数字化水文水资源监测模式探究

数字化水文水资源监测模式探究

高翔

黄河水利委员会上游水文水资源局  甘肃省兰州市  730030

摘要：步入二十一世纪以来，我国的信息技术迎来了发展的黄金时期，进一步推动了数字化技术的发展，目前数字化检测模式在社会中的应用越来越普遍，在水文行业，利用数字化检测技术不仅可以提高模式的完整性，还可以提高监测水平。因此，在水文资源检测过程中，加大对数据信息的利用，可以对水文学水资源进行全面监测，还能更好地支持人类的生产和生活，因此，对数字水文水资源监测模式进行探究是十分有必要的。

关键词：数字化；水文资源；监测模式

一、引言

伴随着我国经济的飞速发展，人们对水资源的利用提出了更高的要求。水文学监测站作为水文学研究领域的先驱，应积极运用高新技术，更好地满足社会公众对方便、高效的水资源的需求。同时，引进综合数字化信息采集分析方法，通过对人工因素监测预报方法的研究，实现数字监测与水源探测的有机结合。全面提高对水文、水资源情况的监测水平，以更好地满足发展的需求，在促进社会经济发展的同时，提高了工作效率。

二、数字化水文水资源监测系统概述及必要性

（一）数字化水文水资源监测系统概述

水文水资源检测系统是由多种程序所构成的，其中包括接收程序、数据分析程序以及传输程序。不仅能够使调查得出的数据更加明确，还能通过及时的信息传输，使技术人员能够及时制定方案，提高了水资源的监测水平。此外，还需要在此基础上对其进行改进，使其功能更加完备，范围更加广泛。最后，还可以更加精确地预测水资源的变化，不仅有助于水资源部们对水资源进行更好的预测，还能及时采取科学有效的措施，以此来保证水资源安全，减轻旱涝灾害的影响。

（二）水文水资源监测工作的必要性

水文学和水资源监测工作旨在查明水资源的变化，提供高质量的评估，以便获取有关的监测数据，多年的监测提供了丰富的数据和资料，对水资源的开发利用起到了重要作用。但是，由于目前的水文和水资源监测情况，还存在着不均衡的发展。目前，要想使我国实现可持续发展，就必须努力提高水资源的监测水平和质量，这是进行管理和保护的基础和前提。^[1]

三、数字化水文监测系统设计原则

在此基础上，建立了基于我国出版的《水位观测标准》、《自动水文测量和报告系统规范》等标准体系。另外，在设计过程中，应遵循以下原则，以提高监控系统的整体性能为目标：

（一）保证监测数据的可靠性

由于考虑到环境的多变性和不可预测性，必须要减少天气原因给传感器带来的影响，尽可能的确保数据准确，就需要安装抗干扰设备。此外，还需要对系统的性能进行完善，确保设备能对接收器起到一定的防护作用，在面对强干扰气候时，也能顺利完成工作。

（二）保证监测系统的实用性

因为水文站人员素质参差不齐，为了确保水文管理人员工作的顺利进行，必须利用数字化监测来减少工作的流程，并使数据得以准确的显示，在更加直观的同时，为了便于操作和管理，还需要在设备上添加设备自我诊断功能。

（三）保障设备的经济性

只有通过严格的成本控制，数字水情与水情监测系统才能全面推广。所以，在设计过程中不能过分追求技术的进步，首先要选择技术最经济。

四、数字化水文监测系统的结构与功能

（一）数字化水文监测系统的结构

数字化水情监测系统主要由数据采集、主控、通信、实时时钟、串口通信、存储、人机交互、电源等模块组成。主要包括主控模块、传感器设备、通讯模块、电源模块等。

（1）传感器模块

水情、水情监测系统中最常用的传感器是水情、水情传感器。降水量是水文计算的重要资料来源。对该地区降水量的历史数据进行分析，能够估计出未来水平衡的变化，从而帮助有关当局更好地做好防旱减灾工作。主要有虹吸式雨量传感器、罐网式雨量传感器、斗式式雨量传感器等，（翻斗式）？其中斗式式雨量传感器由于结构简单，计算精度高，应用范围较广。很稳定。水处理工业中，水位数据被广泛地应用于农业灌溉和水库中。^[2]删除这句

（2）主控制器模块

主控器是整个水质监测系统的核心，其性能直接影响系统性能。一切工作的操作进行和智能分工都由主控器控制，此外，还具有一定的信息记录和传输功能，加深了与技术人员的联系，在提高工作效率的同时，满足用户对扩展的需要，便于系统升级。

（3）通信模块

资料传送可分为有线传送与无线传送。当前，主要采用无线传输方式进行水文水资源监测。该法不受恶劣地形环境条件影响，能满足水文监测的生态学要求。无线电传输模块有很多种，良好的兼容性和较低的成本往往能够指引人们选择的方向。GPRS-DTU是一种低功耗通信模块，用于提高水文水资源监测系统的完整性和稳定性。同时，还需要在适合的温度范围内进行，研究表明，运行和水文监测系统在60°C环境温度下，其技术性能具有高度的一致性。

（4）电源模块

水情监测终端主要安装在现场，铺设专用电缆的成本较高，因此，往往采用太阳能电池板供电。太阳电池具有电压、容量、工作温度等指标，由于其工作环境非常潮湿，因此一般选择密封的铅酸电池。对于现场工作的电源耐用性，提出了较高的要求。为了减少电力消耗，电源采用了挡板式控制，分为常规和非常规两种电源电路，可保证电池在长时间阴雨天气下也能可靠运行。

（二）数字化水文监测系统的功能

第一，水文水资源监测系统能够利用传感器、通讯、主控等模块对降水、水位等数据进行实时采集，并进行处理后发送给地方水利部门。确定采取行动的必要性。充分利用了测报数据。这一平台还能处理载入的水文数据，以便日常管理和人员使用。它能实时地对水文数据进行整合，实现了对各类用户的信息查询功能，提供了所需的数据。与此同时，该平台还具备了预警功能，提高了对局部水灾的应急和安全响应。该平台主要包括三个部分：控制模块。协助确认用户信息，记录系统日志，增强安全平台。第二、主要资料单元。包含本机信道、存储器和测量点的数据。再次，强大的查询功能满足了数据与打印的需要。四是DTU控制模块实现了对信息的增删修改，可将控制命令发送到设备。数字水文监测系统在信息发布方面也发挥了重要作用。本功能的实现有赖于建站技术，技术人员在网上发布各种水文信息，用户可及时了解各地区的水资源保护情况，实现相互交流，共享网络资源。另外，随着智能手机软件的发展，也可以定制水情监测APP，或者通过微信公众号发布水量平衡，进一步突破时空限制，进行数据传输。

五、系统结构的合理性和先进性

由于ADCP流量测量数据量大，涉及的因素较多，这在技术上更为重要。首先需要通过终端数据无线与总线相连，使结构更加先进合理。测量诸如降水量、水温、通常是通过直接传感器进行，然后通过传输模块与总线连接。所以，一个包含多个RTU的内存。因为传感器的特性，不仅可以避免开销，还能极大地减少设备需求，使投资技术更加先进，结构更加合理。因为视频图像的知识量很大，构成了一个自主计算系统，先通过网络与本地计算机连接形成B/S结构，可以更方便地实现监控过程。同时，在利用无线传输下载数据时，由于通信费用的原因，通常只能通过集成数据采集器传输水文数据的基本参数，为了完善数字水情监测系统，结合实际结构，采用本地工业总线TCP/IP和RS485网络，在结构上向分布式采集监测系统靠拢，不仅具有较高的开发水平，还能确保结构的合理性。

结语：数字化水文水资源监测模式是由传感器、通讯和处理器组成的，是现代科技进步的产物。该模式实现了主动报告、被动请求和超量观测数据信号三种功能，为管理者进行科学决策提供了很大的帮助。当前，该模式已成功应用于灌区管理、防汛抗旱等领域，并达到了现代水资源均衡开发利用的要求，目前被广泛应用于水资源的管理和监测领域中。

参考文献：

[1]陈玮.数字化水文水资源监测模式探究[J].工程建设与设计,2021(2):158-159.

[2]罗玉阳,马学山.关于数字化水文水资源监测模式研究[J].建筑工程技术与设计,2020(11):2586.

[3]胡晓璐.数字化水文水资源监测模式探究[J].建筑工程技术与设计,2020(30):4045.