现代水文信息技术报告

现代水文信息技术课程报告

正文：

一、水文信息系统的基本结构和功能

拓扑结构图：

各组成部分的功能：

1、水质传感器：负责采集与水质有关的相关数据，如DO、水温、PH、电导

率、ORP、TN、TP、COD

2、水文传感器：负责采集与水文有关的相关数据，如水情数据——降水量、

蒸发量、水位、潮位、地下水位，工情数据——闸位、泵机状态、管道

流量、明渠流量，气象数据——风速、风向、湿度、气温、气压、辐射，

墒情数据——土壤含水量等。

3、遥测RTU：收集由水文、水质传感器采集到的数据，并通过无线遥测链

路将这些数据上传到服务器，以便进行进一步处理的单元。

4、无线遥测链路：水文信息上传至服务器的通道。

5、遥测通讯服务器：接受来自各个遥测点传送过来的数据，并进行初步处

理。

6、C/S客户端服务器：即客户机/服务器，用于面向客户的商业应用。

7、Web服务器：万维网网络服务器，用于查询数据或简单数据操作。

8、数据库服务器：数据分类、存储、处理。

9、其他业务服务器

二、水位传感器的比较

1、浮子式全量机械编码式水位传感器

浮子式水文传感器是利用水的浮力来测量水位的变化，并以格雷码的形式并行输出。误差的来源有：温度变化引起的绳索的伸缩，

它在水位变率大、波涌严重的环境下，具有良好的测量精度和工作稳定性，特别适合于水文站、水库站、闸坝站、遥测站、水电站使用，适用范围广。

2、浮子式全量光电编码式水位传感器

与机械式浮子水文传感器相区别的是其编码方式为光电编码，结构更紧凑，反应更灵敏。

3、压力式水位传感器

压阻式：静水压力对应压阻式压力传感器的电阻变化，变换输出模拟量信号，经过放大和A/D转换后，得到水位值。

振弦式：静水压力对应振弦式压力传感器的钢弦受激谐振频率的变化，变换输出模拟量信号，经过放大和A/D转换后，得到水位值。可用于零下的温度环境。

受干扰的来源有：1）应变片的变形和温度变化，2）通气管的干燥性和畅通性，3）水体介质的d值变化。

它传输的距离远，可用在大型水文勘测、城市供水的等地方。

4、气泡式压力水位传感器

它是将一根上端装有压力传感器和气源的管子插入水中，以恒定流向管子里通入少量空气或惰性气体，压力传感器即可测出管内的气体压力，此值与管子端以上的水头成正比，通过记录系统转化成水位。

误差来源：1）通气管的干燥和畅通性，2）P1,P2测点的陶瓷/硅应变片收

气温、变形漂移影响3）水体介质d值的变化。

5、超声波式水位传感器

通过固定安装在睡眠以上的超声传感器，将一定频率、功率和宽度的电脉冲此女好转换成同频率的声脉冲波，定向朝水面发射，测量反射脉冲与发射脉冲的时间差计算水位值。优点是非接触式，无需建造水位测井。

误差来源：气温、气压、湿度等要素对声速的影响

适用于不方便建测井的地方，如桥下水位测量。

6、激光式水位传感器

通过固定安装在水面以上某高程的激光传感器，将一束激光定向发射向水面，并接受反射脉冲，测量反射脉冲与发射脉冲的时间差计算水位值。优点是非接触式，无需建造水位测井。

误差来源：1）激光头的功率损耗，2）浓雾、细雨吸收，3）水体的透射率变化

7、雷达式水位传感器

通过固定安装在水面以上某高程的雷达传感器，将一束雷达波定向发射向水面，并接受反射脉冲，测量反射脉冲与发射脉冲的时间差计算水位值。优点是非接触式，无需建造水位测井。

误差来源：多径发射，控制波束角＜7°。

三、基于个人研究方向的关于水文信息技术的一些想法

我国“十二五”是加强水利重点薄弱环节建设、加快民生水利发展的关键时期。其中有关于水文基础设施建设的具体要求，即全国水文站要在十二五期间建立水文测报预警系统。对我国来说这是加强水文站水文信息采集的大好机会。本人的导师最近在研究中小河流山洪预警系统建设的可行性——即从水文信息的

采集到预警系统（软件）。该项项目将建立一个基于水文实时信息，结合模型演算提供一个两到三个小时左右的山洪预警，并相应的对泥石流、山体滑坡提供参考。

其中与水文信息有关的就是——水文信息的采集要足够密集、准确，数据的传输一定要及时、可靠，数据的处理要迅速、合理。也就是跟水文信息的三大组成部分都有紧密联系。譬如在水位采集时候，个人觉得浮子式全量光电编码式水位传感器或者雷达式水位传感器比较好，因为他们造价较低，可靠性好，适用范围广，可以为建立较密集而又可靠的水文信息采集站提供可能。又如在提供预警服务上，有Client/Server模式和Server模式。区别在于一个可以充分利用局地的计算机性能，提高模型运算速度和可靠性（在不联网到服务中心情况下也可以预警）；另一个则提高了一些数据保密性（部分DEM数据不可分割、公开），运算准确性（服务中心的在线决策支持）。这些都是尚未成熟的理念，值得好好研究和创新。