智能测控技术在水文测验中的应用研究

□吕正虎

近年来，在降雨时空分布不均、洪涝灾害频繁发生的情况下，水文测验的工作量和难度逐步加大，传统的水文测验方法越来越不适应现实需要，逐渐显现其滞后特征。所以，如何将智能化测量与控制技术，运用到水文测验工作之中，是目前水文工作的重要任务之一。随着科技的发展，先进的智能化测量与控制技术，开始应用于水文测验，可以快速高效地获取综合、精确的资料，同时提高工作效率与质量。

1.智能测控技术综述

智能测控技术是利用计算机、网络、无线通信、GPS等高技术设备进行实时监控的一种技术方法。在水文测验工作中，将水位、流量、泥沙等多元素的测量与控制技术相结合，能够实现自动化收集、整理和分析某一具体水文监测站点的水文资料，从而确保及时掌握水文资料的真实状况。在实践中，为了确保水文测验工作的顺利进行，必须将两者有机地结合起来。

其中，计算机监控技术、变频技术、网络传输技术、无线通信技术、智能测量设备、缆索流量自动测量系统等，能够在水文自动测量中起到非常重要的作用，确保各种水文要素信息的自动获取。在水文测验工作中，加大对智能测量和控制技术的研究，可以提高其应用的有效性。

2.水文测验运用智能测控技术的必要性

2.1 快速获得资料

从目前的形势判断，许多城市的水文测验工作耗时耗力，自动化程度相对较低。而智能测量与控制技术由于其自身优点，能够很好地解决以往测量方法的缺陷，能够快速地收集、整理、分析、获取最完整的水文信息。

2.2 保障资料质量

由于人员专业水平、设备操作水平和外部环境等多种原因的影响，水文测验的精度会降低。比如地处偏僻的水文站，人迹罕至，降水多、流量大的地方，每逢洪水来临，流速较大，漂浮物较多，用流速仪法施测极易被卡住或冲走，时效性低，测量结果的精度也不能得到保障。通过智能测控技术，工作人员可以无需到现场，由高科技仪器实现全流程的自动化测验，无需人为的干涉，数据质量得到了保障。

2.3 易于操作使用

在进行防汛工作的过程中，采用人工方法，很容易出现各种风险，甚至出现一些安全事故。智能化的测量和控制在室内进行，使用方便、快捷、安全。在水文测验工作中，引入智能化测量与控制技术是一种必然的发展方向，可以更好地适应现代水利计量技术的要求，提高水利计量技术的质量。

3.水文测验运用智能测控技术的途径

将智能测控技术运用于水文监控系统总体框架、软件系统和硬件系统。

3.1 总体体系结构

水文测量与控制系统是将现代通讯、计算机、传感系统有机地融合在一起，能够实现水文站的水文、流量和泥沙等多要素的实时监控。该体系以数据采集、传输、分析、利用和储存为中心，自动收集水文站的资料，利用智能化的处理器对数据进行分析，并结合大数据和专家系统对水文状况进行分析，并对位置传感器的错误进行智能修正，一秒内就可以处理数十上百组的数据，对测量结果进行快速计算和分析，效率极高。而且，与传统的自动控制系统不同，它拥有自我调整的能力，可以根据随机因素和不确定结果来进行预测，提供更加真实、有效的数据。

3.2 应用软件系统

在智能测控软件中，要使其功能得到最大程度地利用，必须编制和设计报表和硬件控制程序，从而实现对水文数据的收集、整合、分析、存储等功能，保障硬件设备的正常运转，同时对硬件的各项性能指标进行标准化，保障水文测验工作的顺利进行。

3.2.1 编制报告流程

根据我国水文专业技术规范的规定和受监控的区域实际情况，提出了采用综合评价报告的方法，以保证数据的准确性和时效性。系统将受监控的区域监测断面集中存储在服务器上，对收集的数据进行合理性分析，绘制出流速和水深的横向分布图，并将各种项目工作的计算分析成果报告等纳入系统。

3.2.2 编写软体控制程式

通过VB编程，实现对受监控的特定数据信息的录入、对人机接口进行调节，使信息数据、图标等直观显示，从而增强了使用者的方便性。该系统包含了运行参数设置和功能设置，并对各个参数和功能点进行调整，实现了对水文监测状况的实时监测和数据的实时分析，以达到对水文测验的要求。

3.2.3 制定软件体系结构

该系统的开发是一种以视窗多任务、多线程操作系统为基础的图形系统。整个体系结构的设计是基于C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）结构的混合结构。通过SQLserver 2018在Windows数据库中管理和维护数据，能够有效地实现对水文站的实时数据监控，并具有远程发布和网页访问等多种作用。同时，利用GIS技术对流域内的下垫面地形和构成进行了全面的测量，建立了流域地形数学模型，从而大大提高水文预报工作的质量。

3.3 使用硬件系统

该系统的硬件设计分为岸上和水下两部分，保证两套体系的独立和互连，以便对流域的水文特性有较好的了解。

3.3.1 岸上设备

岸上设备主要由通信、信息处理设备组成，主要由电力设备、计算机测控设备、通信模块、信息转换模块、接收机、译码模块等组成，每一个模块都向智能化处理设备供电，确保了对水文监测（流速、泥沙含量）信息的准确性，并为以后的信息处理打下了良好的基础。同时，该系统具有自动修复的能力，能够自动调整各种故障的状态（自动恢复、自动纠正传输错误等），一旦出现问题，就会自动通知到监控系统，确保系统的运行。另外，此系统的硬件具有自动优化和升级的功能，以适应不同的测验要求，达到了智能化的要求。

3.3.2 水下设备

水下硬件系统的开发比较困难，要求的是硬件的防水性和适应性。水下智能装置是一种以多普勒效应传感器为核心的设备，通过向水底发送声波脉冲，收集反射信号计算流速和水深，从而自动计算出流量并传送至服务器。一般通过安装多组传感器可以提高流量测验的精度。

4.结语

将智能测控技术运用于水文测验，能够克服以往传统测验技术存在的不足，大大提高水文测验工作效率。通过建立智能测控体系，结合岸上和水下硬件体系，编写相应的软件控制体系，以达到水文测验的智能化操作，最终实现水文站全量程、全自动化测验目标，不断推动水文向现代化迈进。