水文监测预警系统论文

水文监测预警系统论文（通用11篇）

水文监测预警系统论文 篇1

1.引言

1950年以后, 我国煤矿曾发生过数百次突水事故, 其中开滦范各庄矿于1984年6月2日发生突水量为2053m3/min的特大突水事故, 造成经济损失5亿元以上。历年来所发生的矿山透水事故都证明了透水事故危害的严重性, 造成人员伤亡、设备损坏和重大的经济损失以及无法估量的社会影响。由此可见, 煤矿水害已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之一, 对其进行防治工作研究具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。

地下水监测作为煤矿水文工作的一项常规任务, 为地下水动态分析和灌排管理等工作提供着重要的基础资料和历史参考依据。但多年来, 对地下水的监测工作一直沿用比较传统和落后的运作模式。随着时代的进步和科技的发展, 已不能适应新时期地下水工作发展的需要, 存在的弊端和不足也日益严重的显现出来:首先, 矿区对地下水进行监测的手段比较落后, 监测参数比较单一, 大多是对水位的监测;其次监测到的地下水文信息传输不及时, 时效性差, 无法做到信息共享, 这就使得水文地质工作者以及煤矿安全监管部门对存在的安全隐患和已经发生的事故, 不能做出及时判断并有效地处理。

广泛应用传感器技术和数据通讯技术, 研制一套精度更高、实时性更强、运行更可靠, 能够连续长期测量, 适用于各种矿井环境的水文多参数水文遥测系统, 对于防止矿井突水事件, 及时处理水害, 保障煤矿的安全生产具有重要的现实意义。

2.水文遥测系统

基于网络的水文多参数遥测智能预警系统是根据煤矿系统的规范和要求, 充分利用数据采集技术、计算机技术、网络技术和数据库技术等实现地下水文数据的采集、处理和发布为一体的综合信息管理系统, 是现代化科技与管理密切结合的一项系统工程。

2.1 系统总体硬件组成

矿井水文实时监测系统由井下监测系统和地面监测系统两部分组成。由地面监测中心统一控制、管理, 所采集数据可以在企业内部网中共享, 系统总体结构图如图2-1所示。

其中, 地上部分由包括野外观测子系统与企业内部网络应用系统组成。野外观测系统用于对野外观测孔进行无线遥测;企业内部网络应用系统主要方便数据共享、数据实时传输与实时预警。在整个系统中, 无论是地下所采集数据, 还是地面上遥测数据, 均根据不同的数据通讯协议通过解析保存到企业的网络数据库中。

井下监测系统主要由地面监测中心站、井下远程通信适配器、井下数据通信网络、井下数据采集分站、被测物理量传感器、井下防爆电源等构成。井下系统拓扑结构如图2-2 所示。

井下监测系统是一种数字通信网络, 该系统为分布式结构, 采用主从工作方式。地面监测中心站通过有线远程通信网络向井下各分站发送相关指令, 井下各分站接收监测中心站指令进行解析、确认、执行相关功能并通过井下通信模块将数据上传, 完成井下分站与中心站的数据信息交换。地面监测中心站接收到的实时数据经处理后在系统计算机屏幕上实时显示、存储。井下数据通信网络的通信距离可达数十公里, 可对分布在煤矿井下多达数百个水文观测点进行实时监测。水文信息数据由数据库统一管理。

地面监测系统是基于GSM/GPRS 国家公网构成的无线监测系统。由地面监测中心站、地面钻孔遥测站、GSM 通信单元及被测物理量传感器组成。进行数据交换。系统工作方式可分为主叫应答或定时自动上传两种方式。即地面中心站通过通信模块发送指令呼叫、地面钻孔遥测站应答发送短消息 (数据) 或预置地面钻孔遥测站时钟, 定时自动发送短消息 (数据) , 经GSM 服务器中继后由地面监测中心站接收。地面监测系统通信距离是GSM 网络覆盖范围。地面观测站的个数根据需要不受限制。

遥测系统可通过有线或无线方式来传输数据, 它可以按照工作人员的要求, 随时随地采集长期观测孔的地下水位数据, 而不需要工作人员亲临现场, 这就彻底消除了数据采集与传输过程中的人工投入, 提高了劳动效率, 实现了真正的信息化。

2.2 系统功能

从系统功能上进行划分, 包括以下几个部分:监测中心站、数据库、应用服务器、客户端、井下监测分站、地面钻孔遥测站。下面从功能上对这几部分分别进行定义。

①监测中心站

监测中心站是系统控制中心, 通过网络系统对分布在矿区地面和井下不同的水文观测点进行测控。实时数据由服务器管理。监测中心站由计算机、打印机、远程数据通信适配器及系统软件 (含系统控制、数据通信、数据处理等客户端应用软件及关系数据库管理系统Microsoft Access 2003) 等构成。系统软件设计是基于Windows NT 多任务、多线程操作系统的图形用户软件。系统采用客户/服务器 (C/S) 架构模式, 现场实时监测数据由基于Windows NT 数据库系统Microsoft Access管理和维护。系统监测中心工作原理如图2-4所示。

②数据库

负责管理采集的水文参数数据, 对数据进行按类型、日期等进行管理, 以及数据管理、数据服务、数据备份、数据恢复等维护工作。

③应用程序服务器

作为客户端/服务器结构的服务器, 它处理应用程序逻辑, 完成客户端请求的后端处理, 主要提供数据管理、数据服务、数据备份、数据恢复、数据的导入导出以及各种专业应用模型。

④客户端

主要应用于企业内部局域网。作为客户端/服务器结构的客户程序端, 它可使煤矿各个部门及时了解矿井水文参数数据信息, 设置监测数据参数操作、对数据进行图形模拟、利用采集的数据进行相应辅助决策、发送数据库备份恢复命令进行数据库备份和恢复。

⑤井下监测分站 (多参数采集站)

由高精度低功耗水位水温变送器、数据采集单元、远程数据通信单元、井下防爆电源、安全保护罩等构成。井下分站用于对煤矿井下放水孔、常观孔的水压、温度、流量以及巷道排水沟渠流量的数据采集与通信。井下监测系统根据现场井下实际需求配置分站个数。每一个分站挂接在井下数据通信网络上, 统一编址。井下分站由内置计算机系统控制, 完成对所采集信号的采集、转换、存储、显示。通过井下有线通信系统按系统约定通信协议实现数据远程通信, 为监测中心提供实时数据。每一个分站都可作为一个独立系统存在并工作, 即当通信网络出现故障时, 采集站仍然可以继续采集数据。

⑥地面钻孔遥测站

由高精度被测物理量变送器、数据采集单元、GSM 通信模块、锂电池组、安全保护罩等构成。

地面钻孔遥测站用于对煤矿地面钻孔水位、水温的数据采集与通信。传感器投入钻孔中水下某一深度, 遥测站安放在地面钻孔安全保护罩内。遥测站由内置计算机系统控制, 可自动定时采集、存储。定时采集周期可按天、小时、分钟设置。数据传输可以以手机短消息方式或GPRS模式进行。数据通信可以是主动方式也可以是被动方式。每一个遥测站对应一个GSM 卡号即相当于每一个遥测站被赋予一个地址。数据通信网络:由防爆通信电缆、远程数据通信设备、系统通信软件构成有线和无线通信系统。由该网络提供物理信息通道, 实现井下、地面采集站与监测信息中心站的数据信息交换。

3.系统的应用

大雁矿区位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游, 隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗管辖。三矿勘查区东西长7.371km, 南北宽3.872km, 面积28.541km2, 其开采矿井自然条件及现场作业环境较复杂, 随着采矿深度的不断增加, 煤矿的水文地质情况有所变化, 水害对安全生产的威胁已经构成矿井安全隐患。由此对水文信息的精确度不断提出了新要求, 对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用也提出了越来越高的要求。由于矿区的水文监控点没有实现信息化, 以现有的人工监测手段对水文信息进行实时监控较为落后。本矿井现有地面水文观测孔2个, 井下明渠3个, 井下管道流量和压力各3个, 水仓水位2个, 观测孔用于观测地表含水层水位变化动态, 井下用于各地点的流量观测。自从实施了地面钻孔水位水温自动遥测系统, 至今, 2个观测孔全部安装该遥测系统, 不仅可以随时提供各观测孔水位, (通过处理形成水位变化曲线图, 在井下安装的流量、压力和水仓水位, 可以随时调用、查看水位变化、流量变化情况) , 还可以人工设定接收时间, 定期将数据传入主机, 使系统图文并茂, 性能更完善。通过近一个月时间的实践应用, 该系统工作运转良好, 数据传输准确、可靠。

4.结语

随着煤炭开采深度的加大, 地下水成为威胁煤矿安全生产的重要因素。在传统的监测方法中, 对于井上、下的水文观测孔采用人工测量记录的方法掌握水位 (水压) 水温的变化情况;对于管道流量、明渠流量的测量也是采用人工携带仪器进行测量的方法进行监测;统计数据后作出相应的处理方案。传统的监测方法对于所需要的监测数据不能进行实时自动监测与控制, 借助人工来实现这一系列数据的记录和管理, 工作量极为巨大, 而且容易出现错误, 造成管理上的混乱。在办公自动化和管理信息化的时代潮流中, 这种落后的操作与现代的管理方式不利于整体的发展。根据《煤矿防治水规定》的要求, 矿井需安装水文监测动态系统, 及时掌握地下水情动态、保障煤矿的安全、正常生产。

该设备投入试验应用后, 主要研究设备仪器性能、仪器操作、成果解释及在本区的应用特点和矿井适用条件, 应用可行, 可以进行推广使用。

通过地面GSM或GPRS无线网络进行数据传输以及地下数据采集系统, 成为水文部门选择的通信手段之一。监测设备可将采集到的水文数据和警告信息通过网络及时发送到水文监测部门, 实现对相关地域的及时管理, 以大大提高水文部门的工作效率。通过对水文监测系统的遥控, 可以按照工作人员的要求, 随时采集长期观测孔的地下水位数据和井下涌水量变化的情况, 而不需要工作人员亲临现场, 提高了劳动效率, 实现了真正的信息化。

参考文献

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水文监测预警系统论文 篇2

摘要：公共危机预警系统建立的意义在于对危机防患于未然，在危机来临前发出警报，让危机受害人群做好规避灾难减少损失的准备。公共危机预警系统不仅是一门重要的研究课程，更应作为我国一项要长期坚持努力完善发展的重要日常工作来抓。进一步提高预警水平及危机处理的反应能力。关键词：公共危机 构成要素 原则与要求 预警系统一、建立公共危机的监测预警系统的重要性及迫切性

当前，世界范围内各个国家对公共危机越来越引起重视，对公共危机的预警机制的建立与完善也不断改进。所谓预警机制主要是对危机起到预见、警视、延缓、化解的作用。我国近年来在公共危机预警机制的建设方面虽然取得一定的成果，但是其中还存在着一些由来已久的弊端，例如对危机的评估认识不准确，缺乏快速及时应对危机的管理系统，反应速度过慢，对公共危机专业人才的培养和引进也做得不够。我国公共危机预警机制的建立缺乏统一的管理系统，而且行政系统对危机的处理过度干预，不利于危机的处理。最重要的是没有调动民众的参与热情。要解决这一难题，应加紧这方面的专业人才培养，开发公共危机预警的电子系统，实时监测危机。

二、公共危机的概念及特点

公共危机是指社会遭受严重天灾、疫情或出现大规模混乱、暴动、武装冲突、战争等突发性公共事件而使社会秩序遭到严重破坏，人的生命财产和国家安全遭受直接威胁的非正常状态。公共危机具有突发性、不确定性、威胁性和破坏性和可控性的特点。

三、公共危机预警系统的构成要素分析

（一）制度设计

危机预警的制度设计是指通过立法和公共政策等途径建立危机预警的基本制度，使公共危机预警工作实现制度化、规范化、法治化。

（二）信息管理

危机预警的知识管理是指通过对危机信息进行收集、整理、分析，将危机知识资源统筹起来，综合利用，从而认识危机的特性、危害，形成危机应对的基本策略，把危机知识转化为预防危机的行动能力。公共危机预警的核心在于建立一个完善有效的危机预警信息系统。公共危机预警信息系统应主要由以下几部分构成：一是危机信息监测和收集点；二是危机信息的传送渠道；三是危机信息的分析中心；四是危机信息的发布机构。

（三）风险评估

危机的风险评估是指公共危机预警部门针对所有潜在的危机，依靠有效的风险评估体系收集风险信息，并对信息进行整理、分析，从而判断危机的发展趋势，制定有针对性的预防和应对方案。风险评估主要包括评估计划、评估的组合领导体系等方面。

（四）公众对危机预警的反应能力

公众对危机预警的反应能力是指组织和公众在接到预警信息后对危机的应对能力。这里的反应包括公众对风险知识的掌握程度、公众对预警信息的重视程度、公众接到预警信息后是否明确该采取什么样的应对措施、有没有应急计划等等。反应能力的形成和增强是一个需要不断训练和强化的过程。目前，我国大多数民众的危机预警反应能力在日常生活中没有得到很好的锻炼，以致于在危机事件发生时显的慌乱，造成了次生危机的发生，如公共场所踩踏事故。

（五）预警相关的危机意识和安全知识

预警方面的危机意识和安全知识主要是指公众的忧患意识、安全知识以及必要的救助技能。这是危机预警的重要方面，所谓防患于未然关键要看公民有没有在常态下时刻准备应对危机的意识和技能。国外公共危机的宣传教育工作非常扎实，如：联邦紧急事务管理局将美国可能爆发危机的地址进行统计，并印发给各级政府部门、社会各类组织和公众等。类似宣传教育的大力实施有效提高了民众的危机意识和应对技能，降低了危机的破坏程度。

四、公共危机预警系统的构成、建立的原则和指标体系要求

（一）公共危机预警系统的构成

1、信息收集子系统

信息收集子系统的任务时对有关危机风险源和危机征兆等信息进行收集。设计是要保证信息收集的全面性，危机预警系统要确定信息收集的范围，这取决于危机风险源存在的范围。因而，在建立危机预警系统时，首先要分析危机风险源的分布状况，不能有所遗漏。否则，一开始就无法保证危机预警系统对危机的预警功能。

2、信息加工子系统

信息加工子系统包括信息整理、信息识别和信息转化三大功能。危机预警系统收集到信息之后一般需要对信息进行整理和归类，尤其是在指标性危机预警系统中。那么该如何识别虚假信息呢？首先，对虚假信息的识别可以通过审视信息的来源、信息传递过程的各个环节以及信息传递者加以判断。其次，虚假信息也可以通过信息之间的比较而发现。如果手机的信息之间存在很大的矛盾，就要怀疑这些信息的真伪。见过信息的整理和分类，并对信息进行识别后，危机预警系统就了解一些较为全面、真实、有用的信息，此时系统就可以将这些信息转化为一些简单、直观的信号或指标，为系统进行决策做好准备。

3、决策子系统

决策子系统的功能是根据信息加工子系统的结果决定是否发出危机警报和危机警报的级别，并向警报子系统发出命令。在制定决策依据时，要决定危机预警各个级别的临界点，这些临界点需要指标达到何种水平。

4、警报子系统

警报子系统的功能是向危机管理小组成员和危机潜在受害者发出明确无误的警报，是他们采取正确的措施，警报系统要告诉相关人员危机的来临。首先，警报系统要根据危机管理小组成员和危机潜在受害者的特点选择合适的警报，要求能被危机管理小组成员和危机前在迅速、清楚的得知。其次，对危机管理小组成员和危机潜在受害者进行教育或培训，使他们理解警报的内容。

5、咨询子系统

在预警系统建设过程中，要不断加强专家队伍的建设，畅通信息沟通联络渠道，健全专家咨询机制，使政府决策得到更多的智力支持和技术支持。

（二）公共危机预警系统建立的原则

公共危机预警系统以人为本的原则要求面对各种公共危机的严重性，各级政府预案时，要以尊重人的生命安全为前提，保障公民的基本权利；常抓不懈的原则要求建立危机管理常设机构，而非临时协调性机构，长期担负起危机预警和处置的重任，并把危机预警纳入国家、地区、城市日常管理体系中，绝不能使“危机预警”成为“危机应付”，变为可有可无的工作；分级预警的原则要求依据对可能发生的危机时间的范围、影响程度进行科学分级，制定分级预案，进行分级预防和应急处理，依法规范和宣布突发事件的级别，从容应对；注重实效的原则要求必须要考虑政府治理能力、民众心理承受能力和大众媒体媒介等诸多因素；全民参与原则要求通过全员参与，既让大家了解危机的性质、深度及影响，了解危机的预警方法，增强了透明度，又发挥了大家的作用和积极性，有利于预警工作的开展。

（三）公共危机预警系统建立的指标体系要求

1、确定合适的指标体系

根据危机预警的要求选择合适的指标体系，这些指标应能很好的反映出危机发生与否。

2、指标的持续性

建立指标所需要的信息是可以持续得到的。如果确定指标所需要的信息有时可以获得，有时无法获得，或者是只能部分地获得，那么这项指标就不能持续的建立起来，这样的预警系统指标体系就会不完整。

3、指标体系的相对稳定性

危机预警的各种指标应保持相对的稳定性，不能在不同的环境下出现明显不同的解释。

五、反观我国公共危机预警措施

我国自2003年非典型肺炎爆发以来，逐步开始建立完善起公共危机预警系统，应对这类全国范围内的公共危机我国之前并没有任何先例，所以当非典来袭时，政府的反映速度和行为明显没有达到大家的心理预期。2003年时任卫生部部长张文康因隐瞒非典疫情被解职。疫情爆发前期，民众由于对这类病毒的认识不足，媒体又没有起到一定的宣传作用，所以在民众间引起了极大的恐慌。

再看2008汶川大地震政府的反映速度和能力明显提高，军队和救援组织机构在第一时间赶赴灾区投入救灾中。但是很明显我国的军队和救援组织在应对这类危机过程中明显经验不足。这更多的是由于我国救援组织和政府部门不注重对地震的演习和预警。民众在应对地震灾害时也往往不能在第一时间转移到安全的地点逃避灾害。

总的来说，我们在应对危机方面主要存在以下的不足之处：危机意识亟待进一步提高；预警信息和系统的不完善；政府与救援组织及国际组织间的合作性不强；缺少公共危机预警系统的专门性的人才及相应的人才培养机制；各地对公共危机的投入和重视不同；公共危机预警系统的建设情况地区发展不平衡；国家不注重对公共危机预警系统建设的资金和人才投入。

六、小结

完善我国的公共危机预警系统是我国政府当前和今后一个艰巨而紧迫的任务。对于危机预警的投入不能吝啬，今天政府吝惜对危机预警的资金人员投入。明日当危机发生造成重大的财产及人员伤亡，政府必将为自己犯下的错误加倍买 单。我国在公共危机预警系统的建设上还有很长的路要走，要提高预警水平和反应速度必须加大公共危机预警的人才队伍培训力度，加大对危机及如何应对危机的宣传力度，媒体要通过各种宣传媒介起到对民众的信息发布作用。危机处理中崇尚人性，以人为本。政府要整合一切应对危机可利用的资源和人员，紧密与社会团体组织和国际组织的联系。加大对公共危机的资金和人才投入力度。参考文献

1、朱德武《危机管理——面对突发事件的抉择》 广东经济出版社 2002

2、郭济.《政府应急管理实务》 中共中央党校出版社 2004

3、薛澜，张强，钟开斌.《危机管理》清华大学出版社 2003

JIUJIANG UNIVERSITY

毕 业 论 文 题目：论我国公共危机预警系统的建立与完善

院系：政法学院

专业：公共事务管理

姓名：胡晨

年纪：2010级

水文监测预警系统论文 篇3

关键词：空间数据库；ArcGIS Server；Flex；山火监测预警；组件式GIS开发技术

近年来，此起彼伏的山火令人触目惊心，输电线路因山火引起的跳闸停电事故越来越多，严重影响电网的安全稳定运行。山火引起输电线路跳闸停电的严重性引起了国内各省市电力部门的高度重视。及时发现火情、及时采取应对措施，是防范山火引起线路跳闸的最有效措施。

输电线路山火预警监测系统以实现山火监测预警为目标，建立山火火点、气象信息数据库，开发山火监测预警平台，利用 GIS技术预测大面积山火可能对电力设备产生的影响，分析地形地貌、气象、人文等因素对火灾发生可能性的作用，为电力部门提供科学决策，保证电网的安全稳定运行。

1 系统设计

输电线路山火预警监测系统建设采用实用、成熟的技术方法进行开发设计，考虑多源数据间的逻辑联系，顾及系统的功能需求、持续发展、维护管理与数据更新等方面的要求，结合当今计算机网络技术、GIS技术、软件工程技术、空间数据库技术的最新发展，通过基于GIS的功能定制开发，满足系统性能稳定、功能实用的用户要求。

1.1 体系结构

目前应用较成熟的软件应用体系结构有C/S（Client/Server）网络模式与B/S（Browser/Server）网络模式，在网络应用中各有所长。

C/S （Client/Server）结构，一般运行于局域网，面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强。B/S（Browser/Server）结构，数据层的数据服务器专门存放数据，应用服务器提供各类服务部件来访问数据服务器和响应客户端的请求，界面表现层即浏览器端只显示结果和发出请求。

输电线路山火预警监测系统建设采用C/S和 B/S结构相结合的模式。数据管理维护子模块采用C/S模式构建，面向特定的数据库管理用户，完成数据入库、维护等功能，该模块的用户必须具备一定的数据库管理技能和基础的地理信息知识；山火监测预警子模块采用B/S模式构建，完成地图浏览、发布、查询、分析等功能，该子模块面向更多的使用者。系统总体技术框架如图1所示。

1.2 数据库设计

输电线路山火预警监测系统数据库包括基础地理信息数据库、专题数据库、系统数据库。系统涉及的数据类型、专题较多，数据更新速度快。要满足系统平台应用的需求，空间数据库的建立采用SQL Server2008 + ArcSDE的方式进行管理，存储和管理平台发布的数据。数据库结构设计图如图2所示。

1.3 系统功能模块设计

输电线路山火预警监测系统主要包括山火监测预警子模块（B/S）和数据管理维护子子模块（C/S）两大功能模块。

山火监测预警系统是整个系统开发的核心，该子系统主要包括地图浏览、信息查询、山火预警等功能模块。

地图浏览：为用户提供直观、形象的基础地理空间信息数据、火点数据、电力设施数据的网络快速发布以及浏览显示。实现包括地图的浏览、定位、距离面积量算等功能。

信息查询：为用户提供查询业务功能。主要是针对火点信息、气象信息和各类专题图的多种方式查询。查询方式包括：通过在地图上点选火点，显示火点的相关信息；通过统计表格的形式显示某天全部火点的详细信息；提供时间、区域、线路三个查询条件，在客户端通过输入查询条件，生成火点统计表格和火点分布专题图；通过设定输电线路（空间要素）的安全距离（缓冲区半径），进行缓冲区分析，查找缓冲区以内的火点（即可能对输电线路造成影响的火点）；在客户端输入某一时间段，通过数据库分组统计查询功能，以统计表格形式显示所有线路山火告警次数；通过“显示实况气象”功能，在地图上每个站点位置显示该站点的温度、湿度、风向、风速、降水等实时气象信息；通过“查询实况气象”功能，按照气象要素条件查询指定某一天或某一时间的气象实况，生成气象站点的实时气象信息统计表格；通过“气象实况专题图功能”在查询结果的基础上生成任意指定要素专题图，并实现专题图的叠加；通过区域条件、时间条件和气象要素条件，查询、统计指定时段的气象要素（温度、雨量、湿度、风速）分布情况，生成气象统计图、表格和气象分布专题图。

山火预警：山火预警是系统最重要的功能。山火预警的方式有：提供山火火点附近的线路可能受山火跳闸等危险的告警，为线路安全提供保障，通过对当天火点的最近杆塔距离的检索，若在规定的安全距离以内，存在跳闸的可能，则对该线路及相应的杆塔号提出山火告警信息，并通过网页形式及时通知发布；根据不同的安全距离，以三种不同颜色，在地图上对每一个火点的三种告警等级影响范围进行渲染；根据最近杆塔距离与最近线路距离，在地图上高亮显示告警的杆塔和线路，并生成告警统计信息表；依據山火预警等级指数计算公式，计算气象站点的山火火险天气总指数，并经过空间插值、重分类等操作，按照不同的颜色表示不同的山火预警等级，绘制山火火险等级短期预报分布图。

数据管理维护子系统包括：地图数据管理和用户安全管理，通过后台管理功能可以对网站的各种信息进行维护和管理。

基础数据管理：包括基础地图数据的整理、符号化、分级缓存、入库、发布；政区图层数据的整理、入库；三维地形图数据的整理、入库、发布。

电力设置数据管理：包括杆塔数据的整理、入库、更新、空间信息和属性信息的修改、符号化、发布；输电线路数据的整理、入库、更新、空间信息和属性信息的修改、符号化、发布。

火点数据管理：主要提供火点数据批量入库发布、火点数据单点入库发布、火点数据删除、火点卫星监测照片入库发布。

气象信息数据管理：实现气象站点（城市信息）矢量数据的整理、入库、符号化、发布；实现长中短期气象预测文本信息的入库，以及指定时间的信息删除和修改；实现省/中央气象台气象实况数据的入库。

平均值计算：计算每天所有气象要素的日平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询；计算每月所有气象要素的月平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询；计算每年所有气象要素的年平均值，并将结果存入实况气象数据统计表中，以便提供前台历史气象信息的查询。

安全距离设置：通过山火引起跳闸的机理研究结论设置，根据不同的安全距离，设定不同的告警级别。该功能提供三级预警与无预警的安全距离的用户自定义设置。山火告警中的实时告警依据安全距离的设定进行分析统计。

重点时段设置：实现分别对清明、春节、秋收、春耕、七月半、其他六个时段的时间设置，并将设置存入数据库中。

山火火险等级短期预报分布图管理：实现根据山火预警等级指数公式和96个气象站点的预报信息，计算96个站点的火险气象指数。并通过火险气象指数进行空间插值，然后依据森林火险天气等级标准的设置，将数据进行火险气象等级进行划分，生成山火火险等级短期预报分布专题图，并将专题图入库。

安全管理：实现管理员管理、IP限制管理、日志管理、数据库备份等功能。

2 关键技术实现

2.1空间数据库技术

采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据，可以充分利用RDBMS数据管理的功能，利用SQL语言对空间与非空间数据进行各项数据库操作，同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理（Transaction）、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能，使空间数据与非空间数据一体化集成。采用关系数据库管理空间数据库是GIS发展的潮流，增加了空间数据的互操作性。

输电线路山火预警监测系统地理空间数据库沿用成熟的ArcSDE结合SQL Server的空间数据管理模式，将空间数据存储在关系型数据库中，通过空间数据引擎以及应用服务器对空间数据进行有效管理，并通过专用开发包进行数据库功能开发，实现数据库系统的集成管理。

2.2 WebGIS技术

WebGIS技术是Internet技术应用于GIS开发的产物，是一个交互式的、分布式的、动态的地理信息系统。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，用户可以浏览WebGIS站点的空间数据并进行各种空间检索和空间分析。

2.3 ArcGIS Server技术

ArcGIS Server是ESRI公司的服务器端产品，是一套用于开发Web企业级GIS应用的服务器端Arcobject组件集，是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用的平台。ArcGIS Server提供了丰富的GIS功能，例如地图、定位器和用在中央服务器应用的软件对象。开发者使用ArcGIS Server可以构建Web应用、Web服务，以及其他运行在标准的.NET和J2EE Web服务器上的企业应用。它可以让开发者和系统设计人员实现一个集中的GIS，支持多用戶访问。集中的GIS服务器可以通过Web浏览器向用户提供GIS功能，简化了系统和应用程序的管理。

2.4 Flex技术

Flex是一个高效、免费的开源框架，可用于构建具有表现力的Web应用程序。这些应用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，运行时跨浏览器、桌面和操作系统实现一致的部署。使用 Flex 创建的 RIA 可运行于使用 Adobe Flash Player 软件的浏览器中。目前，Flex技术已经被越来越多的用户和程序员所采用。

山火监测预警子模块基于Flex框架搭建，利用ArcGIS Flex API和Flex framework来完成地图渲染、绘制及客户端数据处理，系统用户界面丰富、体验性强、功能完善、操作灵活。

2.5组件式GIS开发技术

组件式软件是新一代GIS的重要基础，ComGIS的出现为传统GIS面临的多种问题提供了全新的解决思路。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。组件式GIS摆脱了传统GIS自带的二次开发语言的束缚，可以利用通用的计算机语言进行应用开发，便于与其他系统集成，易于开发新系统和新应用。

数据管理维护子模块采用ArcEngine9.3.1技术开发，完全脱离ArcGis的桌面环境。

3 系统展示

输电线路山火预警监测系统基于Flex框架构建，实现了基础地图、输电线路分布图、火点分布图、气象要素专题图的叠加显示，山火告警与预报，火点信息与气象信息的查询、统计等功能，系统界面绚丽，操作简单，交互性强。图3为系统主界面，显示当天火点分布状况以及线路告警信息。

4 结束语

基于ArcGIS Server技术、Flex框架、C/S和 B/S结构相结合的输电线路山火预警监测系统，针对山火火点地理信息数据、输电线路数据、气象专题数据的管理、更新、发布、空间分析等业务要求，设计并制定了符合多类型数据集成管理和数据服务的技术架构，规范数据库的组织方式和管理模式，合理地进行数据库布局，形成涉及山火火点、气象信息的性能优良、布局合理、满足山火监测预警系统需求的地理信息数据库。搭建了页面美观、操作方便、交互性强、功能完善的山火监测预警平台，实现电子地图、输电线路分布图、火点分布图、气象要素专题图的叠加显示，实现火点信息的查询、统计、空间分析等功能。预测大面积山火可能对电力设备产生的影响，为电力部门提供科学决策，保证电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]宋关福，钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报，1998（4）.

[2]宋关福，钟耳顺，王尔琪.WebGIS——基于Internet的地理信息系统[J].中国图像图形学报，1998（3）.

[3]ArcGISServer9.3产品介绍[R].北京：ESRI中国（北京）有限公司，2008.

矿井水文自动监测系统研究 篇4

系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数, 并在地面监控计算机上显示和存储, 一旦出现险情 (根据综合信息预报) , 井上、井下立即报警, 以便及时采取措施, 保证矿井及井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询。

2 系统组成及工作原理

系统主要由各种智能传感器 (如智能堰式流量传感器、智能管路流量传感器、智能水压传感器等) 、通信分站、通信线路、通信接口及监控计算机组成, 分布在各测点的智能传感器完成被测量 (如涌水量、水仓水位、钻孔水压、防水设施变形等) 的测量, 并通过一条公共传输线路 (传感器级M-BUS总线:四芯电缆, 其中两根供电, 两根通信) 将测量数据发送给通信分站, 再由通信分站通过另一条公共传输线路 (分站级RS485总线:两芯电缆) 远传至地面监控计算机, 实现集中处理、存储、报警。报警信息既被送给井下声光报警器, 提醒井下人员采取相应的行动。监控计算机具有网络服务器功能, 有关领导和部门只要打开各自的计算机, 就可通过浏览网页来查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响, 为掌握影响程度, 进行温度补偿, 所有智能传感器都装有温度传感器, 温度传感器还可用于测水温。

井下系统分为三个网络层次, 底层网络由智能传感器、声光报警器及通信分站组成, 通信分站为主机, 通过发送不同的地址 (每个智能传感器、声光报警器都设有唯一的地址, 地址范围1~80) 依次控制各智能传感器执行测量工作, 并读取和存储其测量数据。智能传感器采用总线集中供电方式, 即由通信分站输出一对电源线, 给智能传感器供电, 而通信分站由本安电源直接供电。因声光报警器耗电较大, 故直接由127V交流电供电。地面监控计算机根据监测数据产生报警信息, 并由通信分站转给声光报警器;中间层网络由通信分站与监控计算机组成, 监控计算机为主机, 通过发送不同的地址 (每个通信分站都设有唯一的地址, 地址范围1~32) 依次选通各通信分站, 并读取其存储的测量数据;上层网络为计算机局域网络, 监控计算机作为网络结点, 具有网络服务器功能。底层、中层网络的拓扑结构分别为M-BUS总线型、RS485总线型, 特点是多个网络结点可共用一条通信信道, 非常适合煤矿井下测点分布较广的情形。M-BUS总线是欧洲标准的2线串行总线, 专门为耗能测量仪器传送信息而设计, 具有布线简便 (无极性、可任意分支, 普通双绞线) 、抗干扰能力强等优点。

当分站级RS-485总线过长或挂接通信分站过多时, 需在总线上加RS485中继器, 以提高通信距离和可靠性, RS485中继器由单独的本安电源供电。

3 通信接口

3.1 通信线路

通信接口是地面计算机与井下通信分站通信的转换接口。将通信接口后面板的RS232通信线插到计算机后面的RS232串行口上;用两芯通信电缆将通信接口后面板的“总线”口接到井下, 并接入通信分站内的接线端子上, 注意+、-不能接反, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-。通信电缆做接头时, 必须保证同颜色的线相连, 千万不要接错。为防雷击, 通信接口采取了防雷击设计。为保证井下系统安全, 下井信号为本安信号。

3.2 供电电源

通信接口供电电压为AC220V, 由市电提供, 必须良好接地。

3.3 运行

系统全部安装完毕, 打开电源开关, 正常工作后, 计算机向井下通信分站发送数据时, 通信接口前面板上“发送”指示灯亮;井下通信分站向计算机发送数据时“接收”指示灯亮。

4 通信分站

4.1 功能

通信分站不断读取和存储所接智能传感器的测量数据, 当地面监控计算机选通通信分站并发“读数据”命令时, 通信分站就将存储数据发给计算机;当地面监控计算机选通通信分站并发“搜索”命令时, 通信分站就自动搜索其所带智能传感器的数量、地址、类型等, 并发给计算机。

4.2 容量

一台通信分站所带智能传感器的数目不能超过100, 各智能传感器必须设置不同的地址 (范围为1~100, 通过专用设置器设置) 。必须记住安装在各测点的智能传感器地址, 以便在地面微机“系统生成”时使用。

4.3 地址设置

各通信分站必须设置不同的地址 (1~255) , 通过“地址设置开关”设置, 所有小开关打到左边 (ON) 时均为0, 打到右边时, 各小开关代表的值不同 (从下“1”至上“4”, 分别代表1、2、4、8) , 各小开关值的和为通信分站的地址。例如:如果通信分站的地址要设为9=1+8, 则小开关“1”和“4”要打到右边, 而小开关“2”和“3”要打到左边。

4.4 供电

通信分站的供电电压为DC24V, 由隔爆兼本安电源提供, 隔爆兼本安电源的供电电源为AC127V, 需用三芯电源线接井下127V交流电, 其中一芯为接地线。本安电源的直流输出端与通信分站电路板上的电源端用两芯电源线相连, 注意:正负极不能错。

4.5 与智能传感器连接

通信分站与智能传感器通过四芯通信电缆 (传感器级M-BUS总线) 连接, 其中两芯 (红、白) 为供电线, 通信分站给各智能传感器供电;另外两芯 (蓝、绿) 为通信线。注意:不要接错, 要同一颜色相接。通信电缆通过喇叭口接到电路板的接线端子上 (见图1.2) 。

4.6 与分站级RS485总线连接

通信分站经过地面通信接口与地面监控计算机通信, 通信电缆为两芯, 分+、-, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-, 然后接入通信分站内的接线端子上。

结束语:矿井水文自动监测系统的推广与应用有利于提高矿井水害预报、预测水平, 掌握矿井水文动态变化规律, 指导矿井水害治理, 保证矿井安全生产, 具有广阔的应用前景。

摘要：水害作为煤矿井下主要灾害之一, 严重威胁着煤矿的安全生产, 其表现形式是矿井涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力, 因此, 建立矿井水文自动监测报警系统十分必要。

水文监测预警系统论文 篇5

为全面贯彻省、市、县防灾减灾工作电视电话会议精神，认真落实刘伟平省长从“十个方面”进行深刻反思、从“六个方面”做好隐患排查和整改工作的要求，切实加强全县汛期应急气象服务工作，全力以赴做好抗旱防汛气象服务，有效保证县委、县政府和市气象局关于防灾减灾的部署及要求落实到位，我局对气象监测预警系统运行情况进行了自查，现将自查情况汇报如下：

一、及时传达贯彻会议精神

5月16日，组织收看了市气象局召开的专题视频会议，及时传达了全县气象灾害防灾减灾工作会议精神，深入研究分析当前气象状况，重点部署2012年气象灾害防灾减灾工作，切实把气象灾害防灾减灾工作作为重点工作来抓，结合本次会议精神，振奋精神，鼓足干劲，严格落实工作任务，确保今年气象灾害防灾减灾工作落到实处。

二、主要做法

（一）加强组织领导。成立了春汛期气象服务领导小组，健全了气象服务及防灾减灾工作的责任体系。

（二）提高认识，强化责任感和紧迫感。我局及时召开专题会议，正确应对今年全县的气象灾害防灾减灾形势，不断提高气象防灾减灾意识，全力做好气象防灾减灾工作。从深入贯彻落实科学发展观、构建和谐社会的高度，以维护最广大人民群众的根本利益为宗旨，提高对极端天气下抗灾救灾紧迫性的认识，将抗灾救灾工作作为重点工作任务，全面安排部署，确定各项应对措施，确保抗灾救灾工作取得实效；要超前思考，超前防范，深入基层，靠前指挥，变事后处置为事前防范，坚决防止因为工作措施不到位致使灾害造成重大损失。

（三）按照省、市气象局的业务检查方案，全面整改了我局存在的问题。一是进行了测报业务观摩活动。二是进行了预报、测报业务应急演练。三是做到了业务制度人手一册，使值班工作有规可依、有章可循。四是积极落实山洪灾害县级防治非工程措施建设任务，区域站建设站点选址工作正在开展，业务流程已上墙。五是对区域站设备进行了全面维护。六是对乡镇气象工作站进行了检查，对信息员进行了督导，引导全县气象信息员积极参加5月中下旬的全省气象信息员培训班。七是对人影作业设备进行了全面检修。八是对乡镇电子显示屏进行了检查维修。

（四）切实做好应急响应准备，及时收集灾情做好上报工作。严格执行《甘肃省气象部门重大突发事件信息报送标准和处理办法》，对气象部门重大突发事件信息报送标准、格式、时限以及报送程序及技术要求进行了认真学习。对应急预案、业务流程及各项规章制度进行了完善修订，确保应急预案科学、客观、适用。

（五）对气象预警信息发布平台、乡镇电子显示屏、政府网站、广播电视的气象信息发布渠道、畅通度进行了检查，通过自检认为我局此项工作运行正常，措施到位。

（六）进一步改进和细化了各项值班工作制度。严格执行24小时有人值守和领导带班制度。值班人员坚守岗位，恪尽职守，值班电话及带班领导电话随时处于接通状态。

（七）以提高预报准确率为基本，以社会需求为目标，加强气象服务的专业化、精细化，开展重大过程跟踪服务，加大政府领导批示力度，扩大气象服务满意度调查范围和频次，提高预报服务效果和效益。

（八）大力营造宣传氛围。宣传气象灾害、防灾减灾、抗灾救灾知识，让广大人民群众了解相关知识，提高自救能力，使灾害减少到最小范围。通过广泛深入的宣传，让广大人民群众切实感受到一方有难八方支援的良好社会氛围。

总之，今后我们将进一步加强气象灾害防灾减灾宣传，细化工作，落实责任，做好当前工作让百姓满意，让领导放心，创造一个安定和谐的局面。

水文监测预警系统论文 篇6

【关键词】医院感染；信息预警监测系统；设计

【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2016）04-0160-02

前言：作为医院感控制的重要手段，预警监测系统集大量数据于一体，包括抗菌药物应用、细菌耐药性监测、感染病例监测以及高危因素等信息。尽管近年来医院对该系统建设给予足够重视，但投入使用中有较多不足之处，要求做好设计与改进工作。因此，本文对医院感染管理中感染信息预警监测系统的设计与应用研究，具有十分重要的意义。

一、医院感染信息监测现状分析

医院感染监测水平是决定感染控制的关键性因素，从当前感染监测现状看，有一定的不足之处，表现为：①感染爆发难以预测。实际识别感染病例中，多依托于现场判定、手工操作，而实时预警、自动分析与监测都未实现，仅在患者出院一段时间，才发现有感染问题存在，这样将无法为临床感染控制提供帮助。需注意的是，感染暴发的控制，要求以预警机制作为保障，使感染暴发苗头被控制，才可及时采取针对性的策略；②数据采集问题。一般信息采集的信息多来源于各科室医护人员，人员将信息汇报给院感科，在此基础上由专职人员重新做好信息收集与整理工作，许多医技信息、检验信息难以及时被院感科人员获取，其导致无法及时反馈指导，最终造成管理决策不具备较高的准确度与效率。③数据分析与统计问题。由于感染管理涉及的内容较为繁杂，如多重耐药菌监测、抗菌药物的应用，单纯利用人工分析方式，不仅受人员知识层次、知识结构等影响，且因信息数据过于复杂，难以保证分析效果，且处理中易疏漏，这样最终分析的结果难以为医院感染管理提供参考[1]。

二、医院感染管理中信息预警监测系统的设计与应用

信息预警监测系统设计中，主要考虑将抗菌药物监控、多重耐药菌监测、医院感染预警以及其他模块等融入系统中，确保整个预警监测系统的应用有前瞻性。具体设计如下几方面。

（一）感染预警模块

感染预警模块设计中，要求与其他AIS、EMR、RIS、LIS与HIS等做到数据信息交接，这样整个系统既可做到筛选感染病例，也能满足其他统计、查询、干预与监测功能要求。同时，对于其他留置导管、发热、抗菌药物、感染暴发等，都可实现自动预警。需注意的是模块设计中，要求对感染预警指标进行明确，可结合相关的感染信息，如抗菌药物应用、微生物学细菌培养结果、常规化验结果等，在此基础上完成预警指标构建过程。系统会根据预警指标，自动确认感染病例，并对疑似感染病例进行筛选，由专职人员对病例分析。

（二）多重耐药菌监测模块

该模块设计中，要求对接微生物室系统，对具体的监测范围进行确定，由系统完成采集细菌药敏实验相关信息，检测其中病例并预警。当人员从系统中获取定植病例、多重耐药菌感染病例后，便可从干预专家库内寻找耐药菌防控SOP方案，并提供给主管医生。另外，多重耐药菌监测模块设计中，要求做到将数据作为导航，通过检索对耐药菌感染情况进行查询，可将任一时段内的耐药菌药敏变化信息导出，为用药选择与耐药菌防控提供指导[2]。

（三）抗菌药物应用监控模块

抗菌药物应用监控模块，在作用上主要表现为可使各科室抗菌药物使用情况被监控。模块设计中，可根据预防、治疗与用药的相关标准，对抗菌药物的不同应用目的进行统计，做到分级管理，一旦存在不合理使用情况，模块可进行预警。此外，对于其他如Ⅰ类手术切口，在抗菌药物使用剂量、用药时间以及药物种类等方面，都可被纳入自动预警的范畴中。

（四）其他模块

系统设计中，其他如切口感染监测、手卫生管理模块等也需进行合理设计。如在切口感染监测方面，设计中主要考虑系统可实时监控切口感染情况，并对其中的手术风险进行评估，在手术风险等级确定的基础上，对可使感染率、感染例次进行统计。另外，对于手卫生管理模块，且在院内感染控制方面可发挥重要作用，系统构建中，要求对手卫生数据做到实时记录，并根据记录信息完成分析、统计与报表过程。这样在数字化管理手卫生依从性下，能够使人员手卫生依从性得以提高[3]。

结论：预警监测系统的构建是医院感染管理水平提高的关键所在。实际进行系统设计中，应正确认识当前医院感染控制的现状，从感染预警模块、多重耐药菌监测模块、抗菌药物应用监控模块以及其他模块进行设计，在保证所有模块设计合理的基础上，使预警监测系统功能得到最大程度的发挥，通过预测与预警，使医院感染率得以降低，推动医院的整体发展。

参考文献：

[1]李运萍，潘丽杰，万志红，周文莉，马世民，董颖，王俐. 医院感染预警监测与统计信息系统的设计与应用[J]. 护士进修杂志，2013，17：1551-1554.

[2]钟山. 医院感染信息预警监测系统的设计与应用[J]. 中华医学图书情报杂志，2015，07：15-18.

中小河流水文监测系统建设的思考 篇7

1 中小河流水文监测系统工程的建设任务

2010年10月10日, 国务院出台了《国务院关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治若干意见》 (国发2010131号) , 提出了未来5年中小河流治理、山洪地质灾害防治、易灾地区生态环境综合治理的目标任务。明确要求完善防洪非工程措施, 加强水文测站基础设施建设, 密切监控河流汛情, 提高水文监测和预报精度。

根据文件精神, 水利部组织完成了《全国中小河流治理和病险水库除险加固、山洪地质灾害防御和综合治理总体规划 (水利部分) 》 (以下简称《总体规划》) 编制工作, 明确指出监测预报预警体系建设是完善防灾减灾的关键环节。

河北省根据《总体规划》的指示精神编制了2011-2013年间实施方案, 在中小河流水文监测系统建设项目中工程投资共7682万元, 其中中央投资3841万元, 地方配套3841万元。在123条中小河流重点控制河段共建设138处水文站 (新建88处、改建50处) , 147处水位站 (新建145处、改建2处) , 528个配套雨量站, 12处水文信息分中心站, 17处水文巡测基地及1个省应急机动测验队, 123套中小河流洪水预警预报服务软件。

2 统筹兼顾, 科学编制实施方案

中小河流水文监测系统不仅关系到区域防洪安全, 也关系到流域防洪安全, 还涉及生态环境保护和水资源可持续利用, 因此建设中小河流水文监测系统必须满足推进民生水利、完善防洪减灾体系、完善水文站网功能、拓宽水文服务领域的需要。实施方案的合理性是中小河流水文监测系统建设成败的关键环节。

3 站点布设中应注意的问题

第一, 在对站点进行布设时, 一定要切实根据监测断面布设要求进行作业, 尤其是在选择站址的过程中, 挑选测验河段的基本原则应该根据设站的实际要求, 充分保障测验结果的准确性。其次, 还要遵守相关水文测验的规范标准要求, 对断面进行合理的布设。若是没有经过认真全面的勘查过程, 就随意选择了监测断面, 势必会对资料精度造成一定的影响, 使得采集到的洪水信息无法满足于建设要求, 甚至还会极大威胁上下游居民的生命财产的安全。

第二, 我国各城市在对中小河流水文监测站点进行规划设计时, 都需要对水量进行严格的控制, 这样做的主要目的是为了方便后期预警预报工作的有效开展。通常情况下, 站点布设通常都是在省水文水资源勘测局协调之下确定的, 同时还会对其站网进行合理优化的配置。简单来说, 如果在同一河流的上游处出境外设立了水文站, 而在下游处入境处设立了水文站, 这就是一种重复建设的现象。现阶段, 在当前信息化飞速发展的今天, 已经可以通过建立一个水文站来实现资源的共享, 并由水文局统一管理, 这样不仅能够大大降低水文工程建设成本, 还可以有效减少了重复建设的发生, 以免造成大量资源的浪费。

第三, 由于大部分的中小河流都是处于较为偏僻的位置, 很多水文站都是建立在河道边的, 周围并没有居民, 这也就大大影响到站内职工的日常生活。所以, 水文建设部门在对水文站进行建设规划时, 需要重点考虑到站内职工生活问题, 了解到他们实际需求, 进一步改善职工生活质量, 这样也有利于水文测报工作的顺利开展。

4 强化项目管理, 确保投资效益和安全

4.1 统一标准、确保质量

想要建设处规范化的中小河流水文监测系统工程, 在建设实施的过程中, 就需要对房屋标准、水位站高程基准、雨量等方面进行统一的制定, 从而确保测量精度, 进一步加快实现信息的共享。在早起社会发展过程中, 各个水文站房的标准、功能等方面都存在着很大的差异, 已经无法在满足于现代水文建设需要, 而本工程的中小河流水文监测系统建设则是具备额数量多、投资规模大的优点, 这也为水文工程设计提供了良好的基础条件。因此, 水文部门只需要加强对工程设计方案的优化, 建立起功能齐全的水文站房, 就可以有效避免质量问题的出现。并且, 通过采取统一标准的水文站高程, 以此来改善传统水文站高程不一致的问题, 进一步提高水位测量准确性, 从而促使水文信息与防汛指挥系统之间数据信息的共享。

4.2 统一人员培训, 提高队伍素质

建设管理人员缺乏, 建管经验不足是水文系统的现实。加强培训是提高素质的有效途径, 各级行政主管部门和项目法人要加大对水文项目建设队伍的培训力度, 通过培训提高理论水平, 通过实践提高实际操作能力, 经过一段的努力, 会起到很好的效果, 由丰富授课经验的理论专家和具有丰富实践经验的质量安全技术人员任教员, 通过培训和实践切实增强建管人员的业务素质和专业技能。

4.3 统一审批监督, 保证建设进度和质量

虽然中小河流水文监测系统工程项目点多、面广、高度分散, 根据目前的建管体制, 项目审查、计划管理、开工审批、招标监督、施工图审查监督、质量监督、验收管理等环节均应由省水利厅有关处室负责审批、监督和组织。质量监督由省水利水电工程建设质量监测监督站进行监督, 质量管理按照“项目法人负责、监理单位控制、施工单位保证和政府部门监督”的质量管理体制落实责任, 工程质量由项目法人负全面责任, 监理、设计、施工单位按照合同及有关规定对各自承担的工作负责。

结束语

综上所述, 可以得知, 想要做好中小河流水文监测系统建设并不是一件简单的事情, 需要考虑到多个方面的因素问题。因此, 为了保证中小河流水文监测系统的建设质量, 水文部门不仅要充分做好前期规划建设工作, 还要对以往同类工程建设中存在的问题进行研究分析, 从而采取有效的改善对策, 促进我国水文工程建设的长远发展。

参考文献

[1]许春红, 张杰, 周彤.基于无线通信网络的水文监测系统的设计与实现[J].水利水文自动化, 2008 (4) .

[2]柯东.九江市水文监测系统现状与对策[J].中国水利, 2008 (23) .

[3]李金晶, 李永鑫.建设项目对水文监测影响评价体系初探[J].中国水利, 2008 (11) .

水文监测预警系统论文 篇8

水资源监测作为水利信息化的重要组成部分,其获得的数据是我国重要的水利基础信息资源和战略资源。野外水生生态监测点众多,分散,环境较为恶劣,通常采用人工方式对水流速度、水面高度、水质、流量、潮位,降水量等相关水文水生态参数进行监测,这种传统的数据采集和传输方式自动化程度不高,不利于水文水资源信息化建设。

GPRS是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术,它基于移动分组数据业务,具有永远在线、自由切换、传输速率较高、计费灵活便宜的优点。在3G牌照迟迟未发的情况下,利用GPRS模块进行数据传输是信息传输比较理想选择。本文提出了采用分组无线业务 GPRS 技术实现水文水生态数据信息的采集传输方案,所设计的系统解决了水文水生态监测中分散数据监测、传输问题,实现了水文水生态信息实时采集传输和处理的无线化、网络化、智能化。

1 GPRS技术

GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 相同的无线调制标准、频带、突发结构、跳频规则以及TDMA 帧结构,允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,不需要利用电路交换模式的网络资源,特别适合用于水资源网监控这种间断的、突发的和频繁的数据传输。同时,基于GPRS 网络组建的无线水文水生态监测系统,具有以下特点:

永远在线 GPRS DTU ( GPRS 数据传输单元) 开机就能自动附着到GPRS 网络上,并与数据中心建立通信链路,随时收发用户数据设备的数据,具有很强的实时。

接入时间短 分组交换接入时间缩短为小于1 s,可大幅度提高远程水文监控效率。

按流量计费 按照数据包的数量来收取费用,没有数据流量则不收取费用。

较高的传输速率 GPRS 网络的理论传输速度最快将达到171.12 kb/ s,根据中国移动的网络情况,目前可提供40～60 kb/ s的稳定数据传输,完全满足水文水生态数据的传输要求。

覆盖范围广 GPRS 以GSM 网为基础,通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,因此现有的基站子系统(BSS)可提供全面的GPRS 覆盖。

组网简单、迅速、灵活 同有线网相比,无需架设有线线路;同常规无线网相比,无需架设天线,而且免去无线电频率资源审批手续,为广大用户提供接入便利[1,2]。

在移动通信公司的GPRS平台上构建远程监控系统,实现水文水生态监控点的数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心,从而达到对现场监测设备的统一监控和分布式管理。通过GPRS 的无线数据传输,具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。

2 系统设计

基于GPRS 技术设计的水文水生态数据信息的采集传输系统组成如图1所示。系统主要由远程监控中心、GPRS无线通信网络和多种数据(如流速、水位、水质、雨量等)信号检测器等组成。系统将采集的数据经通信处理程序后,发送到GPRS调制解调器,GPRS接收到数据后对数据进行解包,取出必要的信息后重新对数据进行封装,再发送到GPRS网中。由于GPRS网和互联网都是基于IP协议的,并且相互连接,因此,水文监控中心只要通过任意方式上网,即可将水文数据信息传到监控中心;监控中心的查询命令和控制命令通过互联网和GPRS网传到GPRS模块,最终将命令下达给检测器微处理器。

2.1 检测器设计

接入系统的检测器是由流速流量检测器,雨量检测器,水质检测器,水位检测器等组成,系统硬件主要由数据采集、信号调理电路,P89V51RD2微控制器,GPRS模块等组成。软件主要有信号采集处理模块,通信模块、参数设定及数据显示模块等组成。

涉及的检测器种类较多,但其结构原理类似,下面以软硬件较为复杂的流速流量检测器为例分析检测器工作原理,图2所示为流速流量检测器组成结构图,其他各检测器可由图示硬件电路裁剪得到。信号调理电路采集旋桨式流速仪的脉冲信号,并经过硬件滤波、抗干扰处理后送到微控制器,微处理器经数字滤波后,进行计算(开方运算、小信号切除、仿真功能、累积速率设置)后得到流速流量数据。

对流速分布不均匀、河道截面不规则、水质相对较差(盐碱度高)的河流进行精确测量,除了采用科学计算方法外,必须设计合理的数据采集电路,保证系统可靠工作,由于检测器置入水中,水电阻对电信号产生影响,直接影响信号转换电路电压、电流的大小。信号调理板中,信号转换电路将传感仪器触点的接通/断开转换为电信号,这部分电路元、器件参数的取值尤为重要。取值的基本原则是:考虑水电阻在内,传感仪器两端的电压在满足与后级光电隔离器件匹配的情况下要尽可能地低,电流信号在小于仪器允许的最大电流限制条件下尽可能地大,这样可以最大限度地抑制由于水电阻变化而引起的电信号的变化,有效地降低干扰信号带来的影响,同时也把电离对仪器造成的损害减至最低水平;由此保证了检测器可在盐碱度较高的水质中测量要求。

2.2 数据的就地存储与无线传输

现场监测数据通过GPRS网络实时传输,同时将数据存储到固态存贮芯片中。水文水生态数据监测系统产生的数据量很大,一般要求定时采集保存,而微处理器内存储空间有限,不能实现数据的大容量长时间保存。系统配置容量相对较大的SPI Flash ROM芯片为主要数据载体,存贮容量4 MB,存贮时间1～2年,固态存储芯片通过SPI串行口进行数据存取,其存取控制命令由微控制器发出。主机发出的指令控制,一个有效指令包括一个字节,4位操作码、4位器件地址以及目的缓冲器或主贮器地址位置。Flash存贮的雨量、水位、水质数据采用时间映射地址技术,将存储时间作为原始数据的地址,有了该时间段就可以读取该时间段内对应的数据。根据时间与地址的唯一对应关系,计算存贮单元的位置,得到可靠的存贮数据结构。雨量、水位、水质数据的存储时间间隔根据《水文自动测报系统技术规范》的基本要求定为5min;流速流量数据由于检测时间的不固定,而单独在Flash内存单元中开辟一个空间来存储,时间间隔、存储时间现场就地设定,或远程指定。

就地存储的数据按照预定时间将数据通过GPRS网络传输到监控中心,形成数据库文件或文本文件。利用时间映射地址的技术,生成下载指令,在遥测站与分中心沟通GPRS链路时下发指令,完成单下载雨量,水位,流速,水质数据或批量数据上传任务,数据下载的时间段由现场本地设定或由远程监控中心指定。GPRS网络故障应急时,或GPRS网络不能覆盖站点时,本地下载数据,通过RTU RS-232接口获取本地存贮器中的数据。本地下载与GPRS传输软件流程图如图3所示。有事件产生时,例如5 min时间到,执行一次固态存贮的操作;或有外部命令到来时,由软件识别并进入本地下载或GPRS远程下载等操作流程。CPU严格按照时间顺序排列锁存数据,以月、日、时、分为索引进行固态存贮。下载时,也是根据上位机的全部时段,或部分时段,按照时间顺序输出数据。

2.3 GPRS无线数据传输网络

GPRS通信部分主要有两个模块:一是将GPRS通信模块接入Internet;二是GPRS通信模块如何与检测器CPU进行数据的传输与通信。

GPRS无线数据网络与Internet网络相连,即把监测点的CPU和监测中心的计算机连接起来,接入Internet业务时用户的IP 地址可以分配公有IP地址或私有IP地址,从节约公有IP 地址角度出发,系统采用私有IP 地址。它的实现方式为:通信模块接入经过服务器RADIUS 授权后,由GGSN分配私有地址,这个私有地址通过NAT转换后接入CMNet。GGSN接入Internet有透明和非透明两种方式。采用透明方式,接入因特网无须进行认证,可由移动用户鉴权替代,这样可加快用户接入速度,减少RADIUS 服务器的投资。

在GPRS通信模块与检测器CPU进行数据的传输与通信部分,在本设计中使用的GPRS DTU模块是Siemens公司的GPRS模块M56,具有很高的可靠性, 很适合在便携分布移动终端中作为无线通讯模块。并且内嵌了TCP/IP 协议栈, 省去了系统的TCP/IP处理时间,使用AT命令对模块实现控制。

2.4 监控中心

系统最高层为中央监控中心,主要包括服务器、监控计算机等设备。监控中心服务器申请配置固定IP 地址,采用移动通信公司提供的DDN专线,与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽,当信息采集点数量增加,中心不需要扩容即可满足需求。服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行认证,后传送到监控中心计算机主机,通过系统软件对数据进行还原显示,并进行数据处理[5,6]。

远程监控中心负责接受并保存现场监测数据,并通过它下达对各监测点进行控制的控制参数和控制命令。由于控制中心接入Internet,需要取得公网IP地址并作为UDP服务器运行在监听状态。接收到的数据保到数据库服务器中,由此可自动生成符合水文、环保、水生态研究部门要求的文件格式,通过配备具有人工智能的系统分析软件,结合记录的气象相关数据和其他水文情数据和专家知识库,对汛情,农业灌溉用水,水生生态环境水质进行分析和预测。例如,根据河流流量变化的历史记录,分析汛情情况,及时采取措施进行疏导和调度;根据农业灌溉用水的历史记录,合理调度灌溉用水等。

3 软件设计

系统程序设计采用模块化编程,结构清晰,易于调试和修改。主要包括检测器信号采集处理模块、GPRS无线模块,上位机软件模块等。

4 结 语

本方案设计的基于GPRS的无线水文水生态监测系统,成本低,体积小、稳定性高、抗干扰能力强,提高了测量精度和实时性。在有线传输实现方案不宜实施的情况下,采用GPRS通信加快项目的实施步伐,提高了数据传输实时性,改善了系统性能,实践中取得了良好的效果。本系统可以应用于环保,水文监测,水生生态境研究,水产养殖等领域,同时可为水信息科学研究提供支持。

参考文献

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[2]Thomas D,Niederberger,Ron S.Roni mus,Hugh W.Morgan.The microbial ecology of a high-temperature spring situated inRotorua,NewZealand[J].Microbiological Research,2008,163(5):594-603.

[3]梁岚珍,陈志军,南新元.流速仪信号计算机采集系统的设计[J].自动化仪表,2002,23(9):38-41.

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[5]吴秋兰,梁勇,张承明.GPRS技术在闸门远程监控系统中的应用[J].中国农村水利水电,2007,(1):99-100.

水文监测预警系统论文 篇9

水文信息是衡量水资源的重要指标，其中地下水位的变化与地下水的开采量和地面沉降有着密切的关系，对控制地面沉降具有重要的意义。传统的水文监测主要依靠人工、半人工的监测手段，造成了工作量大、效率低、数据处理繁杂易错、信息传输时效性差等问题，既不适应信息化的发展，又不能满足现代化管理的需要。而且劳动强度也很大，测量精度无法保障，尤其是监测一些地理位置比较偏远或分散的监测点，工作难度更大。为了合理利用水资源，充分了解各个流域水资源的状况，实现水文信息的自动化监测及远程管理，合理利用计算机技术、高精度的测量仪器、公众通信平台等工具，对实现水文信息的远程实时同步动态监测有重要意义。

随着无线通信技术的发展，我国信息化进程不断推进，各行各业对信息化要求也越来越高，在对信息化的认识上，从先前单纯的数字化提升到数字化与网络化、无线化相统一的高度。相对于目前信息化的要求，原有的有线系统虽然基本完成了数字化与网络化，但其布线复杂、维护成本高使得网络节点不能大范围地普及推广，这对信息化的深入和发展造成了很大的限制[1]。因此，信息化对无线数据传输技术的需求不断增大。如今移动网络覆盖范围广，它所提供的各项数据业务使许多智能设备、仪表实现了无线数据的远程传输。GPRS即通用系统无线业务可靠性高，且收费相对低廉。此外基于GPRS的系统，可以有效简化监测系统的地面设施。所以利用GPRS作为通信媒介是实现水文信息动态监测系统的一个有效途径[2]。

实现对水文信息的大面积自动监测需解决两个问题：

(1)如何在恶劣环境下准确测得水位信息;

(2)找到一种既能应用于人烟稀少的偏僻地区，又能在人口密集、建筑条件复杂的城市进行数据远程、实时通信，且耗资少，便于推广并进行计算机网络化管理的数据通信手段。

基于GPRS网络水文信息无线远程监测系统可实现自动化监测，可大大提高地下水动态监测的水平和质量，为科学、合理开发利用水资源，保护生态环境奠定扎实的基础。通过系统的应用，为城市可持续发展和减灾防灾工作提供了必要的决策支持和多元化服务。

1 系统的总体结构及工作过程

该系统利用GPRS通信方式，以基于嵌入式概念的单片机控制技术和GPRS无线模块的通信为核心，经数据采集、处理，传至监测中心用户终端，实现水位的实时动态监测。系统分为智能信息采集终端、信息综合服务器和用户终端三个部分。

系统总体结构框图如图1所示。

图1中的智能信息采集终端由单片机、GPRS无线模块、传感器、变送器等部分组成，主要负责采集水位信息，并将其发送至信息综合服务器;信息综合服务器主要分为数据接收和发送、控制管理、终端处理三个模块，用来对数据进行接收、处理、存储和显示;用户终端包括计算机用户终端和GPRS手机用户终端两种。使用计算机终端的用户需在计算机上安装终端应用程序，然后可上网查阅存放在信息综合服务器中的详细水位资料;手机用户在获得授权后，可通过手机得到实时的水文信息[3]。

系统的工作过程如下：信息采集终端采集现场水位数据，利用传感器和变送器将数据转换成标准信号，再经由模数转换器(A/D)转成数字信号，通过单片机的主控程序和发送数据子程序将采集到的数据经GPRS调制解调器(GPRS Modem)以短消息的方式发送出去。信息综合服务器接收到采集终端传来的由数据编码的短消息后，处理得到水位高程及相关信息，并将其存入数据库方便用户查阅。一旦用户有需要，便可启动收发模块，数据库中水位信息及相关信息将会发送到用户终端[4]。

系统的基本功能如下：

(1)定时自动采集水位数据并存储;

(2)人工录入基础数据及相关数据的编辑与修改;

(3)对所采集数据进行统计分析并制表绘图;

(4)利用计算机及专用软件，通过GPRS系统提供的手机短信功能对观测子站直接进行设置、调试和监测;

(5)能进行数据远程传输。

2 智能信息采集终端的设计

2.1 智能信息采集终端硬件

智能信息采集终端硬件主要由液位变送器、温度变送器、连接电缆和水文信息智能监测仪等构成，如图2所示。设计采用防腐性投入式液位变送器和铂电阻温度变送器。变送器前端采用不锈钢外壳用来防止观测井内水中杂质的干扰。连接电缆是指变送器与水文信息智能监测仪之间连接的电缆。由于液位测量时采用压力比较形式，故连接电缆采用中心有通气导管的专用电缆。水文信息智能监测仪以单片机为核心，配合模数转换、时钟芯片、数据存储、数据显示、后备电源等部分。

观测子站工作原理如下：利用分散设置在观测点的液位、温度变送器将测量得到液位、温度变量转换为可传送的标准化输出信号。系统采用4～20 mA电流信号传输方式将信号送入信息采集终端模数转换部分将模拟信号转成数字信号，以减少信号的衰减和接线的复杂性，再经单片机将转换后的数字信号进行分析处理。数据存储部分使用大容量存储芯片存储处理后的数据。日历时钟具有实时时钟计数功能还能为监测仪提供准确的日期及时钟信号。数据显示部分现场显示出实时监测数据。最后经由数据通信模块利用其内置的调制解调器，实现现场监测仪与各级水务部门中心监测站的计算机之间的数据交换。后备电源部分能在市电无法正常提供的时候保证监测仪的正常使用，且后备电源能与市电自动切换。

2.2 智能信息采集终端软件

滤波能将信号中特定波段频率滤除，是抑制和防止干扰的一项重要措施，基于数字滤波具有精度高、可靠性强、可程控改变特性和便于集成等优点考虑。本系统利用程序用数字滤波来提高水位采样信号的真实度。测量水位时，江河、湖泊和水库等的波浪冲击可能引起采样信号产生瞬时、幅值较大的脉冲干扰，而一旦在采样时刻出现这种干扰，系统就无法正常工作，所以对采样数据进行滤波十分必要。智能信息采集终端采用中值滤波法，即从采样窗口取出奇数个数据进行排序，用排序后的中值取代要处理的数据。系统软件的程序中安排了“冗余指令”可在PC因干扰出错，程序脱离正常轨道，出现“乱飞”时使程序迅速进入正轨，还安排了“软件陷阱”可在乱飞程序进入非程序区或表格区无法用冗余指令使程序入轨时发挥作用。数据采集分机软件包括主程序和数据传送子程序[5]。数据传送子程序流程如图3所示。

智能信息采集终端软件，使用C++语言编写，利用面向对象程序设计的编程架构，以构件的形式搭建应用软件的主要功能部件，以提高系统的可视性，也便于数据汇总和数据交换。利用Microsoft Access数据库保存及处理数据，提高系统的可靠性和运行效率[6]。

3 信息综合服务器程序的设计

水文远程监测网络系统主要由中心监测站和现场观测子站组成，分为两级联网。由三个环节构成：现场数据采集与存储、远程数据传输、数据分析与数据库管理，如图4所示。水文信息遥测管理系统使用C++语言编写，完成了由上到下的模块式总体设计。系统集合了水位信息的实时采集、预处理、数据存储及管理功能，构成了一个一体化的综合信息平台。通过无线远程传输技术，实时获取监测点的水资源信息，按照日、月、年，分不同时段将数据存入数据库，并绘制曲线(见图5)与直方图对比分析数据，最终将结果显示给用户，并能依照用户需求自动生成报表。上位机软件管理系统功能主要由信息综合管理模块、实时远程监测模块、水资源决策支持系统、输出模块及其他辅助功能组构成[4]。

3.1 实时远程监测模块

实时远程监测系统采用无线数据传输技术和串口通信技术采集数据信息，能随时监控监测点的运行情况，实时采集水位、水温数据。监测点的水位、水温传感器将水位、水温这两个物理量信息转换成模拟电信号传输至测报仪，经A/D将模拟信号转换成数字信号进行数据处理，并储存。需要水资源信息时，用户终端可以依据指定的通信协议将数据送至与之相连的Modem即调制解调器，再利用GPRS网络将数据以短信形式发出。监测中心的Modem收到短信后，经串口将收到的数据传至与之相连的上位PC机。当监测中心需要采集实时数据时，可以经由遥测管理系统的实时数据采集模块向监测站发送信息。

3.2 水资源决策支持系统

该系统采用信息融合技术对多个传感器的观测信息进行分析、综合处理，根据采集到的信息，在水资源数据库中查找并计算出每个测点每个年月水位的最大值、最小值、平均值等数据建立模型，结合当时的水环境情况、区域发展的现状、总体规划的要求，结合模型对数据进行综合处理和全面分析。

3.3 输出模块

在此部分用户可将数据导入到Excel或Word中进行查阅或做进一步处理，根据各自需求的格式自动生成电子报表，有一日报、三日报和五日报三种，并可通过打印机打印出来。

4 系统的功能扩展及创新点

目前该系统只用来监测水位，但其监测终端提供了多路模拟量输入接口，可实现多路信号的同时接入。即在监测水位的同时，对水温、流速等进行测量。系统能够实现数据的远程传输，同时不受环境条件的限制，不但能用于水位的远程监测，还能对水库堤坝、江河水渠、蓄水池等的水位进行远程监测。系统符合监测领域中GPRS技术、嵌入式系统技术相互结合的发展趋势，使用方便，结构简单，操作容易，应用前景广。

5 结语

随着信息化进程，水文信息监测系统趋向网络化科技化发展，要求水文信息的获取更加精准及时，水文观测项目和内容也不断增加，对观测手段和方法及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求。本文设计的基于GPRS的水文信息无线远程监测系统，基于GPRS网络(在现有的GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现)，利用短消息方式，进行单片机模块开发的远程数据采集系统。将远距离采集数据与GPRS无线数据传输技术相结合，改变了以往有线的局限，能够实现水文站的无人值守功能，改变以往人工监测造成的低准确性。系统的结构简单，易于扩展，网络覆盖广，不受地理位置限制，通信费用低，数据实时在线，可广泛用于地质，水文等领域，能应用于交通不便、没有电力的偏远地区，具有较高的应用与推广价值。

摘要：研究设计了一种基于单片机与GPRS网络的水文信息远程监测管理系统,利用GPRS网络的短消息业务来完成水位、温度等参数的无线、远程和实时传输,实现测量结果的计算机管理,测量精度高。经过实际使用证明,系统具有较高的稳定性与实用性,从而为科学开发和合理利用地下水资源、有效地预防地面沉降及地裂缝的发展和政府决策提供了科学依据。

关键词：水文信息,遥测系统,GPRS,嵌入式系统

参考文献

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[2]史素美,李战明.嵌入式远程测控系统在GSM/GPRS网络基础上的研究[D].兰州:兰州理工大学,2006.

[3]靳孝峰,毋玉芝,董栋.基于GSM网络的智能遥测水位系统[J].通信技术,2009(7):122-124.

[4]张玉杰,葛金娟.地下水资源遥测管理系统设计[J].计算机测量与控制,2010(12):2869-2871.

[5]靳孝峰,张艳.水位遥测系统的研制[J].人民黄河,2010(4):23-25.

水文监测预警系统论文 篇10

1 水文监测自动化技术的应用和发展

1.1 水文监测的范围与内容:

水文监测是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。监测范围:江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数。监测内容:水位、流量、流速、降雨 (雪) 、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。

1.2 人工监测技术存在的问题:

从水文传统的人工监测技术分析来看, 主要存在以下问题:1.2.1记录方式以模拟方式为主, 就是数字方式记录的也很难方便的输入计算机处理;1.2.2据处理基本靠人工处理判断, 费时易错;1.2.3水文信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差, 无法适应现代水文的需求。因此, 要用自动化技术促进水文监测自动化的发展。

1.3 水位的采集和传输。

用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等。这些传感器可以直接接到RTU上, 自动监测水位参数。地下水位的监测与地表水相同。目前, 水文监测站与各采集点之间的数据通信主要采用手工抄录或PSTN电话线传输。采用电话线传输数据时, 由于每次拨号都需要等待, 速度慢, 而且费用也较高。同时, 由于各监控点分布范围广、数量多、距离远, 个别点还地处偏僻, 因此需申请很多电话线, 而且有些监控点有线线路难以到达。GPRS具有速度快、使用费用低的特点, 其传输速度可达171.2kb/s。与有线通讯方式相比, 采用GPRS无线通信方式则显得非常灵活, 它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低投, 维护简单、性价比高等优点因此, 目前正考虑采用GPRS无线传输方式解决污染源监测数据的实时传输问题。

2 GPRS技术简介及其在水情信息传输中的可行性

GPRS是通用分组无线业务 (General Packet Radio Service) 的英文简称, 是在现有GSM系统上发展起来的一种新的承载业务, 目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构, 这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此, 现有的基站子系统从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据, 而不需要利用电路交换模式的网络资源, 从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输, 也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS采用分组交换技术, 每个用户可同时占用多个无线信道, 同一无线信道又可以由多个用户共享, 资源得到了有效利用, GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s, 实际应用带宽大约为20~60Kbit/s, 在此信道上提供TCP/IP连接, 可以用于Internet连接、数据传输等应用。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收, 用户永远在线且按流量计费, 大大降低了通信成本。在防汛决策系统中, 水情信息的数据传输量不大, 但测点所处地理位置偏僻, 需要进行频繁、定期的数据传输以保证用户能够及时掌握最新的水情、雨情, 从而作出正确的决策, GPRS技术刚好适用于测点多, 地理位置偏, 频繁少量的数据传输, 是实现防汛决策系统的一种理想通信方式。

3 GPRS水文监控系统特点

3.1 可靠性高。

与SMS短信息方式相比, GPRS避免了数据包丢失的现象, 保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输, 互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制, 并具备极强的抗干扰性能, 完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

3.2 实时性强。

GPRS具有实时在线的特性, 数据传输时延小, 并支持多点同时传输, 因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速, 实时地进行双向通信, 很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右, 完全能满足系统数据传输速率 (≥10Kbps) 的需求。

3.3 监控范围广。

GPRS网络已经实现全国范围内覆盖, 并且扩容无限制, 接入地点无限制, 能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水文信息采集点数量众多, 分布在全省范围内, 部分水文信息采集点位于偏僻地区, 而且地理位置分散。因此采用GPRS网络是其理想的选择。

3.4 系统建设成本低。

由于采用GPRS公网平台, 无需建设网络, 只需安装设备就即可, 建设成本低;也免去了网络维护费用。

3.5 系统运营成本低。

采用GPRS公网通信, 全国范围内均按统一费率计费, 省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费, (1分-3分/1K字节) , 也可以按包月不限流量收费, 从而实现了系统的低成本通信。

3.6 可对各监测点仪器设备进行远程控制。

通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制, 如:时间校正、状态报告、开关等控制功能, 并可进行系统远程在线升级。

3.7 系统的传输容量, 扩容性能好。

水文监测中心要和每一个水文信息采集点实现实时连接。由于水文信息采集点数量众多, 系统要求能满足突发性数据传输的需要, 而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要;由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构, 具备良好的扩展性能, 一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。

3.8 GPRS传输功耗小, 适合野外供电环境。

虽然与远在千里的数据中心进行双向通信, GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可, 其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右, 比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

4 GPRS水文监控系统的应用

各水文监测点使用ZSD3120 GPRS DTU透明数据传输终端, 通过移动GPRS网络与监控中心相连。各水文监测点的GPRS DTU使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡, 同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联, 以便识别和维护处理。

4.1 水文信息监测点必须使用移动统一的APN卡, 用户使用本卡只能用于与水文站数据中心通信。

4.2 终端设备使用GPRS移动数据通信终端。

4.3 用户登记:符合省级水文局的规定。

5 安全措施

由于水文数据采集系统的特殊性, 本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环, 网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行, 即使出现硬件和软件故障, 系统也不能中断运行。

数据中心可通过公网接入, 或者到移动专网接入, 采用公网接入方式成本比较低, 企业不用租用专线, 而使用数据专线接入时, GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护, 安全性比较高, 可充分保障速度和网络服务质量。

结束语

采用GPRS构建水文数据采集系统, 不仅能很好地满足水文信息采集的需求, 而且, 做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户, 随着用户数量的增加, 移动通信公司的营收也随之增加, 调动了运营商的积极性, 符合网络建设和网络应用同步发展的要求。

参考文献

水文监测预警系统论文 篇11

1 基础

1951年, M.J.沃斯列夫在进行水文地质试验时, 首次使用冲击试验技术, 同时也开发出了相对应的数学模式。在水文地质试验过程中, 冲击试验的中心思想是:在某一特定区域内的水位相对平稳以后, 迅速的向里注入或者向外抽取定额的水量。然后对区域的内水位的恢复情况进行仔细观察, 并根据观察得到的一些数据进行分析处理, 然后总结出这一区域内水文地质参数。

2 水文地质参数的自动监测处理系统的研制

2.1 系统的组成

水文地质参数自动监测处理系统的作用可以主要分为两个方面, 一是通过科学的方法, 对传统水文试验数据进行处理、分析, 二是用选择新的试验方式代替传统的水文试验, 即冲击试验。

在传统的水文试验过程中, 对非平稳性水流的试验数据处理是一个极其繁杂的过程, 而且受技术和方法的限制, 得出的结论, 准确度并不高。但是在自动监测处理系统中, 设计者根据平稳性水流试验和非平稳性水流试验的特点, 建立了相对科学、系统的计算方法。在系统中, 可以通过曲线参照对比法、内插法、比对法等计算方式对平稳性水流和非平稳性水流的试验数据进行科学、快速的分析和处理。

自动监测处理系统是由数据监测系统和后处理系统组合而成的。其中数据监测系统是由搅动水文设备、钻孔探头、数据传送线、数据统计程序等组成的。而在后处理系统的组成部分中, 不包含硬件设备。在水文试验的过程中, 两个系统可以分开独立展开工作。也就说, 在水文试验的过程中得出的试验数据可以由监测系统进行单独的处理和分析, 而后处理系统也能通过其他试验方法获取所需的试验数据。

2.2 数据监测系统

2.2.1 水位搅动设备

搅动设备作为冲击试验中的专业配置设备, 它的主要作用就是能让特定区域的的水位量在短时内发生变化。在这个环节中, 硬聚氯乙烯管是最经常使用的。在使用时, 要将流砂填入内管道内部, 并将硬聚氯乙烯管两端端口封闭起来。这种管道有个明显的缺点就不易携带。在试验过程中, 为了让管道内的水位量发生明显的变化, 必要要选择体积大的硬聚氯乙烯管。尤其是在试验过程中, 碰到渗透性比较强的地层, 则会选择使用更大体积的管道。在试验过程中, 必要将管道内部填入流砂, 管道的重量势必会加重, 这样就导致管道携带起来很不方便。在试验过程中, 可选择使用提桶, 提桶内部装有钢珠, 这就省去往桶内填塞流砂的步骤, 而且下端镂空易于进水。提桶内部呈节状, 能随意调整提桶的长度, 而且提桶体积小, 重量轻, 易于携带。在试验过程中, 为了确保提桶与钻孔之间相吻合, 在将提桶放入到钻孔内时, 还应放入一条电缆, 直接大约4mm即可。同时, 在将提桶从孔内提出的过程中, 为了不会造成对孔内电缆产生负面影响。桶的直径必须在69mm以下。而且为了确保电缆不会在桶内遭到破坏, 桶的两端在转角的地方应打磨变成半圆形, 以防止提桶在上提过程中, 会对电缆损坏。

2.2.2 试验数据的整理与收集程序

在水文试验过程中, 数据的传输量、测量系数之间的关系大都不成线性关系, 所以这就要求我们要对这些数据之间进行一个科学、合理的处理。处理方法一般可分为两种, 一种是硬件处理法, 另一种是软件处理法。数据监测系统一般是使用软件处理方法对这些问题进行处理。在水文试验开始之前, 通过使用专业的设备, 在特定的区域内, 从水面到水泵间的区域进行标注。每隔一米标注一次。直至水泵底端。然在在管道口周围将电缆定住, 以防止在试验过程中, 传感器发生位置上的变化。

监测系统能够在无人操控、干涉的前提下, 在水文试验过程中, 对特点区域内的水位变化进行高效、全方位和准确的监控。在试验过程中, 如果不能掌握好将提桶提上水面的准确时间, 那可以在整个试验开始之前就对对该区域的内的水位量进行一个详细的记录, 并以坐标的形式将区域内水位地变化呈现出来。等试验完成后, 再从已经得出的试验数据中, 选择计算时所需要数据。对那些在试验过程中, 水位量变化频繁的区域, 可以缩短记录时间的间隔。在数据存储这方面。监测系统有很大的存储量, 可以同时保存数十万组的试验数据。相比较水力传导性强的地层而言, 那些渗透性比较弱地层需要存储更多的试验数据。

2.2.3 后处理系统

在后处理系统采用专业软件编写程序, 程序中包含了试验数据分析以及生产报表等两个项目。将这些软件安装在电脑等高科技设备上, 通过对现场试验数据进行筛选和分析, 选择计算时所需要的试验数据, 利用专业的计算方式来计算该区域内的水文地质指数。并将这些数据以及结论整理出来, 生产试验报表。

在后处理系统中可以分为冲击试验模块、定性水流分析模块和非定性水流分模块等三个模块。系统中可以将应用界面划分成几个部分:计算方法选择区域、数据信息区域、侧栏区域, 在测栏区域的设计上, 选侧自动设计, 同时建立一个相对应的目录、数据的录入以及生产报表等其他一些功能。在计算方法选择区域上, 实现定性和非稳定性水流和冲击试验计算方法以及一些特别数据的输入。而在数据信息区域则主要是实现对试验数据进行一些特定的处理和分析, 比如搜索、选取等。

在冲击试验的过程中, 在提桶提出水面之前, 就应开始对区域的水位变化进行详细记录, 直至这次试验结束。试验完成后, 从收集整理的试验数据中, 选择一些计算时所需要的数据, 其他的, 可以剔除。

3 结语

水文地质参数自动监测处理系统的研制与应用在减少水文试验次数、降低工作人员的劳动强度、节约试验成本以及提高试验效率等方面都起到了重要作用。这就要求我们要切实的做好水文地质参数监测处理系统的研究与应用工作。

参考文献

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