水文測(cè)驗(yàn)中智能測(cè)控技術(shù)研究

嚴(yán) 華 蔣鴻雁

（四川省內(nèi)江水文水資源勘測(cè)局，四川 內(nèi)江 641110）

水文測(cè)驗(yàn)中智能測(cè)控技術(shù)研究

嚴(yán) 華 蔣鴻雁

（四川省內(nèi)江水文水資源勘測(cè)局，四川 內(nèi)江 641110）

最近幾年我國(guó)經(jīng)常發(fā)生洪水災(zāi)害，水災(zāi)極大的破壞了我國(guó)國(guó)土資源和水利設(shè)施，同時(shí)嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活，嚴(yán)重的給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅。所以，我國(guó)要加大水文檢測(cè)工作力度，開(kāi)發(fā)完善的智能檢測(cè)系統(tǒng)，掌握水文特征避免水災(zāi)的發(fā)生。實(shí)踐證明，智能測(cè)控系統(tǒng)可以突破我國(guó)水文監(jiān)測(cè)中的障礙和困難，提高了水文檢測(cè)的真實(shí)性。本文介紹了在水文測(cè)驗(yàn)中應(yīng)用智能測(cè)控技術(shù)的必要性，論述了水文智能測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

水文測(cè)驗(yàn)；智能測(cè)控技術(shù)；必要性；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我國(guó)水文部門(mén)的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容就是水文檢測(cè)，水文檢測(cè)對(duì)于水利工作有重要意義，在水利規(guī)劃、防洪抗旱、水利工程設(shè)計(jì)方面都有重要價(jià)值。我國(guó)水利工作開(kāi)展至今，為水利資源開(kāi)發(fā)保護(hù)和管理提供了可靠數(shù)據(jù)，但是水文檢測(cè)工作還存在一些問(wèn)題，最近幾年我國(guó)水災(zāi)頻發(fā)、水資源缺乏問(wèn)題凸顯，所以要進(jìn)一步提高水文檢測(cè)的效率，確保我國(guó)社會(huì)公眾利益。文中從水文檢測(cè)中使用智能測(cè)控技術(shù)的必要性切入，對(duì)于水文智能測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 水文檢測(cè)中使用智能測(cè)控技術(shù)的必要性

1.1 智能測(cè)控技術(shù)概述

所謂智能測(cè)控技術(shù)就是依托計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)和測(cè)量設(shè)備等技術(shù)手段，測(cè)控人員有計(jì)劃有組織的檢測(cè)規(guī)定流域內(nèi)的水文情況，以便在一定時(shí)間內(nèi)全面了解掌握指定流域的水文信息，對(duì)收集的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，全面了解流域內(nèi)水文情況?，F(xiàn)階段，我國(guó)水文測(cè)控系統(tǒng)有手動(dòng)與自動(dòng)兩類。手動(dòng)的智能測(cè)控多應(yīng)用在自動(dòng)系統(tǒng)的管理方面，配合自動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行它難以完成的任務(wù)；或者是整理分析自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的成果，以便全面收集掌握水文檢測(cè)工作的數(shù)據(jù)。自動(dòng)智能測(cè)控系統(tǒng)以各種專業(yè)設(shè)備和智能系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)控觀察指定流域的水文情況，按時(shí)獲得指定流域的水文信息。

1.2 水文檢測(cè)應(yīng)用智能測(cè)控系統(tǒng)的必要性

1.2.1 傳統(tǒng)檢測(cè)模式無(wú)法滿足需求

水文檢測(cè)就是在一定時(shí)間段內(nèi)對(duì)特定流域的水文信息進(jìn)行收集和整理，這些水文信息是我國(guó)水力資源規(guī)劃以及防澇抗旱工作的重要參考數(shù)據(jù)，并且也作為水利工程建設(shè)和管理工作的依據(jù)，所以水文檢測(cè)對(duì)我國(guó)水利工作有著重要的意義。因此，檢測(cè)人員應(yīng)該保持我國(guó)水文檢測(cè)工作的效率和質(zhì)量，從而為我國(guó)國(guó)土資源和水利開(kāi)發(fā)打好基礎(chǔ)。然而，進(jìn)入新世紀(jì)受到各種人為因素影響，加上我國(guó)水利工程建設(shè)發(fā)展需要，國(guó)家對(duì)于水利檢測(cè)工作提出了更高的要求，我國(guó)傳統(tǒng)模式的人工水文檢測(cè)和分析已經(jīng)不能滿足新時(shí)期水文檢測(cè)工作的需要。另外，傳統(tǒng)人工水文檢測(cè)所獲信息不夠全面，水文數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性欠佳，這些問(wèn)題都阻礙著我國(guó)水利工作的開(kāi)展。因此，通過(guò)只能測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行水文檢測(cè)是時(shí)代發(fā)展的要求。

1.2.2 水文檢測(cè)工作面臨新的挑戰(zhàn)

隨著社會(huì)的發(fā)展我國(guó)人口數(shù)量不斷增加，給我國(guó)水文檢測(cè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。我國(guó)多個(gè)大規(guī)模水利工程設(shè)計(jì)實(shí)施，比如南水北調(diào)、圍湖造田和防洪抗旱工程的實(shí)施，都給我國(guó)水文檢測(cè)工作提出了新的要求。為了給這些水利規(guī)劃和建設(shè)提供參考依據(jù)，水文部門(mén)必須重新摸索河道，檢測(cè)各流域水文數(shù)據(jù)，所以面臨繁重的檢測(cè)工作，而傳統(tǒng)人工檢測(cè)無(wú)法完成任務(wù)，必須依靠高科技手段進(jìn)行高效率的智能檢測(cè)才能順利完成。

1.2.3 科技的發(fā)展為智能測(cè)控的應(yīng)用提供了條件

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用在生產(chǎn)中，這為水文智能測(cè)控提供了技術(shù)條件。固態(tài)存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等科技在水文工作中普遍應(yīng)用開(kāi)來(lái)，利用這些先進(jìn)科技水文工作取得了更好的成績(jī)，檢測(cè)數(shù)據(jù)更加的真實(shí)、客觀、全面，極大的提升了我國(guó)水文檢測(cè)工作的質(zhì)量。

2 水文檢測(cè)工作中智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在利用智能測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行水文檢測(cè)工作時(shí)，必須整合軟件和硬件兩方面資源，實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保水文智能檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。本文從軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面探討智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.1 智能測(cè)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在智能測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保測(cè)控系統(tǒng)的有效性，要做好報(bào)表和硬件設(shè)備的程序設(shè)定，提供科學(xué)規(guī)范的約束，確保水文檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。

首先，編制報(bào)表程序。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)現(xiàn)在通用的水文檢測(cè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，程序設(shè)計(jì)規(guī)范，努力提高報(bào)表的精確性和可操作性，達(dá)到報(bào)表操作計(jì)算人算都適用的要求，要收集整合利用檢測(cè)數(shù)據(jù)，繪制水利速度和水深的分布圖，并且在程序中加入各項(xiàng)檢測(cè)計(jì)算結(jié)果表輸出功能。

其次，編制硬件系統(tǒng)控制程序。現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)人員可以選擇VB程序編制硬件系統(tǒng)控制程序，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的友好交互和圖形的現(xiàn)實(shí)操作。硬件控制系統(tǒng)程序應(yīng)該包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定和校正、各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控功能等。另外，在硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要貫徹檢測(cè)自動(dòng)化理念，盡量精簡(jiǎn)系統(tǒng)操作程序。

2.2 智能測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行智能測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮岸上、水下兩處的工作特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便可以全面掌握指定流域的水文特征。

2.2.1 岸上智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

岸上硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由電動(dòng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)檢測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)碼設(shè)備組成，需要對(duì)各部分提供的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行全面記錄分析，了解水流速度、泥沙含量等信息，并且要保證系統(tǒng)可以及時(shí)應(yīng)對(duì)死機(jī)、傳輸出錯(cuò)和通訊阻斷問(wèn)題，可以及時(shí)完整的保存檢測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)不同功能要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)可升級(jí)功能，并能有效對(duì)抗雷電以及磁場(chǎng)干擾，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)化性。并且，岸上智能測(cè)控系統(tǒng)要具備自動(dòng)優(yōu)化升級(jí)功能，以滿足工作人員多樣化的水文檢測(cè)需要，確保智能檢測(cè)順利進(jìn)行。

2.2.2 水中智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水下智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并且由計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)傳感器信號(hào)收集和控制，以免在信號(hào)輸送過(guò)程中時(shí)序會(huì)錯(cuò)亂。同時(shí)，計(jì)算機(jī)要借助各種程序軟件確保信號(hào)傳輸工作的獨(dú)立性，避免信號(hào)干擾的情況。另外，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)短波通信、高頻發(fā)射電路引導(dǎo)水下住所搬遷，移植農(nóng)作物，從而還原河流本來(lái)面目，再對(duì)河流進(jìn)行調(diào)查研究制定設(shè)計(jì)方案。

2.2.3 智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

在進(jìn)行智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候還要注意以下問(wèn)題：第一，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要注意考慮工作人員操作習(xí)慣，從而方便系統(tǒng)的操作使用。同時(shí)要安裝信號(hào)指示燈，讓工作人員通過(guò)信號(hào)燈第一時(shí)間了解信息接收情況。第二，要增強(qiáng)智能系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，水文檢測(cè)工作人員習(xí)慣利用鼠標(biāo)進(jìn)行操作，所以要盡量增強(qiáng)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，使系統(tǒng)可以按照設(shè)計(jì)好的參數(shù)進(jìn)行完整測(cè)量，減少負(fù)責(zé)繁瑣的人工操作。第三，在設(shè)計(jì)報(bào)表程序的時(shí)候，要嚴(yán)格遵守行業(yè)規(guī)范，全面考慮人工計(jì)算和系統(tǒng)報(bào)表的特點(diǎn)，從而確保報(bào)表的真實(shí)可靠。

另外，還要做好水文站建配套建設(shè)。我國(guó)很多重要河流附近有大量居民居住，不能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化重點(diǎn)治理?？紤]到一些河流條件復(fù)雜，為了保證檢測(cè)信息的真實(shí)可靠，政府應(yīng)該保證水文站建設(shè)投資，加大水文站數(shù)量，縮小站點(diǎn)距離，加大水文站密度，這樣可以減小不同站點(diǎn)的測(cè)量誤差，準(zhǔn)確反映汛期河流水文狀況。以渭河流域?yàn)槔?，在渭河的重要支流金陵河、黑河支流、赤水河支流、漆水河建立水文站，在渭河這些重要支流增加水文站及時(shí)掌握渭河流域水文情況，從整體上把握渭河汛期水文特征，對(duì)于消弱洪峰有重要的參考價(jià)值。另外，我國(guó)很多地區(qū)水文站年代久遠(yuǎn)，檢測(cè)設(shè)備陳舊，檢測(cè)技術(shù)落后，不利于水文檢測(cè)工作的開(kāi)展。所以政府應(yīng)該加大人力財(cái)力投資，對(duì)既有水文站進(jìn)行修整，提高其安全性能，保證水文檢測(cè)工作順利進(jìn)行；同時(shí)要引進(jìn)現(xiàn)代化設(shè)備代替老舊設(shè)備，從而增強(qiáng)檢測(cè)信息的準(zhǔn)確性和可靠性。

結(jié)語(yǔ)

目前隨著社會(huì)發(fā)展和時(shí)代進(jìn)步，我國(guó)社會(huì)環(huán)境和政策都有一些調(diào)整，這些新形勢(shì)對(duì)于水文檢測(cè)提出了新的要求。面對(duì)水文檢測(cè)工作的新的挑戰(zhàn)和困難，我國(guó)水利部門(mén)必須借助高新技術(shù)，通過(guò)智能檢測(cè)技術(shù)提高水文檢測(cè)質(zhì)量和效率。智能檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用不但保證了水文檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)、客觀，同時(shí)提高了水文檢測(cè)工作的安全性，對(duì)于我國(guó)水資源管理和水利工程建設(shè)具有重要的促進(jìn)作用。

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