水情自动测报系统信息采集平台在水情预报中的应用

水情自动测报系统信息采集平台在水情预报中的应用

金雅茜

鄂尔多斯水文水资源分中心 内蒙古鄂尔多斯017000

摘要：水情测系统，是一项高度融合了水文、遥感、电子、通信、传感器、计算机等多种学科为一体的新兴技术手段，用于水文信息实时采集、传送和处理，可以及时的为水情测量和预报、水资源合理调配和利用、防洪调度工作等发挥重要作用，是一项利国利民的重要技术。当前水安全和水资源问题已经成为社会和经济发展中的重要因素，而其中的洪涝灾害已成为制约我国社会经济可持续发展的主要因素之一，防洪减灾的任务艰巨而迫切。水情自动测报系统的发展，能够有效的为水情预报工作提供实时准确的水情资料，更进一步的提高洪涝灾害的预警效果。

关键词：水情；测报系统；应用  

我国的地域辽阔，地形较为复杂。水灾旱灾频繁出现，但是土建防洪工程不能满足灾情防护的需要。江河流域、水库的洪水预报已经达到采用现代化技术的程度，可以进行实时的水文信息的传送和处理、遥测，合理利用当前的水库资源和水资源，水资源的防洪调度等加以水文等学科的综合，自动测报系统实现了水情信息自动采集，自动传输，自动入库，自动报汛等功能，为防汛抗旱及洪水调度提供了及时准确的水雨情信息。但是自动测报系统在实际运行过程中会出现各种各样的故障，任何一个故障的出现都会影响整个水情信息的及时性、准确性。

一、我国水情测报系统

我国于上世纪七十年代中期开始在一些水库实验应用，建成一些初级性的水情测报系统，经过十年发展，八十年代中期建成了不少具有本国特色的水情测报系统，并且确立了自己的技术基础。1983 年，我国开始研发黄龙滩水情遥测和洪水预报、防洪调度自动化系统，系统于 1986 年正式投入使用，并成为国产化正规系统，对以后我国国产水情测报系统的研究开发与应用产生了重要的影响。九十年代，我国的水情测报技术进入了高速发展时期，投入使用了大型的水情侧报系统，近年来，得益于遥感技术、无线通信技术在水情测报工作上的迅速发展和应用，我国水情测报系统发展十分迅速并不断完善，未来我国的水情自动测报系统，将向更加智能化、自动化、高精度化发展，卫星遥感、雷达测雨、GPS 技术将更加融合的运用于系统，以提高测报的精度和速度，水情测报的相关技术将更加专业化、商品化，以推进技术的大范围推广和应用，将研发更加经济可靠的水情采集传感器，完善和解决水情测报系统间的联网问题，并加强水情测报系统整体开发的综合化管理，提高系统运行和维护的经济性，促进水情测报系统的长期运用和推广。

二、信息采集平台的应用

某水文水资源勘测局水情自动测报系统采用数据采集平台，该平台是集成了多种通信信道和多种 RTU 协议的通用水情遥测数据采集、查询分析与数据处理的平台。

1、信息的稳定性和准确性。信息稳定性方面，由于采用了多线程采集和多信道传输，从根本上保证了水情信息的及时和稳定传送。本局所用系统常用信道为 BEIDOU 信道，当 BEIDOU 信道出现拥堵或故障的时候，备用的 GSM 信道会快速启动并补发数据，从而大大的减少了数据传输不畅的概率。本局自动测报系统运行近 5 a，通过对下属39 个遥测站的年畅通率统计发现，年平均畅通率均 ＞ 97%，该系统完全能满足日常测报需要。在数据准确性方面，每年进行的汛前及汛末巡检，以及专门为系统配备的设备监测和维护小组，确保了系统各软硬件设备的正常工作。加之系统人机界面所提供的各站雨量柱状排列，利于工作人员方便快捷的进行雨量站合理性分析，确保各遥测站自动雨量器工作正常。人机界面提供的各站实时水位过程查询，也能让工作人员随时监测自动水位计的工作情况。通过几年的整编资料对比，资料精度也能满足整编要求。所以，该系统为水情预报工作所需提供的水情信息是稳定可靠的。

2、信息的实时性。作为水情预报工作来讲，最重要最关键的就是获得及时准确的水情实时信息。遥测站向采集平台发送数据包 1 次/h，一个数据包包含 12 个水情信息( 采集 1 次/5 min) ，再加上ACSCOMM 的数据召测功能，该远程命令实现召测遥测站的当前数据，遥测站接收到该命令后会主动发起一次对所用传感器的测量，并把测量结果发送采集平台，也就是说，可以随时得到遥测站的实时水情信息。这对于无论是用相关关系或系统模型的预报方案来讲，从信息密度和实时性上已极大程度的满足了预报需求，现行的预报方案是通过洪峰水位以及区间平均面雨量实时流量相关关系建立的，本方案的区间平均面雨量只有通过前一时段的报文获得，这就增大了预报结果的误差。而有了自动测报系统后，就可以在洪峰水位后及时查询区间的冕山、深沟、则约、项姑、波洛等雨量站的实时雨量信息，然后通过降雨的产汇流情况，从而可以及时修定原来的预报方案，使得预报结果更加准确合理。在已经发生险情的情况下，还能够通过自动测报系统及时传递的雨水情信息对已经发出的水情预报结果作进一步的修正，确保险情预报的准确性，为防汛救灾工作提供有力的信息保证。

3、通信方式选择。水情自动测报系统大多建于交通不便、地理气候环境较为恶劣的地方，且站点很多，为了提高信息传输的质量，大多采用无线通信传输。早期采用的是较低无线电频段 （30~100MzH）的模拟信号通信，后来采用较高频段（100~400MHz）数据通信方式，属于 VHF/UHF 超短波段范围。目前，我国的水情自动测报系统绝大部分采用超短波无线数据传播的，并且通过合理的建设中继站，组成一定的超短波通信网进行传输，提高遥测信息的收集、传输速度和质量，常采用有线通信，我国的某些行政单位已经能实现利用地面微波通信，水情通信在这方面正在抓紧研究。我国的超短波通信中，为了提高通信质量建设了很多中继站，中继站用于识别和接收遥测信号，通过模拟或再生转发，可根据数据类型、形式、中继方式等进行多种方式的中继站设计，能显示数据，具有自检、欠压、故障预警功能。超短波通信的制式主要有应答式和自报式，我国水情自动测报系统主要采用的自报式。水情自动测报系统的中枢———中心站的相关功能和工作原理跟中继站十分类似，在数据交换、实时监测方面发挥着重要作用。

三、水情自动测报系统的发展

1、由于由于遥测站点的布设，洪水预报精度要求而设置，应进行一次数据收集的耗费时间的限制，只能采用无线通信方式。一般超短波无线通信对水情的自动测报系统多处于高山边远地区，必须选择合理的地址建立中继站，组成合理的超短波通信网络，以收集遥测信息。超短波通信网络是当前我国绝大多数采用的数据通信手段组成合理的，用以收集遥测信息。

2、中心站功能，预报洪水防洪调度，将采集到的水情信息进行处理和存储，采用全系统的监控中枢，对后台机进行送数的信令的水文数据的传送，执行不同的功能和任务，主要工作内容是以遥测的水情数据信息为依据，对水文数据进行实时的接收和遥测，对数据的合理性进行监测和解码和纠错，对接收的数据进行预处理。对水文信息进行报警和提示，检查、查询水文数据库的操作，将网上的数据加以连接和交换。对数据进行实时的监控，全系统进行数据的接收和发送，根据率定的水文模型进行流域的产流、汇流和洪水演进计算，修订预报成果，按照水库的泄洪闸孔进行水利的优化调度，建立起水库的历史水文数据库。

综上所述，实践证明，自动测报系统在水情预报工作中的作用越来越显著，对水情预警以及抢险救灾都有着有力的支持。随着科学技术的日新月异，自动化系统在水情预报中的应用会越来越普及和广泛，并会很大程度的提高水情预报结果的精度和防汛部门的反应速度。

参考文献：

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[3]胡振奎，王旭，朱伟明.澜沧江流域水情测报系统设计研究[J].云南水力发电，2017（06）.