物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水文監(jiān)測信息系統(tǒng)中的應用研究

魏小偉 高婷婷 劉鳳國 韓立光 張金亮

【摘要】隨著科學技術(shù)與地理信息采集技術(shù)的快速發(fā)展，水文信息產(chǎn)業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機遇，大大提高了水文信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。近年來，水文信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸趨于成熟，融入了當前先進的物聯(lián)網(wǎng)科學技術(shù)，大大提高了水文監(jiān)測速度、效率與質(zhì)量，為我國水文信息監(jiān)測做出了巨大貢獻。為了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地應用在我國水文監(jiān)測信息系統(tǒng)當中，本文針對當前的水文信息監(jiān)測現(xiàn)狀，結(jié)合當前經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員總結(jié)，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用進行了研究。從水文監(jiān)測信息系統(tǒng)硬件與軟件兩個方面出發(fā)，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水文監(jiān)測信息系統(tǒng)當中的具體構(gòu)架與性能，從而深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應用。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；水文監(jiān)測；信息系統(tǒng)；構(gòu)架；應用；

作為地域遼闊、資源豐富、人口眾多的快速發(fā)展中國家，首先要對本國的地域地貌、氣候信息、地形地質(zhì)、水文特性等有一定的了解，從而錄入我國水文信息系統(tǒng)，方便人員查閱。但是，我國地域遼闊，水文信息分布廣，各個地區(qū)水文信息差異較大，如果采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測、記錄，很難全面掌控、詳細記載，存在很多的漏洞與缺陷。因此，水文監(jiān)測信息系統(tǒng)必須要采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對各個地區(qū)的水文信息進行監(jiān)測，實現(xiàn)全天二十四小時水文信息監(jiān)測，提高水文信息監(jiān)測的精確度與效率。

一、物聯(lián)網(wǎng)介紹

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實際上是將計算機技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合在一起的智能運用，也是當代第三次信息技術(shù)革命的產(chǎn)物，最核心技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)新型技術(shù)體系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體操作與應用：主要是通過紅外感應器、射頻識別、定位系統(tǒng)等傳感設備進行水文信息監(jiān)測、采集、傳輸與匯總，從而實現(xiàn)智能化的信息識別、定位、跟蹤以及監(jiān)測。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用必須建立在感知技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、云計算技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上，通過各個技術(shù)的不同分工處理，識別監(jiān)測事物的各種信息，最終總結(jié)匯總，傳輸控制終端。

2、物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)主要是由感知層、網(wǎng)絡層、應用層三個層次組成，每個層次的功能都不相同，但是必須要三個層次共同工作，才能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對水文信息的監(jiān)測。感知層由其字面意思就可知曉其主要功能是進行感知，也就是通過各種感應設備對水文信息的變化進行監(jiān)測感知；網(wǎng)絡層實際上是信息處理與傳輸，主要作用是將感知層監(jiān)測到的水文信息變化進行處理，并且將最終的匯總結(jié)果傳遞回去；應用層則是一座橋梁，鏈接著用戶與物聯(lián)網(wǎng)，用戶可以通過應用層操作整個物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而滿足用戶的實際需求。

二、水文檢測信息系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

要想深入了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應用，就必須從水文信息監(jiān)測系統(tǒng)的硬件與軟件兩個方面分析。

1、水文監(jiān)測信息系統(tǒng)硬件建設

水文監(jiān)測信息系統(tǒng)硬件建設主要包含水文參數(shù)監(jiān)測的水文參數(shù)終端節(jié)點，水文監(jiān)測過程中協(xié)調(diào)網(wǎng)組與信息處理功能的網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點和實現(xiàn)遠程監(jiān)控的中樞，也就是遠程中心監(jiān)控節(jié)點。

水文參數(shù)終端節(jié)點實際功能是通過各個監(jiān)測、感應設備對所監(jiān)控范圍內(nèi)的水文信息參數(shù)變化進行監(jiān)測，如某地區(qū)河流的水位變化、水質(zhì)、水溫、水的酸堿度等。該節(jié)點能夠?qū)⑺O(jiān)測到的水文參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)男盘枺⑶覍⑵鋫鬏數(shù)椒战K端發(fā)送。

網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點有兩個主要作用，一個是協(xié)調(diào)作用，水文信息監(jiān)測系統(tǒng)當中有物聯(lián)網(wǎng)與子網(wǎng)段，這兩個部分工作必須相協(xié)調(diào)才能夠發(fā)揮水文監(jiān)測系統(tǒng)的作用，所以通過網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點實現(xiàn)了兩者的自協(xié)調(diào)功能；另一個作用為信息處理功能，水文參數(shù)終端將所監(jiān)控范圍內(nèi)的水文信息參數(shù)變化轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制信號之后，會由終端發(fā)送到網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點當中進行初步的水文數(shù)據(jù)處理、分析，并且將分析所得結(jié)果存儲在信息數(shù)據(jù)庫當中。

遠程中心監(jiān)控節(jié)點就是整個監(jiān)測系統(tǒng)的中樞，相當于人體的大腦，指揮著人的整個身體。該節(jié)點最主要的功能是將最終獲得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從而繪制成各種顯示圖，將水文參數(shù)變化直接呈現(xiàn)，用戶可以根據(jù)水文變化操作系統(tǒng)，從而提出一些有效、合理的建議。

2、水文監(jiān)測信息系統(tǒng)軟件集成設計

水文環(huán)境不同于直觀事物，擁有無限的可能性與復雜性，從而使得水文監(jiān)測信息系統(tǒng)的監(jiān)測功能也變得復雜。時代在變化，科技在進步，水文監(jiān)測信息系統(tǒng)也需要不斷更新完善，在設計水文監(jiān)測系統(tǒng)的同時，也需要留有軟件擴展預留接口，方便后期的更新。為了方便后期的維護更新，水文監(jiān)測更新系統(tǒng)必須要保持整個系統(tǒng)功能的一致性，還需要遵循模塊設計原則?，F(xiàn)階段，我國水文監(jiān)測信息系統(tǒng)采用的是穩(wěn)定性較高、源代碼開放性較強的Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)不僅能高效率完成水文監(jiān)測，還為后期的系統(tǒng)開發(fā)留有很大的發(fā)展空間。

水文監(jiān)測系統(tǒng)終端節(jié)點在設計過程中需要充分考慮節(jié)能功能，需要盡可能的降低無用數(shù)據(jù)的傳輸，提高終端節(jié)點的采集、傳輸效率，減少節(jié)點能量消耗。

水文監(jiān)測信息系統(tǒng)遠程監(jiān)控中心界面在設計過程中應該以用戶為中心，充分考慮用戶的實際需求，使得操作界面更加親和友好，方便用戶的操作。因此在設計的過程中可以優(yōu)先考慮B/S構(gòu)架，采用多種耦合方式實現(xiàn)平臺與程序界面的聯(lián)系。

三、結(jié)束語

隨著網(wǎng)路信息技術(shù)與云計算的快速發(fā)展，原有的水文監(jiān)測信息系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足水文信息監(jiān)測的需求，急需采用先進的技術(shù)對水文監(jiān)測信息系統(tǒng)進行完善更新。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)正好符合水文監(jiān)測信息系統(tǒng)的發(fā)展需求，能夠高效率、高精度的采集水文參數(shù)，并且方便用戶的操作控制，具有良好的靈活性與發(fā)展空間，是水文監(jiān)測信息系統(tǒng)發(fā)展的第一選擇。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水文監(jiān)測中的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)水文的全程監(jiān)測功能，能夠及時掌握和掌控水文變化，能夠在最大程度上降低水文災害的發(fā)生與損失，對我國社會主義文明建設具有重要意義。

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