基于水文監(jiān)測技術(shù)的相關(guān)研究

呂世新

（河南省三門峽水文水資源勘測局，河南 三門峽 472000）

1 水文監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1.1 水文監(jiān)測的范圍及相關(guān)內(nèi)容

所謂的水文監(jiān)測其實(shí)就是水文傳感技術(shù)和采集、保存、傳輸以及處理技術(shù)的集合體；水文監(jiān)測系統(tǒng)包含多種應(yīng)用技術(shù)，這些技術(shù)主要應(yīng)用在地下水、渠道、水庫、湖波以及江河等水文參數(shù)。水文監(jiān)測的主要內(nèi)容包括水質(zhì)、墑情、冰凌、含沙量、蒸發(fā)系數(shù)、降雨降雪量、流速、流量以及水位等，其中水位以及流量的監(jiān)測是最重要的。

1.2 水文監(jiān)測中對水位的采集以及傳輸

在水文監(jiān)測技術(shù)中，能夠用于監(jiān)測水位的技術(shù)設(shè)備主要有：超聲波水位計(jì)、電子水尺、壓力式水位計(jì)以及浮子式水位計(jì)等，這些水位傳感設(shè)備都能夠直接與RTU進(jìn)行連接，從而達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測水位的目的［1］。

目前，大多數(shù)水文監(jiān)測中心與各水文數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間的信息互通主要采用傳統(tǒng)的手工抄錄以及電話線傳輸，這些方法損耗人力以及成本，而且傳輸速度較慢，保證不了實(shí)時(shí)性；另外各個(gè)水文監(jiān)測點(diǎn)分布范圍較廣，距離較遠(yuǎn)，如果用電話線進(jìn)行信息傳輸無疑會(huì)耗費(fèi)大量的資源和資金，而且對于自然環(huán)境復(fù)雜的地域也無法保證其安全性。

基于上述有關(guān)水文監(jiān)測信息的傳輸問題，可以通過對新興技術(shù)GPRS的應(yīng)用進(jìn)行解決。GPRS的技術(shù)含量較高，有非?？斓男畔鬏斔俣纫约胺浅５偷氖褂贸杀?。這種傳輸方式和其他有線通訊方式相比有非常大的優(yōu)越性，其使用起來更加靈活，有性價(jià)比高、維護(hù)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、擴(kuò)展容易以及組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。所以這種方式在水文監(jiān)測技術(shù)中的地位越來越重要。

2 水文監(jiān)測的相關(guān)技術(shù)措施

當(dāng)前我國水文監(jiān)測領(lǐng)域之中擁有眾多的技術(shù)，主要包括：ADCP測流系統(tǒng)技術(shù)、無人測艇測量技術(shù)、無人立尺測量技術(shù)以及GPS水道測繪技術(shù)等，下面將分別對這四項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行簡要的介紹：

2.1 ADCP測流系統(tǒng)

ADCP是當(dāng)今國際上最先進(jìn)的水文測驗(yàn)儀器之一，其在應(yīng)用中可以表現(xiàn)出許多特點(diǎn)，這個(gè)系統(tǒng)測速的范圍比較大、測驗(yàn)所花時(shí)間較少并且還具有不擾動(dòng)流場的能力。ADCP主要適用于對截流河段的水文監(jiān)測，可以準(zhǔn)確快速的訓(xùn)測各個(gè)斷面的流速、流量以及分流比，在水文監(jiān)測技術(shù)中占有較高的地位。

2.2 無人測艇測量技術(shù)

這個(gè)技術(shù)主要在河流上游150米左右可以利用，在錨錠船上用鋼絲繩牽引無人測艇進(jìn)行深水的水文測驗(yàn)。其中無人測艇是全密封的雙船體結(jié)構(gòu)，以達(dá)到穩(wěn)定船體、減小測艇阻力、保證其安全可靠性。無人測艇測量技術(shù)的應(yīng)用范圍較小，并不常利用。

2.3 無人立尺測量技術(shù)

對戧堤頭進(jìn)行水位觀測一般采用傳統(tǒng)的標(biāo)尺測量法，無法滿足水文監(jiān)測安全高效的要求，利用無人立尺測量技術(shù)對戧堤頭進(jìn)行相關(guān)觀測就能夠達(dá)到這一要求，通過無人立尺測量技術(shù)以及高精度的激光全站儀可以對未知點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)測量，技術(shù)水平較高。

2.4 GPS水道測繪技術(shù)

GPS水道測繪系統(tǒng)是由GPS接收機(jī)、通訊、數(shù)據(jù)鏈、計(jì)算機(jī)、繪圖儀、多波束測深儀以及數(shù)字測深儀等設(shè)備組成，這個(gè)系統(tǒng)可以對水下地形以及沖淤斷面進(jìn)行高效的繪測，具有成圖快、精度高、多功能以及全天候的特點(diǎn)，有非常大的應(yīng)用價(jià)值。

3 對水文監(jiān)測中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決

3.1 水文監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1.1 水文數(shù)據(jù)采集點(diǎn)

在這里主要采用廈門宇能科技有限公司研究的YN2010 GPRS透明無線數(shù)據(jù)傳輸終端，另外，利用RS232/RS485/TTL與水文監(jiān)測設(shè)備的有效連接來接入其專用的GPRS網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)對水文監(jiān)測信息采集點(diǎn)的接入數(shù)量、時(shí)間以及地點(diǎn)都是不加以限制的，以此可以滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)以及山區(qū)等不易接受水文數(shù)據(jù)的相關(guān)傳輸需求。

3.1.2 水文監(jiān)測中心站

這個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)注冊服務(wù)器的形式來進(jìn)行相關(guān)工作。首先系統(tǒng)代理服務(wù)器通過LANADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，然后采用公網(wǎng)固定的IP。在水文監(jiān)測中心主站本身會(huì)維護(hù)接入的每一個(gè)終端IP，同時(shí)也方便對這些監(jiān)測點(diǎn)信息的接收；除此之外，當(dāng)水文監(jiān)測主站也可以通過這個(gè)系統(tǒng)向某個(gè)或多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)要求，而且當(dāng)水文數(shù)據(jù)采集點(diǎn)增加時(shí)監(jiān)測中心不用進(jìn)行擴(kuò)展就可以滿足其要求。

3.1.3 水位信息傳輸技術(shù)

根據(jù)以上所說的相關(guān)GPRS技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸中的作用及地位可以看出加強(qiáng)對GPRS技術(shù)進(jìn)行研究的重大意義，具體來說：現(xiàn)場水文監(jiān)測點(diǎn)采集的水文信息是由GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)空中接口功能來對信息進(jìn)行解碼處理并轉(zhuǎn)化為在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，最終傳輸至水文監(jiān)測中心。

3.2 系統(tǒng)方案

通過對水文監(jiān)測技術(shù)的充分研究來制定相應(yīng)的系統(tǒng)方案。和上邊所說的一樣，水文監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)用廈門宇能科技有限公司YN2010 GPRSDTU透明數(shù)據(jù)傳輸終端系統(tǒng)來完成對監(jiān)測信息的實(shí)時(shí)傳送，利用監(jiān)測技術(shù)來設(shè)計(jì)傳送方案。另外，這里主要是對監(jiān)測站、水文信息收集點(diǎn)以及之間信息傳輸三者的關(guān)系研究，這些都可以通過水文監(jiān)測技術(shù)來予以實(shí)現(xiàn)。

3.3 相應(yīng)的安全措施

一般來說，水文數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)具有特殊性，這個(gè)采集系統(tǒng)需要比較高的安全保障和穩(wěn)定性。其中，安全保障主要是為了防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意以及無意的破壞，這一保障系統(tǒng)主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，包括：防火墻、接人防護(hù)、訪問連接、登陸防護(hù)、信源加密以及信道加密等。另外，這里的穩(wěn)定是指采集系統(tǒng)要在一個(gè)星期內(nèi)不間斷的運(yùn)行，要求在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下也能穩(wěn)定的運(yùn)行。

水文監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，一般來說利用VPN方式可以節(jié)省一定的成本，不僅僅企業(yè)不用租用專線，還可以繼續(xù)使用原有的VPN設(shè)備，在這里對于移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次撥號(hào)功能的軟件。通過VPN技術(shù)來把客戶端連接到應(yīng)用服務(wù)器上，還要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證來將整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，這樣才可以有效地保證其安全性，從而充分保障相關(guān)服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)水文監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)語

眾所周知，水是生命之源，沒有水就沒有生命，水利工程也是重要的民生工程，將水文監(jiān)測工作做好對于保證水的質(zhì)量，保證人們的正常生產(chǎn)生活具有非常重要的作用。因此一定要采取適當(dāng)?shù)拇胧⑺谋O(jiān)測工作做好，這需要相關(guān)工作人員的不懈努力。在新時(shí)期應(yīng)該應(yīng)用水文監(jiān)測新技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)水文監(jiān)測工作的進(jìn)一步發(fā)展，從而推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

［1］李玉忠.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水文監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，2008.23，（6）：106-109.