936年,位于百色市右江區(qū)城東社區(qū)右江江段左岸,是珠江流域西江水系右江的重要控制站,屬國家重要水文站。百色水文站集水面積為21 720 km2,主要測驗項目有:水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、岸溫、水質(zhì)。

        百色水文站水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝于2019年3月,6月份線纜因施工被挖斷,數(shù)據(jù)中斷,2020年4月10日設(shè)備數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

        3 水溫自動監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

        人工觀測數(shù)據(jù)為按規(guī)范要求每日08時在基本水尺斷面觀測,并每月進行整編,資料成果質(zhì)量高,準(zhǔn)確、有效;HS-WT01水溫自動遙測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用與人工觀測相同時段采集到的水溫數(shù)據(jù),期間如有因設(shè)備故障等原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)缺失,則該日不參與比測分析。比測數(shù)據(jù)系列共有456組數(shù)據(jù)。

        3.1 自動監(jiān)測與人工監(jiān)測逐日水溫的相關(guān)分析

        通過統(tǒng)計分析,日水溫誤差最大為-1.5℃,出現(xiàn)在2021年5月6日,最小誤差為0。各誤差范圍及所占總?cè)諗?shù)百分比見表1。

        由表1可知,日水溫誤差在0.5℃以內(nèi)的日數(shù)占總?cè)諗?shù)的95.4%,自動監(jiān)測與人工監(jiān)測日水溫誤差較小,受外界環(huán)境影響較小,監(jiān)測精度較高,符合觀測技術(shù)要求。

        表1 百色站自動監(jiān)測與人工監(jiān)測逐日水溫誤差統(tǒng)計分析表

        將自動監(jiān)測水溫與人工監(jiān)測水溫繪制散點圖,建立相關(guān)關(guān)系(見圖1)。由圖1可見,自動監(jiān)測與人工監(jiān)測逐日水溫點子密集,呈直線趨勢,建立回歸直線方程,兩者的相關(guān)系數(shù)R為0.995,接近于1,說明兩種觀測方式取得的資料點子存在相關(guān)關(guān)系,且關(guān)系穩(wěn)定、密切。

        圖1 百色站自動監(jiān)測與人工監(jiān)測逐日水溫相關(guān)關(guān)系圖

        3.2 自動監(jiān)測與人工監(jiān)測月平均水溫的相關(guān)分析

        將456組逐日水溫按月進行統(tǒng)計,采用2020年5月~2021年7月月平均水溫共15組數(shù)據(jù)進行對比分析。通過統(tǒng)計分析,月平均水溫誤差均不大于±0.3℃,各月平均水溫誤差見表2。自動監(jiān)測與人工監(jiān)測月平均水溫誤差較小,監(jiān)測精度較高,符合觀測技術(shù)要求。

        表2 百色站自動監(jiān)測與人工監(jiān)測月平均水溫誤差統(tǒng)計分析表

        將自動監(jiān)測水溫與人工監(jiān)測月平均水溫繪制散點圖,建立相關(guān)關(guān)系(見圖2)。由圖2可見,自動監(jiān)測與人工監(jiān)測月平均水溫點子密集,呈直線趨勢,建立回歸直線方程,兩者的相關(guān)系數(shù)R為0.997,接近于1,說明兩種觀測方式取得的資料點子存在相關(guān)關(guān)系,且關(guān)系穩(wěn)定、密切。

        圖2 百色站自動監(jiān)測與人工監(jiān)測月平均水溫相關(guān)關(guān)系圖

        3.3 誤差分析

        對自動監(jiān)測逐日水溫的456個點進行系統(tǒng)誤差及隨機不確定計算,系統(tǒng)誤差為-0.5%,隨機不確定度為3.0%;對自動監(jiān)測月平均水溫的15個點進行系統(tǒng)誤差及隨機不確定計算,系統(tǒng)誤差為-0.4%,隨機不確定度為2.3%。自動監(jiān)測逐日水溫及月平均水溫系統(tǒng)誤差及隨機不確定度均在現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范允許誤差范圍內(nèi),滿足精度要求。

        4 結(jié)論

        百色水文站采用的HS-WT01水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)與人工監(jiān)測進行了一年多的比測,對比測數(shù)據(jù)進行了分析。水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的逐日水溫、月平均水溫與人工監(jiān)測的逐日水溫、月平均水溫相比誤差很小,相關(guān)關(guān)系密切,誤差在現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范允許誤差范圍內(nèi),滿足精度要求,可應(yīng)用于正式觀測及水溫資料整編,實現(xiàn)水溫監(jiān)測自動化。若該水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)故障,可采用人工方法觀測。

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