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水文自动测报系统技术与应用

2021-03-03 15:09 来源:自动化控制论文 人参与在线咨询

摘要:随着我国技术的不断发展及创新,进一步推动我国科技领域的进步与发展,为了做好水资源监测工作,降低水灾、水患的发生,提升水文自动测报系统的监测效率十分重要。本文主要研究水文自动测报系统中新技术的应用,通过分析其系统组成,自动测报技术需求,将传感技术及通信技术运用到系统设计过程中,以此实现自动化的水文测报系统建设。

关键词:水文信息;自动测报系统;新技术;应用

信息技术的现代化发展,进一步推动我国科技研究的进步,水文信息借助现阶段的信息技术、传感技术及计算机技术等,实现信息的自动采集、传输、处理、控制的自动化发展,对于水文信息的掌握更加科学准确,进而提升我国水利设施建设,强化水事件处理的能力。本文主要研究水文自动测报系统中的新技术的应用,提升水文服务于管理,更好地实现雨情、旱情、灾情的科学预测,保证测报系统的准确性。

1系统组成

水文自动测报系统是由采集层、控制层、传输层、处理层四部分组成的,采集层的主要作用是可以对水文信息进行准确掌握,通过信号的转换,传输至二次仪表内。控制层,对传感器采样进行控制、设备传输控制,控制设备工作状态,遥控终端,进而控制其自动化发展模式。传输层主要负责将遥测站获取的信息传输到中心站的工作,中间的传输方式,依据外部情况及成本的预算而定,主要的传输方式有无线传输、公网传输、卫星传输等[1]。处理层作用是对水文信息进行接收,对接收的数据实施分类、检测,确保数据真实准确,并将检测的数据以图表的形式体现出来。以此满足水文信息的需求。

2新技术分析

2.1传感技术。传感技术是实现信息自动采集的基础技术,借助计算机传感技术,获取当前的雨情、水情等信息,并且将获取的信息转换为电子信息,将电子信息输送至信息中心。近年来,传感技术的不断发展,传感器的精准度逐渐升高,将新的传感器运用到水文自动测报系统中,不借助人力就可以实现水位、水量、沙量等数据的准确检测,改变原有的水文站工作模式。实现信息采集、处理、传输等自动化发展,传感器需要借助生、光、力学等技术,辅助传感器检测,常见的适用于水文自动测报系统中的传感器主要是水位传感器、水流速度测量传感器、水中砂石含量传感器等。

2.2通信技术。随着我国通信技术的逐渐进步,无线通信、短波通信逐渐取代了传统的电话通信,能够实现信息的快速传输,避免了由于信息传输不及时造成水灾发生。现阶段的主要通信方式有卫星通信、移动通信、光缆通信。网络的全面覆盖,可以更好地实现信息的传输,不仅保证了信息的实时性,同时进一步提升了信息的准确性、可靠性、安全性,为水文自动测报检测提供技术支持[2]。

2.3计算机技术。水文自动测报系统中离不开计算机技术的支持。利用计算机技术,对水文信息处理软件进行功能性的提升,实现水文处理界面化、清晰化、智能化发展,同时借助计算机技术及卫星定位技术,可准确实现地理信息的掌握,并根据实际的地理信息进行科学的预测。

2.4网络技术。网路技术的发展对水文自动测报的准确性提升有着十分重要的作用,近年来我国网络不断发展,从传统的局域网到目前的广域网,能够完成数据的实时传输,为系统的建设与发展奠定良好的数据基础,同时网络技术的成熟也为各地方及全国的水文监测提供了技术支持,进一步提升水资源监测数据的准确性及安全性。现阶段的网络技术主要有短波技术、微波技术、卫星、GPRS、GSM,除此之外,系统在自动化运行过程还需要利用计算机的通信技术。

3GPRS、GSM技术在系统中的运用

3.1两种技术介绍。GPRS、GSM是两种计算机通信技术,也是社会在发展过程中被广泛应用的技术,随着通信技术的不断完善,短信开发技术逐渐出现,并且将其运用到水文检测过程中,取得很好的成绩,进一步提升了系统的稳定性与顺畅性,针对这一情况,符合水文自动测报系统的需求,所以。将该项技术实际运用到水文自动测报系统中,可以强化系统稳定性与安全性[3]。GPRS技术最早在1993年被英国公司提出,它是一种分组数据业务,将IP进行分组,以此实现网络连接的系统建设。后者是前者在发展过程中的新型业务模式,但是在技术使用上与GPRS技术相同,在数据分组的信道和语音业务信道相类似。基站子系统可以实现GPRS的全面覆盖,并且让用户不需要借助电路的交换进行数据的接收及发送,与常规的数据接收及发送相比更加高效、安全,且成本较低,这样的工作模式对于突发性及频发性数据传输具有一定的优势,同时对于大量的数据传输也很适用。GPRS的数据传输的速度比GSM的速度快,传输数据的能力更强,更进一步提升了通信的速率,除了这些优点之外,GPRS还可以实现实时在线,和用户实时保持交流,并且提升数据网络的接收效率,做到数据的实时共享。当需要进行数据传输时,需要在无线信道上进行传输,当没有数据进行传输时,信道就会呈现出半休眠的状态,将信道进行释放,为其他用户使用提供便利。同时GPRS能够实现VPN随访,为用户提供更好的服务。GPRS的数据传输,在点对点、点对外围设备及中心点的数据传输上具有一定的优势,更好地满足信息与信息之间互传,实现数据的有效采集,便于企业发展的应用。现阶段最为常见的传输模式为中心点对多点的传输。同时该项通信技术可以实现数据的双向传输,而且可以实现数据的批量输入输出,通过固态的硬盘对检测信息进行存储,需要使用时,可以进行下载。针对这一点,传统的超短波、GSM短信及卫星通信技术就满足不了[4]。GPRS数据传输的成本低,通信资费的计算主要是根据实际的数据传输的字节进行计算。同时该技术使用方便,可以不用考虑地域的限制,从而更有利于通信业务的发展。现在由原来的2G网络,发展到3G网络,到目前的4G网络,现在5G网络正在逐渐的普及,网络传输的速度逐渐增快,同时使数据传输的信息准确性高,且系统的整体反应更加灵敏。

3.2两种技术的应用。本文以四川省的水文自动测报系统为例进行说明,在整个自动测报系统过程中选择GPRS主信道的通信方式,使用GSM为备用信道。在系统正常的运行过程中,通信情况良好时,采用的是GPRS主信道进行数据有效传输,当通信状况出现异常时,在无法进行连接主信道数据传输时,可以自动启动备用信道,以发短信的方式传送至中心区。水文自动测报系统,是一项复杂的系统,支持多种工作的方式。把采集的数据及系统整体设备的情况传输到省中心及分中心,系统由两组工作模式相组成自报-确认,自报-召测。在正常情况下,实现系统自动测报的工作模式选择自报-确认。分别向两个站点进行数据的传输,站点会按照自己需要的数据状态将自动测报站唤醒,进而读取自动测报数据[5]。发送接收数据通过触发雨量计进行数据的采集,采集后将数据进行数据终端传输,数据在自报及召认过程实现数据的自记,通过GPRS及GSM网络发送至省中心及分中心。两者通过通信软件及系统监测软件进行数据处理,最终实现数据的接收存储。并且可以分时段读取收集的数据。具体的系统内容如图1所示。

3.3两种通信在自动测报系统中的优点分析。(1)两种通信技术的设备安装过程简单,数据在传输的过程中速度更快,并且数据传输的灵活性更强,在经过互联网网络连接过程中,可以有效进行全国的虚拟网络全面覆盖,极大程度降低系统建设过程中的成本投资,实现精准的数据传输。(2)在自动测报的系统中,GPRS与GSM的通信方式具有一定的优势,可以在不同的天气下进行工作,不会受到天气影响造成数据传输出现问题,不管是晴天、雨天、暴风雪、雷电等天气,通信数据的实时性及准确性都不会受到影响。同时也不受地形的影响,而且在数据通信过程中,资费是按照数据传输的字节进行收费,成本较低,极大程度的节省了遥感监测系统的整体成本支出。(3)通信技术在信息的传递上具有双向性,数据可以实现传入或者传出,使数据的传输更加便利化,同时保证数据的实时性与准确性。在信道进行数据的传输的过程中,信道的传输质量较高,安全且可靠,能够满足水文自动测报系统的整体使用需求。(4)两种通信技术都可以利用硬盘实现数据的存储,而且系统的容量较大,能够容下大量的监测采集的信息,同时可以有效缩短通信时间,使通信更加通畅,数据实时传输的速度增加,进一步提升水文自动测报系统的整体工作效率,同时具有安装方便、操作简单、数据采集的准确性高等优势,可以针对不同环境进行系统工作,不受外部条件的干扰。综上所述,水文自动测报系统对我国的水情监测有着十分重要的意义。在水情监测过程中,需要做到数据的实时性与准确性。在整个系统工作过程中,需要涉及很多重要技术,为了更好地服务于系统,对于新技术的应用极为重要,新型的传感技术、通信技术、计算机技术、网络技术等。随着我国的信息技术不断发展,进一步促进水文自动测报系统的稳定性。通过GPRS及GSM通信技术的应用,改善传统的通信模式,提升水文自动测报系统的自动化,使传输的数据更加精准,在水情预防监测控制过程中起到重要作用。

作者:陈诚 彭涛 单位:四川省凉山水文水资源勘测局

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