四川水文遥测系统发展历程回顾

薛内川，康一彬

(四川省水文水资源勘测局，成都，610037)

1 引言

水文资料的收集，与国民经济各行各业的建设是密切相关的，不管是公路、桥梁、水库、渠道、临河建设，还是城市、乡村防汛等，都需要水文、气象资料支撑。老一辈水文工作者为收集雨量、水位、流量、泥沙等水文基础资料，终年不分昼夜，坚守在偏僻的水文测站，定时、不定时地收集和测量各类水文数据。在规定时间拿上专用量杯、披上雨衣进行雨量观读；带上水位记录本、穿上救生衣、拿上手电筒，前往河边测验断面并进行测量；踏上测船、吊箱逐点作流速测量。他们不管白天黑夜、刮风下雨、雷鸣闪电，还是过年过节都坚守于偏僻的水文测站，按测验任务要求完成每一次、每一日、每一月、每一年的水文测验工作。多少水文先辈为了完成一次流量资料的测验，献出了自己宝贵的生命；多少前辈为收集到一年完整的水文数据献出自己的青春、付出自己的一生。

随着科学技术的发展，水文测验设施设备也在不断的升级。自记雨量、自记水位、水文缆道等测验设备相继出现，减轻了各测站职工劳动强度，减少了伤亡，但还是必须在测站进行驻测，监测手段还是较为落后。如今科学技术与互联网信息技术日新月异，遥测技术也随之引入水文领域，使水文遥测技术逐步发展壮大。

2 沿革

1987年至1992年，水利部首次规模性引进美国技术建设了四川省渔子溪流域无人值守水文站遥测系统，系统采用国外极轨卫星完成遥测信息的收集。这是我省水文系统首个水文遥测系统，为我省水文测验应用遥测技术迈出了第一步。

1994年至1997年，四川省沱江上游流域水文自动测报系统，采用我省自主研发的遥测设备，建于成都水文局三皇庙水文站及上游沱江河流站点，为我省水文遥测系统的发展奠定基础。系统采用超短波为传输信道，实现了采集信息的实时传输。

1998年至2000年，国家开展了防汛指挥系统水情分中心示范区建设，我省建设了雅安水情分中心(含雅安市和甘孜州区域)。为我省防汛遥测系统建设与发展拉开序幕。系统采用短波和通信卫星信道，实现了系统的远程组网。

2005年至2008年，三峡屏(山)寸(滩)区间水情遥测系统，关键设备采用美国产品，系统共有300个站点，其中覆盖和建设我省成都、绵阳、内江、南充、雅安、达州、眉山7个分中心185个雨量、水位遥测站；同期，国家防汛指挥系统一期开始建设，在成都、绵阳、南充、达州设立4个分中心，我省水文遥测系统建设逐步进入高潮。

2008年至2012年，在“5·12”汶川特大地震灾后重建中，对成都、阿坝、绵阳、雅安、南充、达州水文局受灾站点恢复重建。率先在成都、阿坝、绵阳利用水文缆道行车搭载固定电波流速仪替代浮标进行中高洪水流量测验，开创了高水流量测验新技术，拓展了水文自动测报系统的信息采集范围。

为了统一信息传输格式，使不同项目遥测站采集数据达到兼容，2008年四川省水文局编制《水文测报系统技术规约和协议》，规范和统一了我省水文遥测系统技术通讯协议。

2010年至2014年，中小河流水文遥测系统一期，全省21个市州的雨量站、水位站，由全省市州水务局承建，后期由市州水文局接收；同期各市州水文局对所属中小河流水文站进行改造；由省防办于眉山、广元、凉山、内江、阿坝等水文局承建国家防汛指挥系统二期，交由相关各水文局管理、运行，扩大了我省水文遥测系统规模。

2013年至2015年，“4·20”雅安芦山特大地震灾后重建遥测系统，由雅安、成都、眉山相关水文局对遥测系统进一步地补充。

2015至2018年，四川省水文局对《水文测报系统技术规约和协议》进行了进一步修订与完善；针对突发山洪地质灾害不断发生，成功自主研发小型一体化水文应急监测遥测设备，提高了四川水文应急监测遥测能力。自主研发雨量滴定测试仪，保障遥测雨量数据采集准确性。

2015年至2019年，中小河流水文遥测系统二期，由全省21个市州水务局承建，后期由各市州水文局接收、管理、运行，将流量在线监测纳入水文遥测系统监测要素，使水文遥测技术得到创新。

综上统计，我省目前共计近5700多个站点在平台上运行，其监测项目从原来仅有的水位、雨量自动采集与传输，扩增到流量、蒸发、水质与水资源监测等项目的自动监测。

3 历程

3.1 遥测技术引入水文

3.2 自主研发与创新

我局于1997年成功地自主研发了水文遥测数据采集终端机(RTU)，由四川省成都水文水资源勘测局设备科与预报科共同承建与运行维护，将其应用于沱江三皇庙水文站以上流域。建立了我省第一套自主研发的沱江上游水文自动测报系统，主要站点有石堤堰、关口、新桥、汉王场、青坪、天池、马井、红白、大宝、黄许、高景关、三皇庙等水位、雨量遥测站，该系统采用超短波为信息传输载体。该系统水位、雨量采集数据上传及时、准确，在1998年防洪预报等中得到了充分的体现。

3.3 明确方向投入建设

我国水文遥测设备研发突飞猛进，随着招投标制度的强化与完善，第三方承建单位不断涌现，从国家防汛指挥系统示范区建设开始，均采取招标方式建设我省的各类遥测系统。首先是雅安水文局的示范区，含地处甘孜州在内的共计17个水文站及雨量站，因当时仅有PSTN、短波与超短波、以及未普及民用的同步卫星，而有线PSTN通讯受地域限制、运行不稳定以及费用较高，超短波通信难以实现长距离传输等条件限制，采用短波与同步卫星组合信道方式。由于短波干扰较为严重，同步卫星运行不稳定，使系统数据接收成功率远不能达到预期效果，使得遥测信息通信手段呈现瓶颈，而后改为移动GSM短信，也因短信信息出现排队、拥堵等现象，其通信瓶颈情况未得到根本解决。

3.4 把握时机，引入新资源

随着我国移动通信迅速发展，移动通信网络覆盖面迅速扩大，2005年根据三峡梯调建设“屏-寸区间水情测报系统”计划，我局承担了主要设计工作，该系统共计300个遥测站点，分布在四川、重庆、云南、贵州以及湖北共5个省(市)，其中在我省7个地区局建设水位、雨量站点共计185个。我省水文局与相关各局积极配合，参与系统建设站点的现场查勘、信道测试，系统建设与运行管理。信道测试主要有移动公司的GSM短信信道、电信和联通的CDMA短信信道、北斗卫星短信信道、海事卫星短信道以及PSTN有线信道。通过测试及数据统计与分析，最终选用PSTN有线信道、移动GSM、北斗卫星短信为系统建设通信信道，解决了我省遥测信息传输通信信道的瓶颈，加快了水文遥测系统建设的步伐。在深度参与三峡遥测系统的建设与管理过程中，全省水文系统在遥测系统及水文基础设施建设与管理工作中积累了不少经验，建设与管理工作也更加规范。

2008年5月初完成系统建设任务，在紧随的2008年5月12日的汶川特大地震中，三峡遥测系统在震区堰塞湖水文监测中发挥了极大作用。在移动通信一度中断的情况下，所有监测数据均由北斗卫星短信上传至中心站平台，为震区堰塞湖处置提供了有力的决策依据，同时也为我省遥测系统后期通讯信道的选取明确了方向。

3.5 规范要求，大胆创新

通过不断学习、总结与沉淀，结合移动通信GPRS网络发展进程，根据水文资料的收集、预警预报实时需求，自2008年灾后重建水情遥测系统建设开始，在省水文局各级领导大力支持下，以康一彬、林伟、赵国茂、薛内川等为主的技术队伍，编制了一套适用、合理、可操作的《水文测报系统技术规约和协议》。规范、统一了我省水文遥测系统通讯规约和协议，并应用于国家防汛指挥系统、灾后重建水文遥测系统等建设中。

在灾后重建系统建设中，结合新型水面流速监测设备电波流速仪，利用固定电波流速仪的工作特点，大胆创新，率先将固定电波流速仪装载于水文缆道铅鱼行车进行中高洪水水面流速测验，取代传统浮标法流量测验手段。从实践中得到证实与应用，为后期水文流量在线测量奠定了基础。

3.6 加快建设步伐，扩大监测要素

2012年以来，中小河流水文遥测系统、水资源监控能力建设工作相继开展，不但使水文遥测系统规模不断扩大，水资源监控能力建设也相继开展与遥测应用。

总结灾后恢复重建期间的建设与创新经验，充分利用现代先进水文自动测验设备，将先进自动化监测设备引入中小河流水文监测与水资源在线监测项目中，发挥自动监测设备的作用。在中小河流水文站和水资源监控能力建设过程中，将河道流量、渠道流量、管道流量、水工建筑推算流量等流量在线自动监测纳入建设内容。

为适应中小河流建设需求，以蒋吉发、康一彬、薛内川、赵国茂、何宇、李道彬、王正勇、刘飞、常亮等为主的技术人员，根据系统建设的需求，先后于2012、2015、2018年多次对《水文测报系统技术规约和协议》进行修订、完善。从原来主要以雨量与水位等要素为主的采集、传输进行约定，扩充到流量、蒸发、水质、水温、水资源项目等领域的遥测信息采集与传输进行约定与完善，使之更丰富、更全面、应用范围更广泛。

3.7 不忘初心、应用创新

自2008年“5·12”汶川特大地震以及2014年“4·20”雅安芦山特大地震后，每年的山体高位垮塌等地质灾害不断出现，水文抗灾应急监测不可忽视。为在第一时间投入水文应急监测，为抗灾应急抢险及时提供第一手监测数据，我局于2017年成功自主研发了“小型一体化应急监测设备”，被各地区水文局广泛采用。在近年来突发地质灾害的水文应急监测中，在地质灾害处置决策中收集到完整的数据资料，为灾害处置决策发挥较大作用。为此，该设备取得国家实用新型技术专利并被水利部认定为“水利先进实用技术”。

鉴于各项目所建遥测站共计近5700个，水文遥测站均有雨量要素的自动采集，采集上传的雨量数据将直接影响预警预报的准确性，为此薛内川自主研发了雨量滴定测试仪，规范了雨量传感器的现场滴定与校准误差评定，确保雨量数据采集准确性，并取得国家实用新型专利。

4 结语

随着现代科技的发展，我省水文行业遥测、遥感技术也将随之更加突飞猛进，在将来的水文遥测技术中将会涌现出更多、更实用新技术，诸如时差法、侧扫雷达、视觉水位、视觉流量等先进的水文要素监测技术与监测手段，使我省水文遥测技术将更加壮大、更加先进。