數(shù)字化水文水資源監(jiān)測模式探究

劉敏娜 田美云 曹保前

摘要：現(xiàn)代化水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)中，信息技術(shù)的不斷成熟為其提供了良好的基礎(chǔ)。數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用，已經(jīng)成為水資源監(jiān)測模式發(fā)展的必然趨勢。將水文監(jiān)測與數(shù)字化信息技術(shù)有機融合，通過傳統(tǒng)的監(jiān)測方法與現(xiàn)代化科技的相互結(jié)合，進一步提高水資源監(jiān)測的質(zhì)量及效率。本文主要對數(shù)字化水文水資源監(jiān)測模式的結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)方案進行分析，為全面提升水文勘測工作效率提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;水文水資源;監(jiān)測模式;

引言：信息技術(shù)發(fā)展下水資源監(jiān)測工作正在向現(xiàn)代化、自動化、科學(xué)化方向轉(zhuǎn)型，推動了數(shù)字化監(jiān)測模式的監(jiān)理進度。水資源監(jiān)測對人類開發(fā)水文資源、保護生態(tài)環(huán)境都有著深遠的意義，因此需要不斷創(chuàng)新監(jiān)測技術(shù)、完善監(jiān)測功能、深入運用高新科技手段、引進先進的檢測設(shè)備以及軟件系統(tǒng)，為水文監(jiān)測的數(shù)字化建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1、數(shù)字化水文水資源監(jiān)測概述

數(shù)字化水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成部分有傳感器、主控制器、通信模塊，這一系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、實時、高效采集、處理和傳輸各項水文數(shù)據(jù)，為水資源管理、防汛抗旱工作提供數(shù)據(jù)支持。通過分析水文水資源監(jiān)測工作的實際情況，發(fā)現(xiàn)了很多發(fā)展不平衡的問題，具體體現(xiàn)在水資源短缺、水環(huán)境污染、洪澇災(zāi)害等方面，直接影響社會經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生產(chǎn)生活。因此，水利部門必須做好水資源開發(fā)、利用和管理工作，有效提升水資源監(jiān)測質(zhì)量?，F(xiàn)階段，數(shù)字化水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)功能日益完善，應(yīng)用范圍在不斷擴大，能夠準(zhǔn)確預(yù)測水情變化及趨勢，這樣水利管理部門就能夠準(zhǔn)確預(yù)判水資源情況，及時預(yù)防用水安全風(fēng)險，避免因旱澇災(zāi)害帶來的不利影響。

2、 數(shù)字化水文水資源監(jiān)測模式結(jié)構(gòu)

2.1 傳感器

傳感器設(shè)備主要是采集水文水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)。常用的2種傳感器分別是雨量傳感器和水位傳感器。降雨量是水文計算中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過分析各個區(qū)域的歷史降雨資料，可以判斷未來的水情變化情況，這樣管理部門就能夠提前防范旱澇災(zāi)害。雨量計是雨量傳感器的重要組成部分，翻斗式雨量計最為常用，其具有結(jié)構(gòu)簡單、計算準(zhǔn)確、穩(wěn)定性強等優(yōu)勢。在水利行業(yè)的農(nóng)田灌溉、水庫、湖泊管理工作中，水位資料應(yīng)用范圍比較廣泛，水利部門可以根據(jù)水位資料，合理選擇灌區(qū)的灌溉方式，針對調(diào)水、排水的情況進行準(zhǔn)確判斷?，F(xiàn)階段，水利部門普遍應(yīng)用自動化水位傳感器，如浮子水位計、激光水位計等，現(xiàn)已取代了傳統(tǒng)的人工觀測水尺讀數(shù)方式。

2.2 主控制器

在數(shù)字化水文監(jiān)測系統(tǒng)中，主控制器是其中的重要結(jié)構(gòu)，其性能直接決定著系統(tǒng)的整體性能，主控制器可以和其他模塊進行有效連接，及時處理分析、儲存各項數(shù)據(jù)資料，隨后將ADC/DAC在微型處理器中，為數(shù)據(jù)量形式變換提供支持。例如，水利部門利用ADC技術(shù)放大信號，能夠擴大微弱降雨量數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，還可以在主控制器中整合多個I/O端口，為系統(tǒng)升級提供便利，滿足擴充的實際要求，延長微處理器的使用年限。

2.3 通信模塊

數(shù)據(jù)傳輸形式主要分成2種，分別是有線傳輸和無線傳輸。無線傳輸在現(xiàn)代數(shù)字水文水資源監(jiān)測中得到了有效應(yīng)用。不受地形、自然環(huán)境的影響，無線傳輸模塊類型比較多，很多都是GPRS通信，運輸速度比較快，具有很強的兼容性，無須投入大量成本作為支持。通過選擇通信模式，提高監(jiān)測系統(tǒng)的整體性，能源消耗量少，滿足了水文監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求。

2.4 電源模塊

通常情況下，水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置在戶外，電纜線架設(shè)所需成本比較高。為了有效解決工程難題，減少成本的投入，水利部門會使用太陽能蓄電池供電，通過分析電壓、容量、溫度等各項指標(biāo)，其能夠在潮濕環(huán)境中運行，這時可以選擇密封鉛酸蓄電池。除此之外，戶外工作對蓄電池設(shè)備供電持久性提出了嚴格要求，減少了電能消耗量，實行分區(qū)管理模式，確保其在陰雨環(huán)境中能正常運行，提供可靠的電力能源支持。

3、實現(xiàn)數(shù)字化水文水資源監(jiān)測的措施

3.1健全大數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

對于環(huán)境保護監(jiān)測期間需要不斷強化不同水環(huán)境地區(qū)的功能劃分，從而保證水環(huán)境保護監(jiān)測能夠達到各個不同行政區(qū)劃的標(biāo)準(zhǔn)，與此同時，要不斷強化地下水的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，把控監(jiān)測每個不同的行政區(qū)域取水量以及用水量的標(biāo)準(zhǔn)等。構(gòu)建更加完善的水環(huán)境保護生態(tài)數(shù)字化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，強化實時預(yù)報操作，方便員工可以更快掌握，且知曉水環(huán)境的現(xiàn)況以及對湖泊水域等各個方面的影響。

3.2防加強汛數(shù)據(jù)監(jiān)測

水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器、控制器和通信模塊，針對降雨情況進行實時監(jiān)測，采集更多的水文數(shù)據(jù)和資料進行處理，將各項數(shù)據(jù)傳輸給水利部門，根據(jù)水文變化情況進行判斷、分析，采取相應(yīng)的措施予以處理，如針對河流湖泊水位高于警戒水位的情況進行監(jiān)視，利用水文資源監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測，在上游河流有大規(guī)模、連續(xù)降雨的情況下，提前做好防汛準(zhǔn)備工作，還可以打開湖泊閘口，提前做好洪水預(yù)防工作，減少洪水災(zāi)情問題的出現(xiàn)。

3.3建立水文監(jiān)測平臺

目前，很多水利部門建立了水文信息管理平臺，這一平臺針對水文資源監(jiān)測系統(tǒng)進行了擴展，能夠確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的充分利用。同時，水文信息管理平臺可以做好上傳水文數(shù)據(jù)的二次處理工作，為人員管理、數(shù)據(jù)使用提供了支持，實現(xiàn)信息查詢功能，以滿足用戶對信息的各項需求。除此之外，水文信息管理平臺具有防洪報警功能，能夠事先報警，及時做出反應(yīng)，提高突發(fā)事件反應(yīng)能力，確保汛期的安全性。并且管理平臺能夠支持用戶信息驗證、記錄，基礎(chǔ)資料模塊能夠綜合查詢當(dāng)?shù)厮畮臁⒑恿骱吹臄?shù)據(jù)和資料，以滿足人民群眾的資料查詢需求，及時添加、刪減、修改各項信息。

3.4共享水文監(jiān)測數(shù)據(jù)

數(shù)字化水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)具有信息發(fā)布系統(tǒng)，利用網(wǎng)頁制作技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)布各項水文信息，用戶利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分了解當(dāng)?shù)貙嶋H情況，建立水文水資源監(jiān)控App，及時公布水利情況，有效地傳播各項數(shù)據(jù)，提高水文水資源監(jiān)測的整體質(zhì)量。

總結(jié)：數(shù)字化水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)有利于提高信息采集的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性，促使防汛抗旱信息量有所增加，將采集水情信息共享到互聯(lián)網(wǎng)中，通過應(yīng)用水情信息采集系統(tǒng)數(shù)字化優(yōu)勢，為防汛抗旱指揮、調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。同時，水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)還能夠利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，向人民群眾發(fā)布實時的水情、雨情信息，提高人民群眾的防災(zāi)意識，減少旱澇災(zāi)害帶來的不必要損失。

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