百色水文站水温自动监测系统应用分析

覃丽梅

（百色水文中心，广西 百色 533099）

1 HS-WT01水温自动遥测系统简介

1.1 系统构成、工作原理及特点

成都汉维斯科技有限公司生产的HS-WT01水温自动遥测系统，由供电系统、水温传感器、遥测终端机（RTU）、无线数据传输单元（DTU）、服务器中心软件平台及安装支架等组成，该系统能按照水温观测有关规范要求，自动测量水温，并将测得数据通过无线网络发送至中心站服务器软件平台，实现水温监测的自动化。特点：水温传感器始终处于水面以下50 cm位置，定时测量水温，自动生成相关水温报表，历史水温查询。

1.2 技术参数

（1）水温度变送器。整体材质：304不锈钢；测量范围：-50～100℃；供电电压：12～36VDC；输出接口：RS485；测量精度：0.5%FS；环境温度：-40～85℃；稳定性能：±0.1%FS/年；防护等级：IP68；整体重量：约600 g。

（2）遥测终端机（RTU）。供电电压：12～36VDC；接口：RS232接口3个、RS485接口3个；可单独控制外部供电电源；工作温度：-30～+70℃；尺寸：230 mm×175 mm×50 mm。

2 测站基本情况

百色水文站设立于1936年，位于百色市右江区城东社区右江江段左岸，是珠江流域西江水系右江的重要控制站，属国家重要水文站。百色水文站集水面积为21 720 km2，主要测验项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、岸温、水质。

百色水文站水温自动监测系统安装于2019年3月，6月份线缆因施工被挖断，数据中断，2020年4月10日设备数据恢复正常。

3 水温自动监测数据与人工监测数据对比分析

人工观测数据为按规范要求每日08时在基本水尺断面观测，并每月进行整编，资料成果质量高，准确、有效；HS-WT01水温自动遥测系统数据采用与人工观测相同时段采集到的水温数据，期间如有因设备故障等原因导致的数据缺失，则该日不参与比测分析。比测数据系列共有456组数据。

3.1 自动监测与人工监测逐日水温的相关分析

通过统计分析，日水温误差最大为-1.5℃，出现在2021年5月6日，最小误差为0。各误差范围及所占总日数百分比见表1。

由表1可知，日水温误差在0.5℃以内的日数占总日数的95.4%，自动监测与人工监测日水温误差较小，受外界环境影响较小，监测精度较高，符合观测技术要求。

表1 百色站自动监测与人工监测逐日水温误差统计分析表

将自动监测水温与人工监测水温绘制散点图，建立相关关系（见图1）。由图1可见，自动监测与人工监测逐日水温点子密集，呈直线趋势，建立回归直线方程，两者的相关系数R为0.995，接近于1，说明两种观测方式取得的资料点子存在相关关系，且关系稳定、密切。

图1 百色站自动监测与人工监测逐日水温相关关系图

3.2 自动监测与人工监测月平均水温的相关分析

将456组逐日水温按月进行统计，采用2020年5月～2021年7月月平均水温共15组数据进行对比分析。通过统计分析，月平均水温误差均不大于±0.3℃，各月平均水温误差见表2。自动监测与人工监测月平均水温误差较小，监测精度较高，符合观测技术要求。

表2 百色站自动监测与人工监测月平均水温误差统计分析表

将自动监测水温与人工监测月平均水温绘制散点图，建立相关关系（见图2）。由图2可见，自动监测与人工监测月平均水温点子密集，呈直线趋势，建立回归直线方程，两者的相关系数R为0.997，接近于1，说明两种观测方式取得的资料点子存在相关关系，且关系稳定、密切。

图2 百色站自动监测与人工监测月平均水温相关关系图

3.3 误差分析

对自动监测逐日水温的456个点进行系统误差及随机不确定计算，系统误差为-0.5%，随机不确定度为3.0%；对自动监测月平均水温的15个点进行系统误差及随机不确定计算，系统误差为-0.4%，随机不确定度为2.3%。自动监测逐日水温及月平均水温系统误差及随机不确定度均在现行有关规范允许误差范围内，满足精度要求。

4 结论

百色水文站采用的HS-WT01水温自动监测系统与人工监测进行了一年多的比测，对比测数据进行了分析。水温自动监测系统监测的逐日水温、月平均水温与人工监测的逐日水温、月平均水温相比误差很小，相关关系密切，误差在现行有关规范允许误差范围内，满足精度要求，可应用于正式观测及水温资料整编，实现水温监测自动化。若该水温自动监测系统出现故障，可采用人工方法观测。