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水文监测系统【范本模板】.pdf
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水文监测系统【范本模板】.pdf
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水文监测工作中的问题与对策
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 .
基于 ZigBee 的水文监测系统的设计
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
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月亮677
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