兰州水文站自动测报系统的发展

兰州水文站自动测报系统的发展
摘要：应用遥测、通信和计算机技术，完成江河流域降水量、水位、流量和蒸发量等数据的实时采集、报送和处理的水文信息自动测报系统，改变了传统的水文测报模式，提高了水文信息的实时性与可靠性，必将在防汛杭旱的水文工程项目中获得广泛应用。

关键词：自动测报；数据采集；数据传输；数据接收；数据处理
水文测报随着人类经济活动的发展而逐步被认识和发展。

随着防洪、航运、灌溉及水电工程的兴建，水文测报工作的重要性日益被人们认识，经过近百年的发展，水文测报已成为一门比较完整的学科。

随着当代科学技术的发展，水文测报的方法、手段也取得了长足的进步，测报技术水平不断提高，以水文数据自动采集、存储、传输、接收、处理的新型水文测报模式正在逐步取代传统的水文测报模式。

1传统的水文测报模式
传统的水文测报工作主要是定点观测，即在水文站网规划布设的固定站点上进行水文测报工作，观测的项目主要有水位、流量、降水、蒸发、泥沙、水温和气温等。

各项目的主要测验、报汛、整理方式和手段如表1所列。

从表1可以看出，传统的水文测报模式从数据的采集、传输和处理，各个环节方式手段还是比较落后的，大部分项目数据采集都为人工采集，个别项目虽实现了自记也是机械模拟记录，易出现故障。

数据的传输方式依然是以电台、电话或电报为主，传输的准确性、可靠性和时效性难以得到保证。

数据处理仍以人工记载、计算和整理为主，中间环节复杂繁琐，不仅耗时费力，且易出错。

2水文自动测报技术发展现状
水文测报技术的发展与水文仪器的发展紧密相关。

初期，水文测报由于受仪器的限制，只能依靠人工长年驻守在固定站点，用人工测量，自动化程度很低。

近年来，随着科学技术的迅速发展，水文测报仪器的自动化程度也得到了大幅度的提高。

目前在水文各主要观测项目中，国内外已生产出一批具有代表性的水文仪器，如水位观测仪器有气泡式水位计、压力式水位计、雷达水位计和电子水尺等；降水量观测仪器有新型翻斗式雨量计、加热式雨雪量计、称重式雨雪量计和光学雨量计等；蒸发观测仪器有遥测蒸发器等；流量测验仪器有全自动测流缆道、ADCP流速剖面仪和电波流速仪等；泥沙测验仪器有红外测沙仪、振动测沙仪等；水温、气温观测有温度传感器等。

上述各项目观测仪器均为数字记录方式，性能稳定，精度高。

根据要求可以选择适用于不同环境条件、不同水流特点的仪器。

如寒冷结冰的河流，水位观测可以选择气泡式水位计或压力式水位计，固态降水观测可以选用加热式雨雪量计、称重式雨雪量计和光学雨量计。

目前，水位、降水、气温等观测可以实现全天候长期自动采集，在不结冰的地区，蒸发观测也可以实现长期自动采集，流量、泥沙测验可以实现实时自动测验。

随着以通信、计算机为代表的现代信息技术的飞速发展，水文数据的传输、处理方式也发生了根本的变化，以有线网络、短波、超短波、卫星通信为代表的新型数据传输方式正在逐步取代以电话、电台呼叫为主的传输方式。

这些新型传输方式可以实现异地远程自动传输，传输的准确性、可靠性和时效性非常高，为实现水文自动测报提供了强有力的支持。

3水文自动测报系统的建立
应用遥测、通信和计算机技术，完成江河流域水文测验项目数据的实时采集、传输和接收处理的信息系统，称为水文自动测报系统。

按照构成，水文自动测报系统可以分为三大部分，即数据采集系统、传输系统和接收处理系统。

3.1数据采集系统数据采集系统主要由各测验项目采集仪器和数据采集终端组成。

采集仪器承担水文数据的采集任务，采集仪器一般由传感器、记录仪、输出端口和电源组成，具有自动采集、数据记录（存储）和输出的功能。

数据采集终端是数据采集系统的关键设备，它的前端，不仅可以与各测验项目采集仪器直接连接，完成降水、蒸发等自动采集数据的组织和存储，而且设有人工置数接口，接纳流量、含沙量等必须人工参与方可取得的数据；它的后端，可与各种信道通信设备连接。

数据采集终端的主要功能是将各测验项目数据进行组织和存储，即打包处理，通过通信设备向接收中心发送水文数据。

3.2数据传输系统测站各测验项目经数据采集终端打包后，下一步的任务就是将打包数据传送到接收中心，如何传送，就需要传输信道。

目前，可以使用的
传输信道主要有有线信道、短波信道、超短波信道和卫星信道。

采用有线信道，测站只需配备调制解调器，可进入测站计算机通过网络传输，也可直接传输；采用短波、超短波信道，测站需配备电台，架设发射天线；采用卫星信道，测站需配备卫星发射器。

各传输信道各有特点。

采用有线信道优点是不需要购置昂贵的通信设备，不需要申请专门的频道，不需要用户自己维护通信设备；缺点是通信“建立时间”长，通信速率低。

短波数传技术比较成熟，设备简单，主要利用短波被电离层反射，能够传播到数百乃至数千公里远处，但其信号不稳定，衰落严重，电台拥挤，干扰大。

超短波传输数据的特点是干扰小，信号稳定，通信质量高。

但该信道属于可视通信，不适合在山地和高原地区使用，远距离通信需建较多中继站，投资大，管理困难。

利用卫星信道通信，具有覆盖面大，不需要专用中继站、组网灵活、可靠性高，维护简单，建设周期短等优点。

目前世界各国成功用于水文领域的通信卫星主要是地球同步静止卫星，其种类有气象卫星、海视卫星和通信卫星。

3.3接收处理系统选择了一类通信信道后，中心站就要有相应的接收处理系统。

采用有线通信，水文数据经过调制解调器进入计算机；采用短波、超短波通信，中心站需配备接收天线和电台接收器，由接收器进入计算机；采用卫星通信，中心站需配备卫星接收器，由卫星接收器进入计算机。

无论采用哪一种通信方式，中心站计算机还需安装相应的数据处理软件以调出水文数据。

调出的数据只是原始数据，需进行后处理，开发后处理软件。

后处理软件主要有数据库软件、数据查询软件、整编软件及其它应用软件等。

采集系统、传输系统和接收处理系统经过有机的集成，就建立起一套完整的水文自动测报系统。

4结语
目前兰州水文站已实现流量、水位、降水等项目的自动采集、处理，可为水库防洪调度决策提供及时、准确的科学依据。

今后，随着建设的不断进展和水情测报系统的完善，极大地增强了水情数据的监测能力，为领导的决策提供科学依据，为防洪度汛、兴利除害发挥出更大的作用。