关于水情自动测报技术在防汛抗旱中的应用

水情自动测报就是运用相关科技，如无线电通信、模数转换、计算机等，对各种水情信息实施相关操作，主要涉及到采集、传输、预报处理。其具有显著的优势，合理的运用自动测报技术，构建水情自动测报系统，可以提升水情信息管理的时效性，提升防汛抗旱工作决策的科学性。

1、水情自动测报系统概述

1.1 概念

其就是对水情相关数据进行监测，将数据和提前设置的预警值相比，如果到达临界值，可以自动的发出报警，提醒相关人员采取预防措施。科技在快速的发展中，系统中运用了一些先进技术手段，如 RS、云计算、大数据技术等，可以更好的预测水情，提升工作的效率和准确性，有效发挥系统功能 [1]。

1.2 水情自动测报系统设计的必要性

科技在快速的发展中，水情自动测报系统设计显得尤为重要。与传统的水情测报系统相比，自动测报系统在防洪涝灾害中发挥着不可替代的作用，需要加强研究和设计，充分发挥出其作用。与普通水情测报系统协同，自动测报系统可以更好的监测水情。基于在重要的位置上安装传感器，可以实时收集相关水文数据，并且传输给中央处理系统，持续的监测及控制水情，减少人力资源投入，提高工作的高效性，优化防洪效果 [2]。自动测报系统运用了很多先进的技术及设备，比如借助卫星遥感技术，可以监测偏远地区水情，扩大工作范围。借助物联网技术，能够高效的处理及传输数据，为监测工作开展提供便利。借助大数据分析以及 AI 算法，可以深度地分析数据，提升监测数据的精确度，减少监测时间。过去测报系统需要人员定期到监测点收集数据，时间成本较高。而自动测报系统能够实时传输数据，减少时间成本。如果发生洪水等紧急情况，有关部门可以及时掌握数据信息，有目的性的制定应对措施，尽量减少灾害带来的损失。将该技术应用到水文监测工作中，如水库调度、城市供水以及农业灌溉等，可以为人们的生活提供便利，合理的调配水资源，提升其利用率。科学的设计及运用该系统，可以加强防洪减灾的能力，保护人民生命财产安全，实现水资源可持续利用。

2、水情自动测报技术在防汛抗旱中的重要作用

在防汛抗旱工作中，运用水情自动测报技术具有重要的作用，主要体现在几方面( 如图1 所示）

第一，可以实时监测水情。基于在相关水域建立水文监测站，借助各种先进的设备，可以对水文要素实施监测。在洪水期间，相关监测数据可以体现洪水发展态势，为分析及决策工作开展提供支持 [3]。如在某条河流中建立监测站，自动水位计能够每分钟记录一次水位数据，流量计则可持续监测通过河流的水量，流速计则可测量水流速度，各种数据均能传输给中央控制中心，便于防汛指挥部门及时了解河流情况，灵活的调整防洪措施。

第二，可以提升水文情报和预报的准确性。结合监测到的数据，利用相关的科学原理和方法，可以预报水体未来的水位、流量等要素，包括定量、定性方式，为防汛抗旱指挥决策提供参考，提前预警时间，提升工作的针对性及实效性。比如基于分析历史水文数据及当前气象预报，能够准确的预测某河流在未来 24 小时内的最高水位，预先前通知下游地区做好防洪准备，转移低洼地区的居民和财产，减少其带来的损失。

第三，有利于分析洪水过程。在洪水发生中，基于对比洪水数据与历史资料，能够分析河流流域特性、河段水位变化等，准确的把握洪水来源、形成机制和演进过程，为政府部门制定抗洪救灾决策提供参考，从而合理地调配资源，组织抢险救灾工作 [4]。比如分析某次洪水监测数据，发现其来源于上游山区强降雨，从而发布预警，加大上游地区监测工作力度，并且在下游地区准备相关抗洪物资。

第四，可以及时发布预警信息。如果洪水达到预警级别，水情自动测报系统能够第一时间向相关单位和人员发布预警信息，如洪水预计到达时间、危险情况、淹没范围等，便于人们提前做好准备工作，减少灾害带来的损失 [5]。如洪水来临前，采取多元化的方式，向公众发布预警信息，提醒居民远离危险的地方。

3、水情自动测报系统的构成

3.1 监测站

其是水情自动测报系统的基础，配备了多种类型的传感器，通过这样的方式，能够持续获取水情数据，及时的更新数据，同时保证质量，为后续分析及决策提供依据。雨量传感器是监测站的一部分，一般用来测量降雨量，其原理就是翻斗式，当雨水落入翻斗时，翻转的过程中可以形成脉冲信号，有效的计算降雨量。其精确度较高，可以准确地测量降雨量，合理地预测水情 [6]。另外，水位传感器。其也是有效的监测设备，可以监测水位变化情况。设备类型较多，如压力式、雷达式、浮子式等。首先，压力式水位传感器。基于测量水体压力的方式，推算水位情况，可以用到深水区水位监测工作中。其次，浮子式水位传感器。随着水位上升或下降，浮子也会发生变化，继而带动编码器输出信号，可以用到浅水区水位监测工作中。最后，雷达式水位传感器。在水位计算时，主要靠雷达波的发射反射来实现，可以用到情况复杂的水体环境中。借助这些传感器，可以及时获取水情数据，为分析及决策提供支持。

3.2 数据传输

其是水情自动测报系统的重要环节，关系到数据传输效率。数据传输包括多种方式，如 GPRS、4G、5G 和北斗等，各自的优缺点不同，适用性存在差异。比如 GPRS 传输方式，其成本较低，可以用到传输速度要求不高、分布较广的监测点中；4G 传输方式的数据传输速率和稳定性较好，可以适应大多数场景要求；5G 传输方式在速度及低延迟方面具有显著的优势，可以用到对实时性要求严格的大型水闸工程中，不足是覆盖面积有限，如果地区信号不好，容易出现断线情况，影响监测工作；北斗可用到没有信号的地方，不足是价格太高。要想高效的传输数据，需要结合具体情况，合理的选择传输方式[7]。

3.3 管理平台

其是水情自动测报系统的核心。在数据处理方面，其可以清洗上传的数据，并且进行分析，通过图表的方式展现，便于有关人员直观的理解及掌握数据。远程控制功能能够实现远程操作设备，提升管理工作的智能化水平。预警报警功能可以提前设置阈值，以此为标准，监测数据情况，如果发现异常，可以通过不同的方式，及时告知有关人员，确保工程运行的安全性。

4、水情自动测报技术在防汛抗旱中的应用策略

4.1 系统建设与设备选择

首先，系统构建。该系统包括较多的功能模块，如数据采集、传输、处理和预报输出等。数据采集模块基于传感器实时收集水文信息；传输模块可以保证数据能够及时、准确地传输到中心站；处理模块可以对接收到的数据实施处理和分析，提取出有价值的信息；预报输出模块可结合处理结果形成预报信息，为决策人员提供依据。其次，合理的选择‌设备。具体需要结合实际需求及环境条件，有目的性的选择传感器和设备。如在监测水位时，可选择投入式水位计、超声波水位计等；在监测雨量时，可采取翻斗式雨量计等。注意设备需要符合低功耗、防水、防雷等要求，满足复杂的野外环境要求。

4.2 实时监测与预警

加强实时监测。借助水情自动测报系统，持续监测水位、流量、雨量等数据，便于管理人员及时了解水情变化情况，及时发现异常情况，有目的性的制定应对措施。如果发现异常，需要及时通过不同的方式，提醒相关人员，为工作策略制定提供支持。

4.3 数据分析与决策支持

加强数据分析。基于在防汛抗旱工作中运用该技术，可以加强数据分析，对比分析历史与当前数据，了解水清变化情况，规律及发展趋势，为相关决策的制定提供参考[8]。结合分析结果，系统可以形成不同类型的报表以及预测模型，便于决策人员直观了解信息，科学合理的做出决策。比如能够合理的预测未来一段时间内水位变化情况以及降水量分布，有针对性地制定防洪抗旱工作方案。

4.4 系统优化与升级

要想提升系统性能，需要定期对系统实施优化和升级，如可以优化数据传输网络、提高数据处理速度、增强系统扩展性等。还要重视技术融合。比如物联网、大数据、人工智能等技术均具有显著的优势，可以将这些技术运用到系统中，充分发挥各种技术的作用，实现优势互补，为相关工作开展提供便利。

4.5 加强人员培训，组织应急演练

首先，定期组织相关人员实施培训（如图 2 所示），如水文监测人员、系统维护工程师、管理人员等，提高其对水情自动测报系统的认识水平，让其能够准确地理解系统功能和操作流程。为了提升培训质量，需要丰富培训内容。如理论知识、实际操作技能、故障排除方法等。在培训中可以传授水文数据采集原理、利用系统实时监测数据的方法、设备故障诊断和修复知识等。基于采取多种方式，如模拟演练，定期组织相关活动，检验水情自动测报系统在应急响应中的应用效果，找出其中的不足和问题，及时进行优化。还可以引入案例分析等，提升相关人员的学习效果，确保其能够在工作中灵活的运用所学内容，提升系统运行水平；还要提升人员应急处理能力。可以模拟具体的场景，如极端天气条件下数据异常处理、系统遭受网络攻击的处理等，让相关人员了解实操中可能产生的问题，采取合理的措施解决问题；在培训中需要阐述最新技术动态。科技在快速的发展中，水情自动测报系统日益优化，这就需要让工作人员及时的了解及学习最新的技术发展，适应工作发展要求。其次，培训常态化。为了持续提升相关人员的工作能力，需要将培训工作常态化，制定相关机制。只有定期复习及更新培训内容，才能让相关人员及时学习最新的知识和技能，适应工作的发展要求，充分发挥自动测报系统作用，提升防汛抗灾工作效果。

4.6 水流量测量方法

以往在水流量测量中，常用传统方式，如通过人工进行测量，需要投入大量的人力和时间，工作效率较慢，且无法保证测量结果的准确性。在这种情况下，产生了一些先进的测量技术，如物联网、云计算等。比如云计算的数据处理能力很强，可以持续大量监测数据，高效地分析和计算，保证水流量结果准确。借助物联网的测量技术，可以利用流量传感器持续采集水流量数据，通过无线网络传输到云平台，进一步实施分析及处理，做到远程实时监控和智能化管理。基于运用先进技术，可以提升水流量测量水平。

结语：

综上所述，防汛抗旱工作具有重要的意义，为了提升工作效率和效果，应该合理的运用水情自动测报技术，采取多样化的措施，提升技术应用效果，充分发挥出其作用。

参考文献：

[1] 张夏, 张甲芳, 王正红, 等. 水文自动测报技术在城市防汛中的应用策略 [J]. 智能城市,2020, 6 (19): 161-162.

[2] 孙卫军 , 洪林 . 基于 5G 技术组网的水情自动测报系统应用探索 [J]. 陕西水利 , 2019,(10): 124-125+132.

[3] 李书明 , 水情自动测报及水调自动化系统关键技术研究及应用 . 江苏省 , 国电南京自动化股份有限公司 , 2018-12-28.

[4] 姚锐. 清河水库水文自动测报系统常见故障诊断及维护方法[C]// 水与水技术（第8 辑）.辽宁省清河水库管理局 ;, 2018: 3.

[5] 吴晓楷. 汤河口水情自动测报站技术方案设计[C]// 河海大学, 中国水利学会. 探索“智慧水利”推动科技创新——2017（第五届）中国水利信息化技术论坛论文集 . 水利部海委漳卫南运河管理局水文处 ;, 2017: 8.

[6] 李琦 . 水文自动测报技术用于城市防汛的实践探究 [J]. 珠江水运 , 2017, (06): 59-60.

[7] 杨建昆 , 刘光榕 . 移动互联技术在水情自动监测中的应用 [C]// 云南省科学技术协会 ,红河州人民政府 , 中国通信学会 . 第六届云南省科协学术年会暨红河流域发展论坛论文集——专题二：滇南中心智慧城市建设. 中国电信股份有限公司云南分公司;, 2016: 4.

[8] 师宁焉 . 白石水库 GPRS 水情自动测报系统组成及关键技术综述 [J]. 黑龙江水利科技 ,2014, 42 (06): 91-93.

作者简介：何思琴（1993.5）女，汉族，湖南宁远，本科，工程师，从事水文水资源工作