遥测技术发展及其在水文测报系统中的运用刍议

钟建坤，曾文波，周永福

（河源职业技术学院，广东　河源　517000）



遥测技术发展及其在水文测报系统中的运用刍议

钟建坤，曾文波，周永福

（河源职业技术学院，广东河源517000）

摘要：水文测报系统是一种集合收集、处理、传递功能为一体的传感器、计算机和移动通信等设备构成的系统，主要包括遥测站、中心站和信息传输通道3个部分。水文测报系统能够防洪减灾，实现对水利的有效调度，加强对水文数据信息的有效处理，从而促进水文工作的高效率发展。而遥测技术在水文测报系统中的应用能够进一步促进该系统的良好发展。为此，文章在介绍遥测技术的基础上，分析遥测技术发展及其在水文测报系统中的运用，并以新丰江水库水文自动测报系统为例，重点论述遥测技术在该水文自动测报系统中的应用，旨在为同行业的发展提供有益参考。

关键词：遥测技术；水文测报系统；应用

我国是亚热带季风气候，河流水量变化剧烈，受季节变花样影响，洪涝灾害频繁，是一个多洪水多灾害的国家。水文测报系统对控制洪涝灾害的发展具有重要的作用，伴随近几年自然灾害的频发，有关人员加强了水文测控系统的建设，实现了对洪水旱涝灾害的及时报汛，将灾害带来的损失降低到最小。

1　遥测技术概述

遥测技术是传感技术和通讯技术的结合物，具体可以分为有线遥测技术和无线遥测技术2种。其中，有线遥测技术需要利用电话线、光缆等传输介质来对信号进行传输，因为需要某种介质，所以这种遥测技术的使用会受到限制。无线遥测技术是指利用光波、电磁波和声音来作为介质，实现对远距离信号的传送，基本上不会受到限制。伴随电子信息技术的不断发展，无线遥测技术得到了快速的发展，被人们广泛地应用在航空航天、军事、工业、水文监控等方面。

2　新丰江水库水文测报系统中的对遥测技术的应用

水文测报系统最早被应用在对汛期水文数据资料的收集以及水文站网资料的收集，随着计算机网络的发展以及大数据技术的普及，使得任何地方都能对数据信息进行调用，利用共同情报来实现对水文信息的预测、预报。遥测技术在水文测报系统中的应用进一步发挥出了水文测报系统的共享性和及时性。

3　新丰江水库概述

新丰江水库建设在珠江水系东江支流新丰江下游亚婆山峡谷出口处，主要是为河源、深圳、东莞市进行供水，同时兼具下游沿线城镇供水以及防洪减灾的作用。新丰江水库是华南最大的人工湖，又名万绿湖，水域面积370平方公里，蓄水量约139亿立方米，里面有360多个绿岛，总集雨面积约5800平方公里。水库的基本规模较大，水库涉及的标准是百年一遇的洪水标准，根据该水库发展的功能和规模，需要形成一套功能、设备完整的东江河流域水文测报系统来加强对水库的管理，为水库的防洪减灾工作提供必要的数据支持。

4　新丰江水文测报系统

遥测技术下的水文系统是对远距离采集和传输水文信息进行整合的设备和自动化技术，系统一般包括传感器、通信设施以及接受、处理的控制装置等。水文测报系统的建立一般能够满足防洪防汛的作用，并逐渐和水文资料的收集、整理、存储和分配等多种技术进行结合，形成了一种以计算机为中心的、实时性、联机性、自动化的水文遥测系统。从新丰江水文测报系统构成原理图（见图1）可以发现，该系统主要由遥测站一次仪表（新丰江水文测报系统传感器及其控制设备）、信息传输通道（新丰江水文测报系统通信设备）、接收站或者接收中心（新丰江水文测报系统中继站）构成。

图1　新丰江水文测报系统构成原理

5　新丰江水文测报系统要求

5.1水文信息的采集

新丰江水文测报系统中水文信息的采集一般应用3种采集方式，即雨量采集方式、水位采集方式和流量采集方式。第一，雨量采集方式。雨量采集方式应用的是翻斗式的雨量观测设备，精度达到了1mm，一旦雨量达到了1mm的时候，会自动向相关接受设备发动数据信息。第二，水位采集方式。水位观测设备应用的是水位测井和浮子式水位计，一旦水位升降为1cm的时候，设备会自动向接受方发送数据信息。第三，流量采集方式。主要是对入库和出库站流量的测验，采用的测验方式是流速面积法。

5.2水文信息采集处理的技术要求

第一，设备的选择要做到简单、高性能、高可靠性的要求，同时要求设备能够防雷防电，方便维护。第二，设备的传输体制和组网方式要尽可能地简单。第三，水文遥测站的信息要准确。第四，要具有一定的安全保障措施，从而有效防治水文数据信息被毁坏，促进整个水文系统的稳定运行。

5.3水文信息系统规模

水文信息系统传输网的容量比是1：1：19，第一个1代表的是中心站，第二个1代表的是中继站，19代表的是自动无线遥测终端，三者具体的组网结构如下所示：第一，中心站的一处要设置在水库管理控制中心；第二，中继站的一处需要设置在600.5的高地上；遥测站19处，主要由6处中心遥测站和13出中继遥测站组成。

6　新丰江水文测报系统设置

在考虑系统本身设置和当地气候条件、成本费用等条件下，新丰江水文测报系统数据采集和传输采用的是自报式的方式。其中，遥测站利用编码器能够将有关信息按照先后编码顺序主动、定向地向中继站或者直接地向接收中心进行发送。根据规定，一旦遥测参数信息的变化量达到一定程度时，需要有关人员向中心发送数据信息，及时处理潜在的故障问题。新丰江水文测报系统设备应用的是ACS300 系列数据采集器及其配套的传感器等设备，具体的配置信息体现如下：第一，遥测站。新丰江水文遥测站的基本设备一般包括雨量传感器、水位传感器、人工置数仪、自报式终端机、调制解调器、天线、避雷针等。其中欧冠呢雨量遥测站的设备具备水位传感器以及人工置数仪。除此之外，其配置和水文遥测站的设备配置基本一致。第二，中继站。中继站的发展应用的是双机热备份，其中，双机热备份单机设备一般包含天馈线、中继机、控制单元、收发信机、调制解调器等。中心站的数据接收硬件设备包括收信机、调制解调器、打印机、处理显示计算机等。

7　新丰江水文测报系统构建涉及的技术要点

伴随通信技术的快速发展，远程通讯得到了快速的发展，出现了卫星通讯、微波通讯等通讯技术。新丰江水文测报系统的构建主要依托无线网络通讯技术。依托无线网络通讯技术的遥测技术，其能够被广泛地应用在需要快速传递水文信息的流域、地区以及工程地点。在人口数量少、经济发展较为落后的地区应用遥测技术能够在节省资源的同时弥补原有测站网的不足。

新丰江水文测报系统构建采用了VHF超短波信道的无线遥测方式。这种多样化的技术方式导致设备产品生产的多样化发展，根据新丰江水文测报系统构建现状最终采用的是ACS300 数据采集器及其配套的传感器、电台等设备。有关人员在使用ACS300数据采集器的时候，需要使用与之相配套的的电台、传感器等设备，实现对各种设备的统一化、规范化管理，进一步加强各个设备、系统应用之间的协调发展，在积极合作的基础上充分发挥出新丰江水文测报系统的重要作用，在应用最少资源的同时在最大限度上提升新丰江水文系统管理的经济效益和社会效益。

8　新丰江水文测报系统构建中埋入地下的安装方式

新丰江埋入地下的安装方式对地面空间面积要求不高，受周围环境和温度的影响也较小。同时，由于其安装尺寸固定，可以在工厂内部进行加工和配件，因此，其质量能够得到有效的保证。与之相比，传统的砖石结构雨量平台，在一般情况下需要建筑材料和施工器材的同时操作，在操作之后还要对地面进行处理，不利于作业效率的提升，为施工带来了很多不便。

9　新丰江水文测报系统构建中的防雷、壁雷

雷电是大自然中的一种放电现象， 具有高电压、高辐射、变化快、放电时间短、温度高的特点。新丰江水文测报无线遥测系统天馈线、传感器和电源在一般情况下都使暴露在室外的，很容易受到雷电等自然因素的影响。同时，由于新丰江水文测报无线遥测系统天馈线、传感器和电源常位于相对绝缘的地基平台上，因此，它们是雷击的首要目标。新丰江水文测报无线遥测系统的终端和外界的传感器、太阳能等实现了连接，由此也进一步为雷电的耦合提供了便利的条件。另外，更主要的是新丰江水文测报无线遥测系统被广泛地应用在微电子技术中，受微电子设备集成化程度高、信号电压低、电磁兼容能力差的影响，新丰江水文测报无线遥测系统很容易受感应脉冲电压的袭击、感应雷的影响，进而在无形中提升新丰江水文测报无线遥测系统受雷电的危害。新丰江水文测报系统中中心站、中继站和遥测站对雷电的防治在很大程度上对系统能够稳定运行提供了指导。具体要求在中心站机房工作地设置的保护接地。防雷接地电阻值不能超过4Ω，天馈线系统的安装要实现和铁塔、避雷针及建筑物的联合接地。

10　结语

新丰江水文测报系统建立成功之后，经过多年的运行发现，该系统的安全性能较高，便于维护，在很大程度上满足了新丰江水库防洪减灾的需要，为新丰江水库的发展创造了巨大的社会效益和经济效益。同时，新丰江水文测报系统不仅使用在一些小流域的水文情报处理以及水库等水利调度监控方面，而且也适用于气象、地质、海洋等自然领域的数据分析采集和调度预报方面，为此，需要有关人员进一步加强对遥测技术发展及其在水文测报系统中运用的重视。

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Remote Sensing Technology and Its Use in the Hydrological Telemetry System in Series.the

Zhong Jiankun, Zeng wenbo, Zhou Yongfu
(Heyuan Vocational and Technical College, Heyuan517000, China)

Abstract：Hydrological telemetry system is a set collection, processing, transfer function for the integration of sensor, computer and mobile devices such as a system, mainly including telemetry station, central station, and three parts information transmission channel. Hydrological telemetry system to the food control and disaster mitigation， the realization of effective scheduling of water conservancy，to strengthen the effective of hydrological data and information processing, thus promote the efficient development of the hydrologic work. And remote sensing technology in the application of the hydrological telemetry system to further promote the sound development of the system. To this end, the article introduces the remote sensing technology, on the basis of analysis of remote sensing technology and its use in the hydrological telemetry system, and the hydrological telemetry system in xinfengjiang reservoir as an example, focuses on remote sensing technology in the application of the hydrological telemetry system in the， aiming at providing a benefcial reference for the development of the industry.

Key words：remote sensing technology; The hydrological telemetry system; application

基金项目：2014年河源市科技计划项目；项目名称：“智能低压电气实训仿真系统”深度开发项目关键技术的研发；项目编号：河科［2014］73号。

作者简介：钟建坤（1973-），男，广东兴宁，硕士，副教授；研究方向：计算机系统仿真，计算机系统工程，软件工程或网络工程。