一、引言
在社會經濟持續高速發展的當下,水資源的科學管理已然成為關乎國計民生的關鍵議題。水位監測作為水資源管理體系中的重點環節,在防洪減災、農業灌溉準確化以及水資源優化調配等眾多領域,都發揮著無可替代的重要作用。傳統的水位監測手段,諸如人工定期測量、簡易機械式水位計記錄等,存在效率低下、實時性嚴重不足以及數據準確性易受人為因素干擾等諸多弊端,在面對日益復雜多變的水利管理需求時,愈發顯得力不從心,難以契合現代水利信息化建設的迫切要求。
而基于雷達水位計與遙測終端機所構建的水位在線監測系統,宛如一場水利監測領域的革新風暴,徹底打破了傳統監測方式的桎梏。它能夠借助先進的技術手段,實現水位數據的實時、準確采集,并通過高效的傳輸鏈路,將這些數據迅速傳遞至數據處理中心,為水利部門的科學決策提供堅實可靠的數據支撐,有力推動水利管理工作朝著智能化、高效化方向大步邁進。
二、系統組成(一)雷達水位計
雷達水位計是水位監測系統的前端數據采集設備,基于微波測距原理工作。其向水面發射微波信號,信號經水面反射后返回,雷達水位計通過測量發射與接收信號的時間差,結合微波在空氣中的傳播速度,計算出水位計與水面的距離,進而得出水位高度。
此測量方式賦予雷達水位計諸多優勢。其測量精度可達毫米級,確保水位數據的準確性;采用非接觸式測量,不受水質、水面漂浮物、天氣等因素干擾,能在惡劣環境下穩定運行,持續提供準確的水位數據。
(二)遙測終端機
遙測終端機是連接雷達水位計與數據中心的關鍵設備,承擔數據收集、處理和傳輸任務。其實時采集雷達水位計測量的水位數據,運用內置算法對數據進行校驗和處理,甄別并剔除因干擾、設備短暫故障等產生的異常數據,確保傳輸至數據中心的數據真實有效。
完成數據處理后,遙測終端機借助 4G、NB-IoT 等無線通信網絡將水位數據傳輸至數據中心。其中,4G 網絡具備高速率、廣覆蓋特點,可實現數據快速傳輸;NB-IoT 作為低功耗廣域網技術,適用于對功耗要求高、數據量小的遠程監測場景。遙測終端機具備低功耗、高可靠性特性,可在野外長期無人值守環境下穩定運行,且支持遠程參數設置和設備狀態查詢,便于運維人員根據實際需求調整設備工作模式。
三、系統功能(一)實時監測
水位在線監測系統具備實時監測功能,可按照預設時間間隔(如 5 分鐘、10分鐘)采集水位數據,并通過無線通信網絡迅速傳輸至數據中心。用戶可通過電腦端專業監測軟件或手機客戶端應用程序,實時查看水位情況,實現水位監測的實時化與便捷化。
(二)數據存儲與分析
數據中心對接收的水位數據進行長期存儲,構建水位數據庫,并對數據進行分類、整理和索引,以便后續查詢與調用。借助專業數據分析軟件,可對歷史數據進行統計分析,繪制水位變化曲線,預測水位變化趨勢,為防洪預警、水資源合理利用等提供數據依據。
(三)預警功能
為應對洪澇災害等緊急情況,水位在線監測系統設置了預警功能。用戶可根據實際需求和歷史經驗設置水位預警閾值。當水位達到或超過預警值時,系統自動啟動預警機制,通過短信平臺向相關水利部門工作人員、防汛責任人發送預警短信,內容包含當前水位、預警級別、預計變化趨勢等信息;同時,在監測現場和數據中心觸發聲光報警器,提醒相關人員及時采取應對措施,如啟動防洪預案、組織人員疏散、調配防洪物資等,保障人民生命財產安全。
四、結論
基于雷達水位計與遙測終端機組成的水位在線監測系統,憑借高精度測量、實時性強、部署簡便、維護成本低等優勢,為水位監測提供了高效、可靠的解決方案。通過該系統的建設與應用,水利部門能夠實現水位多方面、實時化、準確化監測,提升水利信息化管理水平,為防洪減災、水資源合理利用提供有力支持。隨著科技發展,該系統有望在更多領域推廣應用,為保障水資源安全、推動社會經濟可持續發展發揮更大作用。
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