水文监测范文

水文监测篇1

在1997年大江截流中，ADCP、GPS等先进的仪器设备已经开始应用于截流水文监测工作中，并取得了良好的测验成果。为大江截流顺利完成提供了大量准确可靠的水文数据。三峡工程导流明渠截流，其截流落差、流量、及施工强度等指标均远高于大江截流，对截流期水文监测也就提出了更高的要求，在分流比、戗堤头流速、加糙区流速、龙口流速等水文要素测验上，不仅要求测验数据准确，而且要求随截流施工进占随时提供各项实时水文信息。为此，我们建立了全球定位测验系统，利用此系统实现了全天候、快速多断面的动态巡测，满足了截流施工决策对实时水文信息的需求。

2全球定位测验系统

2.1系统组成

全球定位测验系统由DGPS导航定位系统、ADCP测验系统及数据处理远传系统组成。其工作原理为利用DGPS实时差分模式准确测定测船及测线位置，配以

图1全球定位测验系统框图

ADCP走航方式测验断面流量或定点方式测定垂线流速。实现了全天候作业，也克服了传统定位系统不准确，易受天气影响和测验历时长的缺点。

2.2DGPS导航定位系统

GPS定位具有精度高、速度快、全天候、距离远等特点，满足截流水文监测对导航定位的要求。导航定位系统由GPS基准台、GPS流动台、计算机、电台、显示器、电池及导航软件等组成。

明渠截流水文监测区域集中在导流明渠及导流底坝段水域。GPS基准台架设在导流明渠附近的三斗坪水位站，保证基准台信号覆盖整个截流河段。流动台安装于水文监测船上，使用HYPACK导航定位软件将整个截流施工水域形象、分流比断面、戗堤头流速测验位置、龙口流速断面等用CAD技术做成数字导航图。水文监测时，根据监测项目使用DGPS导航系统可准确到达监测部位，完成监测任务。

2.3ADCP测验系统

ADCP（声学多普勒流速剖面仪）是利用声学多普勒效应的基本原理，用声学换能器作传感器，将探头置于水面下一定深度处，测验水文要素，具有测验历时短、测速范围大、不扰动流场等特点。

ADCP的测流原理：该仪器通过按一定规则排列的四个声波换能器，其探头向水体中发射脉冲声波，然后接收来自水体中挟载的浮游生物、泥沙小颗粒等反射体的反射信号，依据反射信号的多普勒频移计算水相对于ADCP的运动速度矢量；利用测底脉冲测量水深及测船相对于地球的速度矢量，取两者矢量差值就是要测量的流速矢量。用航行速度乘以时间可计算出水面宽。有了水深、水面宽和流速，即可计算流量。

其流速测验原理如下式：

式中：V­­——径向速度（mm/s）；

FD­——多普勒频移（NZ）；

FS­——­­ADCP声波频率（KHZ）；

C­——声速（m/s）。

其流量测验原理如下式：

式中：Q­——流量；

n­——L点法向单位矢量，L为横渡河流路径上任意一点；

u­——流量矢量；

z­——水深，积分取水面至水底和此岸至彼岸。

ADCP测验系统由ADCP、计算机、WinRiver软件组成。三峡河段及明渠截流水文监测区域水深流急，一般采用DR300型BBADCP和WH300型WHADCP进行流速流量测验。两款仪器主要性能指标见表1。

表1ADCP主要测量技术指标

型号

频率

(KHZ)

测量范围

测速

(m/s)

测深

(m)

DR300

300

＜10

＜120

WH300

300

＜10

＜200

2.4数据处理远传系统

数据处理远传系统由数据处理计算机、数传电台、数据处理软件及专用数传软件等组成。数据处理计算机与ADCP测验控制计算机用网线联接组成局域网，便于测验数据的传输及共享。

测验断面流量时，可以直接得到流量成果，对流量成果进行合理性检查后即可。而测验垂线流速时，将ADCP测验数据导入数据处理计算机，用WinRivre软件和专用数据计算程序处理为沿垂线水深分布的流速图表。经处理的流速、流量和分流比的资料使用无线数传电台（35W的PacificCrest电台，RADIOTRANS数传软件）传送到水文气象数据处理中心。水文气象数据中心再进行综合性检查确认后，对外公布最后成果。

3全球定位测验系统在明渠截流水文监测中的应用

3.1测验项目及布置情况

在明渠截流水文监测中，全球定位测验系统主要用于分流比、龙口流速分布、流场和戗堤头流速分布等项目的测验工作。共截流河段布置有3条分流比断面、2条龙口流量断面、10条流速断面和16条流速垂线。见图2。

图2三峡工程明渠截流水文监测断面布置图

3.2分流比测验

2002年09月15日，大坝导流底孔开始泄流，分流比测验随即开始进行。全球定位测验系统安装在风云二号测轮上，根据GPS导航图的指引，使用ADCP走航式巡测Q01、Q02、Q03断面流量，测轮以较慢的航速往返测验每断面流量，横渡时尽量保持在规定断面线上，以取得较好的测验精度，取往返流量的平均值作为断面流量。由于3条断面之间相距不超过2km，一次测验历时基本可控制在30min以内，保证了资料的可比性和分流比的精度。测验完成后，随即将测验成果用数传电台发送到水文气象数据处理中心上网。选择的Q01、Q02、Q03断面规则，河床稳定，水流条件较好，受截流施工影响很小，测得的流量精度高，准确的反映了导流底孔分流比的变化情况。

在截流施工的前期，一般每天测验两次。进入高强度的龙口进占期后，测验频度逐渐增加，由每3h一次增加到1h一次，在合拢期达到每30min一次。使用全球定位测验系统，无论是白天还是晚上、天晴还是下雨，测验均能准时、准确的进行，满足了截流施工对分流比变化实时了解的需求。施工管理决策部分利用及时、准确的水文信息，有效的控制和调整施工进度，保证了截流工程顺利进行和实现长江不断航，其经济效益和社会效益巨大。

3.3流速分布测验

截流戗堤头及龙口布置的流速分布断面、流速垂线因戗堤的不断进占而相对移动，因而需准确测定流速分布断面、流速垂线位置展开水文监测。一般使用河道测绘监测的截流戗堤的最新形象，制定标定有流速断面、流速垂线的导航图，使用DGPS导航系统导引测船到达监测部位，启用ADCP测验流速，并记录断面、垂线坐标。监测数据经数据处理软件处理后形成断面流速、垂线流速图表数据，经过现场合格检查后，数传至水文气象数据处理中心上网。每条垂线流速从测验到只需几分钟，真正做到了实时测验、实时。在戗堤头流速分布测验中，测船需要靠近戗堤头，戗堤头处落差大，水流形成跌水，泡漩多，急流区与缓流区交错，过渡带很窄，截流用大块石和四面体不断的翻滚下来，测船在此区域测验操作极为困难，为了测船安全及操作方便，将ADCP改装到船头，使得船长能够方便的控制测船以实现准确定位。实际测验过程中，测船沿戗堤头下游流速较大的水域迎水上行，到达测验位置后相对稳定测船实施项目测验，这种测验方式成功用于下龙口流速分布测验。

3.4下龙口流速分布测验

当下龙口宽缩窄至60m后，风云二号轮载ADCP安装在船头的全球定位测验系统进入下龙口进行最大流速搜索测验工作。测船从下龙口下游中泓沿主流逆水而上，并在下龙口截流戗堤轴线下100m处开始采用动船定位法测验垂线流速分布，测船每上行20m测验一线，直至轴线，测验完成后，保持测船船头向上游的方向，减小动力，使测船沿水流方向慢慢退回到安全水域，完成一个测次的最大流速搜索测验工作。在下一个测验时间再用此法进行，直至测船不能进入下龙口为止，较完整的测到了下龙口的流速分布资料，也为下龙口的截流施工提供了重要的水力学要素。

4结语

综上所述，全球定位测验系统具有测验历时短、精度高、定位准确方便、全天候作业的特点，避免了常规法测船定位难度大、测速历时长等缺点，能够适应不同环境、不同地点的水文测验要求，在水利工程施工及水文巡测中均能发挥较好的作用。此系统在三峡工程明渠截流中的成功应用，开拓性地实现了全天候、连续的水文巡测，特别是动态高频度收集大量实时准确的流速和流量资料，满足了三峡工程水文泥沙监测范围广、要素多、时效急、难度大的要求。

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水文监测篇2

我国有许多监测机构成立较晚，有些机构虽然被批复成立，但人员配置、管理体制等不健全，还有监测人员素质参差不齐，受过专门培训和锻炼的人员又很少，这直接影响到了水利项目的监测成果和质量。因此需要尽快提高这些监测人员的业务素质，尽快培养出技术过硬的监测队伍。

2解决对策

2．1做好前期预测，未雨绸缪

水土保持监测工作是参考上级部门批复水土保持方案中设计的监测内容、监测点位、监测方式、监测手段和监测频次等实施的。因此编制水土保持方案过程中，编制人员要对可能造成的水土流失进行预测，重视水土保持监测的点和时段，以便为监测提供较为准确的定位。水土保持方案中预测时间为施工期和自然恢复期。施工期水土保持监测是为了采取各项必要的水土保持措施，更好地遏制水土流失。自然恢复期水土保持监测是为了通过水土流失防治措施效果的监测，核验水土保持方案取得的保水保土效益，进一步优化水土保持措施，并为主体工程竣工验收提供技术文本。同时开展监测工作之前，监测单位还必须依据现场查勘，编制水土保持实施方案。

2．2进一步完善、改进监测方法

水土保持监测经常采用地面观测和调查监测两种方法。现在已进入电子信息时代，各种功能先进、质量优良的监测工具已经应用到工程建设当中，国外广泛采用的遥感测量技术、航拍技术等均可引进水土保持监测领域，将常规的监测方法与先进的科技监测手段结合起来，有计划、有组织地研发和推广自动化监测仪器设备，逐步实现监测工作的自动化。

2．3强化监测行业管理，提高监测成果质量

省级以上监测机构要从全局调度水土保持监测管理工作，加强资质办理管理;重视监测过程的管理;也得加强水土保持监测技术培训工作;建立水利建设项目水土保持监测成果质量鉴定和认证制度。地方各部门要坚持政企分开，实现监测工作规范化。主管部门不仅要对在建的水利项目进行监督检查，也要负责监测技术水平及能力建设，不仅要进行水土保持监测技术的指导，也要对监测专业的服务质量进行全面彻底的检查。通过招投标形式或者受建设单位委托的有资质的监测单位，应按照国家相关文件规范要求开展项目水土保持监测工作并定期提交监测报告。水行政主管部门作为水土保持监测的监督管理部门，要保证水土保持监测工作的正常开展。

2．4加强观念，驻点监测，确保监测实效

要做好水利建设项目的水土保持监测，必须加强观念，进一步完善、宣传国家有关法律法规文件，建设单位应提高重要性认识，把水土保持监测工作与主体工程放到同一位置上来。其次，加大对在建水利建设项目监督检查的强度和频次，提高监测率。委托的监测机构必须实行驻点监测，建设单位自行监测的工程必须要指定专职人员负责监测。而且整个建设期内必须全程跟踪监测。最后，水土保持专项设施评估验收必须做到严格验收，把好验收关。省级水行政主管部门也应当引起有关部门的高度重视，确保监测实效。

3结语

加强水利建设项目水土保持监测工作，必须预防水土流失，落实水土保持措施，这是贯彻落实水土保持法和全面实施水土保持方案的必要手段，只有做好水土保持方案中的前期预测工作，进一步完善监测方法和评价指标体系，提高认识规范行业化管理，才能提高项目水土保持监测实施率，确保监测实效，从而更进一步推动水土保持监测工作的可持续发展。

水文监测篇3

关键词：水文监测；问题；对策

中图分类号：P332 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-07-0219-1

水是生命之源，在人类的生存和发展中发挥着不可替代的作用，但是当前由水而引发的自然灾害严重威胁人们的生命和财产安全，造成了大量的财产损失和人员伤亡，因此做好水文监测工作成为社会主义现代化建设中的一个重要课题。水文监测工作涉及的范围比较广泛，且需要依靠较高的科学技术手段作为保障，特别是近年来随着水文灾害的不断加剧，对水文监测工作的质量提出了更高的要求。为此，针对当前水文监测中存在的问题，相关部门必须要加强认识，积极采取有效措施加以解决和应对，促进水文监测工作的顺利展开和发展。

1 水文监测工作中的问题

1.1 监测设施设备的测洪能力较低

自从1998年发生特大洪灾以来，我国的水文监测工作取得了一定的发展，用于水文监测的基础设施建设水平有了大幅度的提高，并更新和改造了大型动力测船以及水文缆道等，使得水文监测能力和质量大大提高。但是从整体上来看，水文监测设施设备的测洪能力依然较低，主要表现在以下方面：一是改造之后的测洪能力只是能够测量到设站以来的最大洪水，对于超标洪水的监测远远不够：二是对于一些大洪水或者是特大洪水的监测依然采用的是传统的浮标测洪法，监测质量低下。

1.2 技术手段较为落后

在当前的水文监测中，不少监测站依然是利用测深杆来测量水深，利用流速仪来测量水流速度，利用横式采样器来采取沙样等。这些测量方式在中低水测量中的准确度较高，但是监测大洪水时往往存在着测速和取沙定位困难、精准度较差的问题。并且由于单次测验所耗费的时间较长，劳动强度较大，且所测量的数据无法自动传输给计算机，使得水文监测工作的质量和效率不高。

1.3 水文监测人员的综合素质较低

水文监测工作的好坏在很大程度上取决于水文监测人员的专业水平和自身能力，但是当前很多的水文监测人员综合素质较低，在很大程度上影响和制约了水文监测工作的质量和效率。主要表现为水文监测人员不能与时俱进，在业务技术、思想政治、以及职业道德等方面存在着一定的问题和缺陷，使得水文监测的技术水平受到限制，再加上缺乏足够的责任心和责任感，在实际的工作中存在着晚测、漏测、误测等现象，使得水文监测资料的真实性无法得到保障，对以后的防灾减灾工作产生了不利影响。

1.4 科技成果的推广转化工作不到位

当前我国在水文监测方面所投入的经费不足，导致水文实验研究以及科技成果的推广转化工作比较薄弱，影响了水文监测工作质量的提高。到目前为止，我国的水文工作人员在水平升级、小发明、以及小创造等活动中研发出了一批有较强实用性的科研成果，但是却仅仅局限于研发单位的内部使用，并没有得到广泛推广，无法充分发挥其价值和作用。

2 水文监测问题的对策

2.1 加强水文监测队伍建设

首先，要建立一支高素质高水平的职工队伍，从职称、学历、技能等方面入手，对人才结构进行合理调整，实现人力资源的优化配置，从整体上提高水文监测职工队伍的综合素质。并且要加强对职工的教育和培训工作，提高他们的专业技能和责任意识，以满足水文监测工作的实际需要；同时，还要注重对领导队伍的建设工作，提高领导管理的质量和水平。具体来说就是要加强对领导队伍的思想建设、作风建设、组织建设、以及能力建设等。

2.2 积极引进新技术和新设备

水文监测工作的质量和效率在很大程度上要依赖于监测技术和检测设备，当前水文监测工作中的一个突出问题就是监测技术和检测设备相对落后，已经渐渐无法满足监测工作的实际需要，因此必须要积极引进新技术和新设备。具体来说就是要积极引进包括雷达、卫星等在内的多种遥感和遥测手段，提高水文监测工作的质量和时效，以满足水利工程管理和建设、以及防汛抗旱指挥的需要。同时还要积极引进有关测深、测速、以及取沙等工作的新技术和新设备，有效解决泥沙、流量测验等过程中存在的问题。

2.3 实现规范化、科学化的管理

这就需要聘用进行质量监督管理工作的专业人才，积极健全和完善质量监督队伍，并制定质量监督管理制度，保证质量管理办法和评定标准的可行性，同时还要建立健全奖惩制度，提高工作人员工作的积极性和主动性。具体来说要想实现规范化科学化的管理就需要做到以下几点：要建立上级抽查、同级互查、以及基层自查的管理体系，从根本上保证水文监测工作的质量；要坚持预防为主和事后监督的管理方针；加强技术指导和管理工作，提前做好汛期前的准备工作，推动水文监测质量的升级。

3 总结

水文监测是促进经济发展和社会进步中必不可少的一个重要方面，因此在水文监测工程的规划、设计、施工、以及竣工的各个环节都要树立超前意识，保证水文监测基础设施的质量，并且在实际的水文监测工作中，相关工作人员要具备超前的发展眼光和正确的工作态度，实现水文监测工作经济效益和社会效益的最大化。

参考文献

[1]?贺玉林.水文测验的新问题及其对策[J].科技信息,2011,(21).

[2] 邢寿文.水文测验面临的新问题及应对措施[J].现代农业科技,2008,(24).

[3] 常洪武,杨海东.水文测验面临的新问题及其对策[J].黑龙江水利科技,2007,(05).

[4] 张雷,赵宇.四平水文测验面临的新问题及其对策[J].中国商界(上半月),2010,(11).

[5]?李江.浅谈加强水文应急监测思考[J].科学之友,2012,(07).

水文监测篇4

目前我国已经建立的100多个水质自动监测站，大多分布在边远地区，由于制度和管理不完善，其应急能力存在很大缺陷，甚至部分水站未制定应急预案，即使制定应急预案，由于缺乏必要措施，在发生事故时也很难发挥应急预案与应急制度的作用。2013年黑龙江流域发生特大洪水，水质自动监测站普遍遭受了损失，如果制定了应急预案和进行应急演练，其损失程度会降至最低。同时，由于水质自动站建在边远地区，距离市区较远，当水质自动站出现事故时，监测人员无法及时达到现场进行处理，此时应急预案的制定与应急制度的实施则显得尤为重要。

2水质自动监测站应急制度建设的基本要求

一套健全、完善的应急制度建设，能够使水质自动监测站的仪器设备处于良好的管理状态，能保证水质自动监测站管理的有序、连续和稳定，否则容易造成对监测站管理的忽视。水质自动监测站应急制度的建设，应符合以下基本要求：

2.1建立一套能引起领导足够重视的水质自动监测应急管理机制

在当前我国的体制中，领导重视是管理工作中最为基础和关键的一个环节，领导的重视使管理工作在人力资源配置等方面更具优势。因此，水质自动监测应急管理机制应建立由国家或省部级环境保护部门牵头，地级市环境保护部门分管，县级市环境监测站实行全面管理的机制。国家或省部级环境保护部门负责统一监管，对下一级的环境保护部门进行监督。另外，水质自动监测应急工作的顺利进行，需要足够的资金投入作为后盾，将应急制度建设工作交给地级市环境保护部门，能够确保监测站应急工作拥有充裕的经济条件和较雄厚的技术实力。如果将应急管理权力交给县级环境保护部门，则难以确保资金和技术，从而也难以发挥水质自动监测站的应急作用。

2.2建立管理人员介入水质自动监测站工作机制

与空气自动监测站建成投入使用情况相似，水质自动监测站也是在建成后才由相关单位指派管理人员驻站接管。由于管理人员的知识水平和能力有限，加上接管时间较短，对需要学习的监测相关知识掌握有限，管理人员较难在第一时间迅速对监测站进行有效的管理和维护，致使监测站应急功能无法得到有效发挥。根据产品故障率曲线，监测站仪器设备在早期投入使用时的故障率要大于产品正常使用期和产品维修后发生的故障率，因此管理人员应及早介入水质自动监测站，确保监测站的应急功能得到及时发挥。

2.3编制水质自动监测站应急管理规范

最新出版的2002年《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）并没有对水质自动监测站应急管理规范相关方面作出规定，水质自动监测站应急工作仍处于空白状态。因此，国家相关环境主管部门应结合水质自动监测站的具体情况，尽快编制相关水质自动监测站应急管理规范，以促进水质自动监测应急工作的顺利开展。

3水质自动监测站应急制度建设的基本内容

受到气象状况、灯光照明、场所不同、监测人员业务水平等因素的影响，并且水质自动应急监测呈现出流动性、不确定性、阶段性、偶发性、紧迫性和公共性等特征，这就决定了应急监测不是表面功夫，应急制度更不是黑字文件。应急监测，实际上是实验室管理水平的实际化演示过程，针对应急条件特殊和人员流动性大等问题，仍需要回归到制度建设上来。纵观目前应急工作开展情况，水质自动监测站应急制度的基本内容有以下几个方面：

3.1应急制度的文件架构

水质自动监测站的应急制度文件架构应包括以下几个要素：

（1）应急监测系统基本情况介绍；

（2）监测工作安排；

（3）应急监测清单；

（4）应急设备操作规程；

（5）应急监测结果记录表；

（6）应急监测培训及应急演练。只有将上述要素逐一逐步落实到位，方能确保水质自动监测站应急功能的有效发挥。

3.2应急监测系统基本情况介绍

应急监测系统基本情况介绍是水质监测站进行水质监测的纲领性文件，内容包括应急监测系统建设的目标、各类设施基本简介和应急监测设备或能力的介绍等内容，以便于监测人员快速了解和认识应急监测系统。

3.3监测工作安排

监测工作安排包括应急值班表排列、应急值班车辆管理及行车路线指引。

3.3.1排列出应急值班表对应急工作人员的值班进行分组安排，其目的主要体现在如下三个方面：第一，值班制度的规定和实施有利于保证随时随地都有人在岗值班，做好应急预备的日常工作，时刻处于应急预备状态，确保应急事故发生时能够迅速、及时地赶到事故现场。第二，轮班制度的实施有利于确保应急人员有充足的休息时间，能够为应急事故处理提供源源不断的长时间的持续能力，从而确保并提高应急人员持续作战的能力。第三，对于同时出现的应急事故能够做到互不干扰的正常处理和应对，分组后的工作人员要有明确的分工，安排和划分好每个人员应负责的工作和任务，从而有利于人员各司其职，在处理应急事故的时候能够做到有序配合。

3.3.2车辆管理及行车路线指引应急监测车辆可以提供便携的移动实验平台，建立临时性小范围的电力、照明、用水、操作安全防护的条件。在平时应对司机进行专职培训，使其熟练掌握各个功能区块的操作规程，确保满足随时外出应急监测的工作需要。

3.4建立应急监测清单

负责水质自动监测的监测站和其他单位应建立应急监测清单。应急监测清单包括车载应急设备清单与应急监测项目一览表。车载应急设备清单包括应急仪器设备和物资存放地点、存放条件，仪器使用条件等情况，指引性清单能提高存、取物资的准确性，避免装车时出现遗漏现象，发生应急响应时便于携带外出；应急监测项目一览表应列示应急设备对应检测项目，能帮助应急人员快速选择使用。

3.5修订应急设备操作规程

进口应急设备的说明书多为英文版本，中文版本也是较为繁琐、累赘且与实际操作不符。因此需制订简化的操作规程，简化的操作规程便于人员提高工作效率，降低出错风险。另外还规定了应急仪器的保管人及维护要求，能保证设备得到妥善的日常维护。

3.6确保应急监测结果记录表的真实准确

应急监测结果记录表的记录应当确保与监测结果相一致，收集有关监测的各种重要因素，从而保证监测结果的真实性、准确性和有效性，这样有助于事后分析以及总结经验。

3.7进行应急监测培训及应急演练

在平时工作中，需要加强对工作人员的应急监测培训和设备操作培训，工作人员要定期学习应急文件，并对工作人员进行必要的考核，从而提高其应急处理事故的能力和水平；此外还应当重视应急演练，模拟应急事故现场能够提高人员的现场作战能力，对于演练中的经验要注意分享，从而能够帮助应急人员改进工作方法，有利于提高实际作战能力。

4结语

应急制度为水质自动监测站监测提供了重要依据，是监测站的行动指南。制度保障表明了制度建设的重要性。因此，就水质自动监测站而言，应时刻重视应急制度的更新和完善，以保证监测站应急功能能够在关键时刻真正得到发挥。

水文监测篇5

关键词：CC2530 水文监测 ZigBee GPRS

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0166-02

我国是多河流、多湖泊、多水库的国家，为了能够实时、有效地对重点水域的水流量、水量的库存及水资源的开发利用，需要及时掌握重点水域地区的水位、水流速度、上下游地区的降水量、闸位等重要的数据信息。监控得到的数据信息决定了水利资源的应用背景，特别是在通信不发达的且重要的监控区域，因此采用先进的无线通信技术是很好的措施。本文采用先进ZigBee技术[1]和成熟的GPRS技术相结合，提出了实时监测新方案，从而使之能够满足监测的实时化、网络化、数字化的要求，进而保证监控的费用低、能耗低及可靠性高，满足大范围重点区域的水文监测功能要求。

1 基于ZigBee的水文监测系统的设计

采用上述结构的系统可以实时或定时的采集数据信息，同时也可以实时或定时地将所采集的数据信息使用无线网络传送到监测中心的数据处理服务器。系统主要由以下几部分构成：（1）ZigBee无线传感器网络：主要负责水文数据的采集，并将数据通过ZigBee网络上传到汇聚节点[2]，再由汇聚节点将数据发送到GPRS网络。（2）GPRS传输网络：使用GPRS无线模块为主要通信设备，作为主要的数据传输建立无线连接，实现与互联网的通信，将所检测的数据传输的到监控中心，完成远距离传输。（3）监测中心：实现数据存储、处理以及实时、定时的远程监控，包括：现成设备的参数设定，对采集到的数据存储、分析和汇总，便于对重点监测水域状况的检测与分析。

2 系统硬件设计

各水文监测单元一般安装在河流、水库的指定地点，长期在无人监管的环境下工作。因此，节点的微处理器应该满足高稳定性、低消耗以及小体积的原则。根据这个原则，本设计采用TI公司推出的单片、低功耗、多频段、超高频射频芯片CC2530[4-5]。

传感器是监测系统实现测量、传输及控制的重要设备，主要有水位传感器、压力传感器、雨量传感器等，以水位传感器使用的最多。在本系统的设计当中，主要采用压力式水位传感器，通过它检测监控区域的数据信息。

压力式水位传感器是根据不同的水位产生净水压强是不同的，测量出水压，就可以计算出水位值。传感器采用投入水位传感器，安装时安装在钻有孔的钢管中，避免动水引起测量误差。其工作过程是首先传感器输出的4-20mA模拟量信号，经A/D转换后，然后将模拟量信号输入到CC2530单片机，由CC2530完成测量数据的转换和处理，最后，将处理得到的数据信息传输至射频模块，由汇聚节点将数据信息调制成2.4GHz无线信号，进行无线传输的准备，实现无线收发器的数据传送。

3 终端节点程序设计

3.1 协调器节点的程序设计

首先，数据采集节点工作后，进行传输网络的搜索，向网络协调器节点发送入网请求，当接到应答信号后，传感器节点加入了网络；之后，系统采集节点发送的发送是水位数据信息，网络协调器节点接收信息，并与系统设定的缺省值进行比较，如果超出了规定的上下限，网络协调器及时发出相应的信号给PC。

3.2 采集节点的程序设计

4 系统实验与性能分析

为了验证系统的安全性和可靠性，结合水文监测系统的实际需求对系统进行了初步的测试。其中主要测试了系统节点间的通信距离、组网的延时性、网络的自愈能力、检测的原始数据的传输、减少数据丢失以及传输的功耗等进行了重点测试，同时将得到的测试结果进行了相应的分析和总结。

系统由协调器、路由器、传感器节点组成的三级网络[6]，传感器节点掉电重新上电能够重新加入网络，当传感器节点的父节点离开网络时，传感器节点能够寻找其它父节点并重新加入网络。

通过对整个系统实验测试，使用ZigBee无线通信技术和GPRS技术相结合，能够满足监测系统的实时准确的要求，是实现水文实时稳定监测的重要解决方案。

5 结语

本文讲述的是基于ZigBee的水文监测系统，ZigBee技术以其组网灵活性高、自愈能力强、功耗低及成本低著称。CC2530和ZigBee组成的采集节点更是灵活小巧，可以使用在很多场合， 而不会对环境造成影响。以无线方式进行传送数据，避免了传统排线的繁琐，也避免了人力和财力的浪费。

参考文献

[1]李文仲，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2]CC2530：A True System-on-Chip solution for 2.4GHZ IEEE802.15.4/ZigBee

[3]张晓娜，郭万有.基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点的设计[D].西安：西安电子科技大学，2011.3.

[4]成锐，李静，雷鸣 等.基于ZigBee 的无线传感器网络设计方案[J].电子元器件应用，2007，9（12）：55-56.

[5]ZigBee Alliance.ZigBee Specification[S].053474rl3，2006.

水文监测篇6

关键词：GPRS；水文监测；系统结构

Abstract: GPRS high speed, low cost of use, the characteristics of the transmission speed can reach 171.2 KB/s. And wired communications way in, using GPRS wireless communication appears very flexible, therefore, to realize the remote hydrology monitoring provide strong support. In this paper the remote hydrology monitoring field GPRS applications of the analysis.

Keywords: GPRS; Hydrological monitoring; System structure

中图分类号： P332 文献标识码：A文章编号：

随着社会经济的快速发展，对水文信息不断提出新要求，水文观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水文监测技术自动化的发展。

1 GPRS的远程水文监测方案优点

中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建水文信息采集传输系统，实现水文信息采集点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。GPRS无线水文监控系统具备如下特点：

（1）可靠性高：与SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向连接的TCP协议通信，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。

（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）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，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。

（4）系统建设成本低：由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。

（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，(1～3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。

（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。

（7）系统的传输容量，扩容性能好：GPRS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。

2 系统结构及工作机制

水文数据远程监测系统的建设主要包括以下几个方面：水文数据采集设备，一般指的是水文遥测终端机，可进行雨量采集、水位采集、流量采集；GPRS数据传输终端，完成远程数据传输；水文信息中心站，包括系统软件及数据库，可分析、显示、存储、水文信息数据以供决策。

（1）水文遥测终端机。直接测量雨量、水位等水文数据，是整个遥测系统信息的来源，终端机除具有雨量、水位定时发送等基本功能外，还具有强发和编程功能，遥测终端机一般处于河流上游或者湖泊边缘，分布分散，可以长期工作在无人值守的环境中，并且往往无交流电源提供，需要靠太阳能浮充和免维护蓄电池供电。

（2）GPRS数据传输终端。对于报汛通信网，中心从遥测站取得各类水情信息，这是最基本、最主要的；通讯方式可采用PSTN、GPRS、卫星等，由于移动通信GPRS网络具有稳定可靠、覆盖面较广、网络能力强、通信费用低、不受地域限制的优点，具体包括：①先进性，随着移动通讯技的发展，如今已经实现基于分组的GPRS通讯；并且继续向3G方向发展。②可靠性，作为商用的电信运营网络，其可靠性相当高，信息发送和接收安全可靠，不会丢失。③实用性，GSM作为一个成熟实用的网络，已经能满足用户需求，实现资源共享，信息交流。④经济性，首先，采用移动通讯方式在网络建设上不需要投入，也不用租用通信线路其次，通讯费用低，GPRS只有产生通信流量时才计费；GMS短消息发送一条信息的费用为0.1元，接收者不收费。

因此，GPRS在水文数据传输通信方面可以被认为是一种首选的通信方式。设备可采用驿唐科技的MD-600G工业级智能无线数据传输终端，MD-600G工作稳定、上线方式灵活，并可节省通讯流量，已成功应用在水文水利行业的无线数据传输上，并且其优越的性能获得了行业用户的广泛认可。

（3）水文信息中心站。中心站由实时监控服务器、数据库服务器、通讯设备、电源系统、防雷设施、软件系统等组成。主要完成以下功能：实时显示水文信息；实现各水文站、遥测站的雨量、水位信息的自动采集和存储；实现水文水资源信息省中心或防汛部门、自动测报系统中心的自动传输；提供实时水情分析及水情预警服务；对站点任意时间的水位、雨量、日雨量和累计雨量信息的查询；对所形成各种水文要素资料整编成表。

水文监测篇7

1教学项目确定

在项目教学过程中，教学项目确定是一个最基本的环节，也是必不可少的组成部分。在水环境监测技术课程中，教学任务就是让学生掌握地表水、生活污水、工业废水、饮用水等监测方法原理、仪器操作技能，具有很强的实践性与应用性。为此，在水环境监测技术课程教学中，将水环境监测工作过程转变成学习情境，在此基础上对水环境监测进行设计。以地表水监测为例:地表水监测与分析项目方案如下:

(1)在制定监测方案前，对监测河流进行实地考察，了解河流的水文、气候、地质和地貌等资料。在此过程中，要求学生整理获取的资料，并且在课堂中予以阐述。

(2)在选定河流区域设置监测断面与采样点，保证河流监测断面、采样点、采样垂线的合理，根据河流的实际情况予以确定。在此过程中，要求学生掌握不同河流采样点的确定，合理布置采样点。

(3)采集河流水样，并且对河流流速、水温、流量等进行测定。在此过程中，要求学生正确使用采样瓶，并且进行准确的水样采集。

(4)保存与预处理水样，进行现场采样与实验室采样的时候，一定要选择适合的方法，选择合适的保存容器与方法。在此过程中，要求学生掌握保存与预处理的原理，并且了解不同保存方法，可以根据实际情况，选择最佳的保存方法。

(5)水样水质指标检测，主要就是对pH值、COD、BOD、浊度、色度等指标进行测定，测定方法主要有酸式滴定法、碱式滴定法。在此过程中，要求学生掌握各种测定方法的原理及操作过程，并且正确使用浊度仪、分光光度计等实验仪器，对水样水质指标进行准确检测。

(6)数据处理，对水样水质指标检测数据进行处理，绘制校准曲线。在此过程中，要求学生掌握数据处理方法，对数据进行准确的处理。

(7)综合评价，根据测定结果对水样进行评价，进而了解河流的水质情况。在此过程中，要求学生能够对各种标准进行查询，进而对监测结果进行有效的综合评价。

2设立小组，制定计划

在完成项目制定之后，将学生分成几个小组，一般每组4人。在分组之后，让学生以小组为单位，制定计划，并且予以分工，充分挖掘学生的潜力，调动学生的主观能动性，完成预期的教学内容。在此教学过程中，教学内容比较多，可以采用集中－分散－集中的形式开展教学，也就是说，先集中为学生布置任务，让学生进行共同讨论，之后分散学生，让其以小组形式单独完成任务，最后对学生的探讨成果进行集中评价，完成教学内容。比如，在选定河流实地考察任务中，可以先集中布置课堂任务:

(1)对监测河流进行实地考察，了解河流的水文、气候、地质和地貌等资料;

(2)了解选定河流沿途的工业企业;

(3)了解选定河流周边的地质、水文、气候等情况;

(4)了解选定河流接纳污水的情况:等等。之后分散学生，让其以小组形式收集相关资料，制作成PPT，在课堂上予以阐述，最后，由教师与其他小组对其展示进行评价与总结。

3计划实施

在实施计划的时候，教师组织学生对河流水样进行采集，并且对水样水质指标进行检测，得到相关的实验数据，之后对得到的实验数据的进行有效处理，最后通过实验结果对水样水质进行综合评价。学生在明确自身分工之后，按照计划执行工作。在此过程中，教师需要对各组进度进行有效的掌控，对遇到问题的小组给予及时的帮助，并且根据小组的实际情况，提出相应的问题，让小组成员进行讨论，激发学生的学习兴趣，进而取得良好的教学效果。

4项目完成评估

在计划准备阶段、实施阶段，都具有相应的考核评价指标，除了教师评价之外，还要开展学生互评。在项目实施阶段，学生均有独立完成工作的机会，在一定时间内自行组织、安排自己的学习行为，这样不仅可以培养学生的创造能力，还可以让学生掌握主动，展开积极学习;在完成学习之后，教师和学生进行共同的评价，对项目成果与工作方法展开有效的评价。在整个项目教学过程中，还包括考试方法的改革，即口试、笔试、实验操作三者的结合评价。除此之外，在考核过程中，应该加入企业方的职业能力考核，主要就是对学生实际工作能力的考评，贯彻落实“双证书”制度，提高学生的实际运用能力。

二项目教学法应用的经验总结

在水环境监测技术中，实施项目教学法的时候，教师可以通过问卷调查、学生座谈等方式了解项目实施情况与效果。从反馈情况，对项目教学法的应用情况进行了解，进而针对具体情况，对项目教学法的实施步骤与教学设计进行合理的调整，充分培养学生自主学习的能力，提高学生分析、解决问题的能力，实现预期的教学效果。其主要优势有:一是，充分体现了以生为主的教学理念。水环境监测技术项目教学中，通过小组学习模式的运用，以项目为核心，构建了典型职业工作任务的教学项目，如地表水监测，教师给每个小组布置任务。小组成员通过对河流的勘察与监测，完成教学任务。在此过程中，主要是由学生独立完成，充分调动了学生的主观能动性，贯彻落实了以生为本的教学理念，培养了学生独立思考与创新的能力。二是，缩短了学生就业适应期，提高了学生就业率。项目教学法是一种综合性的教学活动，从课堂组织形式而言，其给学生提供了更多的时间与空间，不仅可以提高学生的自觉性，还可以培养学生吃苦耐劳、合作奉献的精神，这正是企业所需员工的基本素质。

三结语

总而言之，在水环境监测技术课程教学中，应用项目教学法，不仅是专业知识的传授、学生动手能力的培养，还是将知识传授与技能培养相结合的过程，对提高学生的专业技能与综合素质有着积极意义。通过项目教学法的应用，可以按照职业素质要求对学生进行职业技能训练，让学生可以更快、更好的适应工作岗位要求，进而实现预期的工作效果。为此，在水环境监测技术课程教学中，一定要重视对项目教学法应用的研究，为全面提高学生的职业素质提供可靠保障。

水文监测篇8

关键词:GPRS；水文监测 ；报警系统

中图分类号： P331 文献标识码： A

1.GPRS的特点

（1）极大程度的利用到了现有的资源，中国移动在全国的范围内的电信网络，快速、有效、方便而且利用低成本的给用户提供了远程数据的接入。现如今GPRS传输数据的速度已经可以达到57.6kb每秒，有的甚至还达到了170kb每秒，已经完全能够满足每个用户的需求，而按目前的情况来看下一代的GPRS的任务就是把速度提到380kb每秒左右。

（2）接入的时间不长。GPRS的接入，等待的时间是很短的，能够快速的把连接建立起来，接入的平均时间为两秒。

（3）具备提供实时在线的高级功能。客户会一直处于连线在线的状态，使得访问服务的工作变得更加简单、快捷。

（4）依据流量来计费。GPRS的用户发送出以及接受数据时才会札弄空间资源，因为每个用户都可以一直在线，那么就可以根据用户接收和发送出的流量数据包来收取相应的费用，而没有数据流量的输出或接入时，即使用户一直挂在网上也是不会收取费用的。

这些我们就可以了解到GPRS的网络是特别适合于小量数据流量的实时传递输出入。面对工业那些远程数据的采集，大多是一个比较典型的，而且频频发送传递数据流量的实时系统，而水文数据的采集的系统也是具备和这个一样的特点。

2.GPRS监控系统的结合组网方式

一个实用的建立在GPRS监控系统上的多种网组在一起的方式是错综复杂的，整体的监控系统每个非常重要的组成部分都是在GPRS网络的内部，并没有接入到因特网。经过这种方式建立的监控系统具有较高的安全性能，建立的过程方便快速低成本。

3.关键性技术

3.1不同动态IP的相互访问

监控的主机与那个被监控的设备通过拨号而与GPRS 进行连接，ISP提供的IP地址都是随机动态分配的，而这些动态的IP是通过什么寻找到彼此的呢？就算是网络在初始化的时候就通过人工手机电话处理好了改问题，而系统在运行的时候，主机与从机之间的联系断开之后，那个系统又该怎样去重新建立一个呢？现在的解决方法就是通过短信服务和邮件确认来使系统在一个特定的延时内自动的快速的建立和恢复原来系统之间的联系。SMS能够快速方便的实现系统每个部件之间相互的通信联系，不足之处就是保证不了这个实时性和确定性，这就要利用邮件的功能来填补SMS的这个不足。

当从机上线，GPRS就把数据传输给终端，一开始就是发送短信息让GPRS接入到服务器上，并显示出这个随机的IP地址，并在规定的延时间内，要是GPRS DTU得不到GPRS AS相应的回应，就发送电子邮件到因特网上的一个商业类型的电子邮件服务器上。如果GPRS AS在一个时间内也没有得到GPRS DTU的短信息或者相关的数据信息，就无法对其进行实时的控制，那么到因特网上特定的电子邮件服务器处读取信件，以此来获得对方的那个IP地址。这个方法能够让网络每个部分之间的联系时间规定在一段比较小的确定的时间范围内，而系统的实时性在一定程度上也能得到保障。

3.2监控的主机断线以及软件自发的重新拨号

虽然成功的解决了动态IP之间的互动联系问题，由于GPRS网络工作的特点，这就使得起监控作用的主机在接入设备群的访问时还是会存在断线的问题，那么这样的GPRS DTU还是不能被运用到实际中来。而这样的组网方式就一定要附加一个必要的条件，就是要求中国移动提供一个静态的GPRS的IP地址给这个监控主机，不然的话当监控主机一旦断线后，就很难利用目前的产品和方案去重修建立系统。这是因为这些产品缺乏一些高层的协议而不能进行统一的指挥（该协议是专门针对GPRS线路工作的特点而制定的的相关协议），这些系统并没有处理意外情况的能力，令人感到可惜的是如今能开通静态的GPRS一些内网的IP地址去服务的地方是非常的少。即使静态的GPRS能够开通一个内网的IP地址服务器，要是是利用的那些解决问题的方式，系统还是会出现通信中断的情况，进一步来说，整体的系统工作的性能以及安全性能一定会有很大的影响。

这样一来，GPRS网络要是时常断线的话就会给系统的运行稳定性造成许多的问题，另一方面由于GPRS DUT并不会察觉到自己断线了，而一旦主机断线就要靠人工拨号去重新连接上线，这个现象也就表明了组网方案的失败，就会迫使企业利用专线的方法去建立一个GPRS的监控网络。也就是把GPRS的数据传输端分别设计为GPRS AS和GPRS DUT，他们的工作过程就是：

（1）平稳的过度过程。每个GPRS AS都有各自运行的自定义的特定RBP，要是某个线路的连接断开时，它所属的GPRS DUT可以自行切换到别的GPRS AS。当接入到别的GPRS DUT传递的数据的GPRS AS就会立刻发送出一个新指令到那个断线的G[RS AS上，并指挥它立即重新连接拨号，当断线的GPRS AS上线后就会把它的IP地址通知加负荷的GPRS AS，那么这个新的服务器就会传递出包含新地址的数据回应给已经断线的GPRS AS，接收到新地址的GPRS DUT 就会向以前那个GPRS AS 发送新的数据。

（2）平滑的过度过程。许多个GPRS AS可以通过0.1MB每秒和以太网相互连接，然后一直不断的交换各自的各种负荷信息已经动态表格，要是他们的负荷都是0的时候而且超过一个小时的时限后，那么GPRS AS就会一个一个的拨号上线，然后再通过上面类似的方法逐步分配流量，这样系统就能平滑的过度了，这也是为了防止造成短信息的风暴以及失误操作，GPRS DUT在不能和GPRS AS进行通信后的等待两到三个的时限后，再去重新拨号上网，并进一步的发起和GPRS AS的主动连接。

在这个过程里，整个的切换过程是非常的自然，系统的整体性能基本上没有被影响，而且系统的数据流量也基本上没有增加，其就是根据GPRS AS断线后的周期要比GPRS AS拨号重新上线所要的时间长，而平滑过度的过程就会缩短小的时延，并且发生的可能性不大，流量也增加的不多。

4.系统的设计以及实现

我们根据需要设计出了一套建立于GPRS的水文监测以及报警系统的方案

（1）GPRS DUT。就是为了让这些芯片具备智能的优势，当监控系统出现中断的时候，能够主动的采取现有的应对措施，快速的恢复和监控主机的连接和沟通。它的主要功能就是把设备接入到GPRS的网络，支撑起多种形式的工作模式的上传和接收的数据，在通信不正常的情况下，还能快速的建立起和GPRS AS以及管理者的联系，它执行主机和服务器发送出的各种命令，支持各种嵌入式的程序控制。

（2）GPRS AS。在经过一定的改进后也具备一定的智能，在有序的控制下平稳的运行，那么整个监控系统就会有较强的稳定性。它的整个功能就是通信网络联络的中心环节，主要负责设备群的远程接入，当系统发生异常的情况下能够快速的协调系统的每个部分，让系统能够迅速的恢复到正常的运行状态，可以服务于多个监控主机，实现了GPRS AS和GPRS DUT之间永久的连接。

这样一来GPRS的上面所叙述的功能和工作原理都很好的运用到了水文监测和报警系统中来，准确无误的为其服务着。

5.总结：

近几年所开发的短消息的模块能够敏锐的捕捉到重要的数据流量，并以短信息的方式传递到管理者的手上，有着分析数据和执行命令的功能，整个系统的进行根本不需要人介入，运行稳定性强，能够敏锐的报告出危险的信息，传递出人们需要的各种信息。

参考文献:

[1] 单丽敏,张强,蔡旭. GPRS在天津水情分中心项目设计中的应用[J]. 水科学与工程技术. 2010(03)

[2] 马浩,张凯. 巧用GPRS实现远程水位采集[J]. 江淮水利科技. 2008(04)

[3] 唐素娟,毛建峰,汤文. GPRS网络水情自动测报系统在碗窑水库的应用[J]. 大坝与安全. 2011(02)