水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上水文監(jiān)測(cè)工作中的問(wèn)題與對(duì)策水是生命之源，在人類的生存和發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但是當(dāng)前由水而引發(fā)的自然災(zāi)害嚴(yán)重威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，因此做好水文監(jiān)測(cè)工作成為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中的一個(gè)重要課題。水文監(jiān)測(cè)工作涉及的范圍比較廣泛，且需要依靠較高的科學(xué)技術(shù)手段作為保障，特別是近年來(lái)隨著水文災(zāi)害的不斷加劇，對(duì)水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量提出了更高的要求。為此，針對(duì)當(dāng)前水文監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)必須要加強(qiáng)認(rèn)識(shí)，積極采取有效措施加以解決和應(yīng)對(duì)，促進(jìn)水文監(jiān)測(cè)工作的順利展開(kāi)和發(fā)展。1水文監(jiān)測(cè)工作中的問(wèn)題1.1監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的測(cè)洪能力較低自從1998年發(fā)生

2、特大洪災(zāi)以來(lái)，我國(guó)的水文監(jiān)測(cè)工作取得了一定的發(fā)展，用于水文監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平有了大幅度的提高，并更新和改造了大型動(dòng)力測(cè)船以及水文纜道等，使得水文監(jiān)測(cè)能力和質(zhì)量大大提高。但是從整體上來(lái)看，水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的測(cè)洪能力依然較低，主要表現(xiàn)在以下方面：一是改造之后的測(cè)洪能力只是能夠測(cè)量到設(shè)站以來(lái)的最大洪水，對(duì)于超標(biāo)洪水的監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠：二是對(duì)于一些大洪水或者是特大洪水的監(jiān)測(cè)依然采用的是傳統(tǒng)的浮標(biāo)測(cè)洪法，監(jiān)測(cè)質(zhì)量低下。1.2技術(shù)手段較為落后在當(dāng)前的水文監(jiān)測(cè)中，不少監(jiān)測(cè)站依然是利用測(cè)深桿來(lái)測(cè)量水深，利用流速儀來(lái)測(cè)量水流速度，利用橫式采樣器來(lái)采取沙樣等。這些測(cè)量方式在中低水測(cè)量中的準(zhǔn)確度較高，但是監(jiān)測(cè)大洪水

3、時(shí)往往存在著測(cè)速和取沙定位困難、精準(zhǔn)度較差的問(wèn)題。并且由于單次測(cè)驗(yàn)所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且所測(cè)量的數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)傳輸給計(jì)算機(jī)，使得水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和效率不高。1.3水文監(jiān)測(cè)人員的綜合素質(zhì)較低水文監(jiān)測(cè)工作的好壞在很大程度上取決于水文監(jiān)測(cè)人員的專業(yè)水平和自身能力，但是當(dāng)前很多的水文監(jiān)測(cè)人員綜合素質(zhì)較低，在很大程度上影響和制約了水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和效率。主要表現(xiàn)為水文監(jiān)測(cè)人員不能與時(shí)俱進(jìn)，在業(yè)務(wù)技術(shù)、思想政治、以及職業(yè)道德等方面存在著一定的問(wèn)題和缺陷，使得水文監(jiān)測(cè)的技術(shù)水平受到限制，再加上缺乏足夠的責(zé)任心和責(zé)任感，在實(shí)際的工作中存在著晚測(cè)、漏測(cè)、誤測(cè)等現(xiàn)象，使得水文監(jiān)測(cè)資料的真實(shí)性無(wú)法得到

4、保障，對(duì)以后的防災(zāi)減災(zāi)工作產(chǎn)生了不利影響。1.4科技成果的推廣轉(zhuǎn)化工作不到位當(dāng)前我國(guó)在水文監(jiān)測(cè)方面所投入的經(jīng)費(fèi)不足，導(dǎo)致水文實(shí)驗(yàn)研究以及科技成果的推廣轉(zhuǎn)化工作比較薄弱，影響了水文監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量的提高。到目前為止，我國(guó)的水文工作人員在水平升級(jí)、小發(fā)明、以及小創(chuàng)造等活動(dòng)中研發(fā)出了一批有較強(qiáng)實(shí)用性的科研成果，但是卻僅僅局限于研發(fā)單位的內(nèi)部使用，并沒(méi)有得到廣泛推廣，無(wú)法充分發(fā)揮其價(jià)值和作用。2水文監(jiān)測(cè)問(wèn)題的對(duì)策2.1加強(qiáng)水文監(jiān)測(cè)隊(duì)伍建設(shè)首先，要建立一支高素質(zhì)高水平的職工隊(duì)伍，從職稱、學(xué)歷、技能等方面入手，對(duì)人才結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置，從整體上提高水文監(jiān)測(cè)職工隊(duì)伍的綜合素質(zhì)。并且要加強(qiáng)對(duì)

5、職工的教育和培訓(xùn)工作，提高他們的專業(yè)技能和責(zé)任意識(shí)，以滿足水文監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際需要；同時(shí)，還要注重對(duì)領(lǐng)導(dǎo)隊(duì)伍的建設(shè)工作，提高領(lǐng)導(dǎo)管理的質(zhì)量和水平。具體來(lái)說(shuō)就是要加強(qiáng)對(duì)領(lǐng)導(dǎo)隊(duì)伍的思想建設(shè)、作風(fēng)建設(shè)、組織建設(shè)、以及能力建設(shè)等。2.2積極引進(jìn)新技術(shù)和新設(shè)備水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和效率在很大程度上要依賴于監(jiān)測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)前水文監(jiān)測(cè)工作中的一個(gè)突出問(wèn)題就是監(jiān)測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備相對(duì)落后，已經(jīng)漸漸無(wú)法滿足監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際需要，因此必須要積極引進(jìn)新技術(shù)和新設(shè)備。具體來(lái)說(shuō)就是要積極引進(jìn)包括雷達(dá)、衛(wèi)星等在內(nèi)的多種遙感和遙測(cè)手段，提高水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和時(shí)效，以滿足水利工程管理和建設(shè)、以及防汛抗旱指揮的需要。同時(shí)還要積

6、極引進(jìn)有關(guān)測(cè)深、測(cè)速、以及取沙等工作的新技術(shù)和新設(shè)備，有效解決泥沙、流量測(cè)驗(yàn)等過(guò)程中存在的問(wèn)題。2.3實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、科學(xué)化的管理這就需要聘用進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督管理工作的專業(yè)人才，積極健全和完善質(zhì)量監(jiān)督隊(duì)伍，并制定質(zhì)量監(jiān)督管理制度，保證質(zhì)量管理辦法和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的可行性，同時(shí)還要建立健全獎(jiǎng)懲制度，提高工作人員工作的積極性和主動(dòng)性。具體來(lái)說(shuō)要想實(shí)現(xiàn)規(guī)范化科學(xué)化的管理就需要做到以下幾點(diǎn)：要建立上級(jí)抽查、同級(jí)互查、以及基層自查的管理體系，從根本上保證水文監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量；要堅(jiān)持預(yù)防為主和事后監(jiān)督的管理方針；加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)和管理工作，提前做好汛期前的準(zhǔn)備工作，推動(dòng)水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的升級(jí)。基于ZigBee的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

7、我國(guó)是多河流、多湖泊、多水庫(kù)的國(guó)家，為了能夠?qū)崟r(shí)、有效地對(duì)重點(diǎn)水域的水流量、水量的庫(kù)存及水資源的開(kāi)發(fā)利用，需要及時(shí)掌握重點(diǎn)水域地區(qū)的水位、水流速度、上下游地區(qū)的降水量、閘位等重要的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)信息決定了水利資源的應(yīng)用背景，特別是在通信不發(fā)達(dá)的且重要的監(jiān)控區(qū)域，因此采用先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)是很好的措施。本文采用先進(jìn)ZigBee技術(shù)1和成熟的GPRS技術(shù)相結(jié)合，提出了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新方案，從而使之能夠滿足監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的要求，進(jìn)而保證監(jiān)控的費(fèi)用低、能耗低及可靠性高，滿足大范圍重點(diǎn)區(qū)域的水文監(jiān)測(cè)功能要求。1基于ZigBee的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用上述結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)或定時(shí)的采集數(shù)

8、據(jù)信息，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)或定時(shí)地將所采集的數(shù)據(jù)信息使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：（1）ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)：主要負(fù)責(zé)水文數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳到匯聚節(jié)點(diǎn)2，再由匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)。（2）GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)：使用GPRS無(wú)線模塊為主要通信設(shè)備，作為主要的數(shù)據(jù)傳輸建立無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的通信，將所檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡奖O(jiān)控中心，完成遠(yuǎn)距離傳輸。（3）監(jiān)測(cè)中心：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理以及實(shí)時(shí)、定時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，包括：現(xiàn)成設(shè)備的參數(shù)設(shè)定，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和匯總，便于對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)水域狀況的檢測(cè)與分析。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)各水文監(jiān)測(cè)單

9、元一般安裝在河流、水庫(kù)的指定地點(diǎn)，長(zhǎng)期在無(wú)人監(jiān)管的環(huán)境下工作。因此，節(jié)點(diǎn)的微處理器應(yīng)該滿足高穩(wěn)定性、低消耗以及小體積的原則。根據(jù)這個(gè)原則，本設(shè)計(jì)采用TI公司推出的單片、低功耗、多頻段、超高頻射頻芯片CC25304-5。傳感器是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量、傳輸及控制的重要設(shè)備，主要有水位傳感器、壓力傳感器、雨量傳感器等，以水位傳感器使用的最多。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要采用壓力式水位傳感器，通過(guò)它檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域的數(shù)據(jù)信息。壓力式水位傳感器是根據(jù)不同的水位產(chǎn)生凈水壓強(qiáng)是不同的，測(cè)量出水壓，就可以計(jì)算出水位值。傳感器采用投入水位傳感器，安裝時(shí)安裝在鉆有孔的鋼管中，避免動(dòng)水引起測(cè)量誤差。其工作過(guò)程是首先傳感器輸出的

10、4-20mA模擬量信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，然后將模擬量信號(hào)輸入到CC2530單片機(jī)，由CC2530完成測(cè)量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理，最后，將處理得到的數(shù)據(jù)信息傳輸至射頻模塊，由匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)信息調(diào)制成2.4GHz無(wú)線信號(hào)，進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)臏?zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)線收發(fā)器的數(shù)據(jù)傳送。3終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)3.1協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)首先，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)工作后，進(jìn)行傳輸網(wǎng)絡(luò)的搜索，向網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，當(dāng)接到應(yīng)答信號(hào)后，傳感器節(jié)點(diǎn)加入了網(wǎng)絡(luò)；之后，系統(tǒng)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的發(fā)送是水位數(shù)據(jù)信息，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收信息，并與系統(tǒng)設(shè)定的缺省值進(jìn)行比較，如果超出了規(guī)定的上下限，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)給PC。3.2采集節(jié)點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)

11、4系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與性能分析為了驗(yàn)證系統(tǒng)的安全性和可靠性，結(jié)合水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的測(cè)試。其中主要測(cè)試了系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的通信距離、組網(wǎng)的延時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)的自愈能力、檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)的傳輸、減少數(shù)據(jù)丟失以及傳輸?shù)墓牡冗M(jìn)行了重點(diǎn)測(cè)試，同時(shí)將得到的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的分析和總結(jié)。系統(tǒng)由協(xié)調(diào)器、路由器、傳感器節(jié)點(diǎn)組成的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)6，傳感器節(jié)點(diǎn)掉電重新上電能夠重新加入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)ふ移渌腹?jié)點(diǎn)并重新加入網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，使用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)和GPRS技術(shù)相結(jié)合，能夠滿足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的要求，是實(shí)現(xiàn)水文實(shí)時(shí)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)的重要解決方案?；谖锫?lián)網(wǎng)的

12、水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)我國(guó)作為一個(gè)水資源缺乏的國(guó)家，水資源應(yīng)該得到充分合理的利用，水文參數(shù)監(jiān)測(cè)是水資源合理利用的基礎(chǔ)，水域水文參數(shù)資料涉及到我國(guó)的核心經(jīng)濟(jì)利益。相比于國(guó)外的水文監(jiān)測(cè)工作而言，國(guó)內(nèi)水文監(jiān)測(cè)還處于起步階段。目前的水文監(jiān)測(cè)工作還是采用比較原始的工作方式，即人工采樣，采用手持便攜式監(jiān)測(cè)儀或?qū)嶒?yàn)室分析。這種工作方式存在采樣頻率低、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控、不能反映水體水質(zhì)參數(shù)的連續(xù)動(dòng)態(tài)變化等缺點(diǎn)。同時(shí)，由于水文參數(shù)監(jiān)測(cè)（如溶解氧、PH值等）往往存在分布范圍廣、不易到達(dá)、取樣時(shí)間不固定、取樣困難等特點(diǎn)1，采用現(xiàn)有人工取樣、有線或者無(wú)線組網(wǎng)等方式組成測(cè)試系統(tǒng)通常都會(huì)存在施工困難，維護(hù)保障不容易，以及升級(jí)困難等

13、弱點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由于其短距離傳輸、低復(fù)雜度、低功耗、自組網(wǎng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制環(huán)境檢測(cè)與預(yù)報(bào)、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、醫(yī)療護(hù)理、智能家居、空間探索以及軍事等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)成本低廉，可以很方便地實(shí)現(xiàn)不同水域部署，并能保證數(shù)據(jù)采集的廣度和精度，可為大范圍水文資料監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)2。為此，針對(duì)水文參數(shù)總體及局部監(jiān)測(cè)的需求，本文提出了以水文參數(shù)檢測(cè)傳感器作為終端測(cè)試節(jié)點(diǎn)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為通信平臺(tái)，并以Linux系統(tǒng)作為軟件基礎(chǔ)平臺(tái)來(lái)構(gòu)建水文參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域水文參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)。1硬件監(jiān)測(cè)平臺(tái)構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水文參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)主要包括水文

14、參數(shù)終端節(jié)點(diǎn)（水溫測(cè)試、溶解氧測(cè)試等）、網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點(diǎn)（中心網(wǎng)關(guān)、邊緣網(wǎng)關(guān)）、遠(yuǎn)程中心監(jiān)控節(jié)點(diǎn)等三個(gè)主要部分，每種節(jié)點(diǎn)完成不同的功能?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的水文參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)水文參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不同，主要表現(xiàn)在新的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)的電源管理、網(wǎng)絡(luò)路由算法、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及中心監(jiān)控軟件系統(tǒng)的不同?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合了最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和水文參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通信工作頻段兼顧了中國(guó)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要包括780 MHz（中國(guó)）/2.4 GHz（國(guó)際）3，4，其實(shí)際硬件拓?fù)鋱D如圖1所示。圖1水文監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D在基于物聯(lián)網(wǎng)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，終端節(jié)點(diǎn)由許多功能相同或不同的水文監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，水

15、文監(jiān)測(cè)傳感器是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，可用于實(shí)現(xiàn)多種水文參數(shù)的檢測(cè)。目前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包括水溫（Campbell公司的109溫度傳感器）、水位（壓力式水位傳感器）、PH值（CS525）、溶解氧（Hamilton公司的-OXYGOLD G ARC 225溶解氧傳感器），并預(yù)留了其它水文參數(shù)測(cè)試的軟硬件終端接口，如流速、渾濁度等參數(shù)。終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器可將水文參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)，然后對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)，然后將已調(diào)信號(hào)通過(guò)終端節(jié)點(diǎn)的天線發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合和匯聚。每一個(gè)水文監(jiān)測(cè)終端節(jié)點(diǎn)都包含數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要指水溫、水位、PH值、溶解氧傳感器）、數(shù)據(jù)處

16、理和控制模塊（微處理器、存儲(chǔ)器）、通信模塊（無(wú)線收發(fā)器）和供電模塊，主要設(shè)計(jì)要求是低功耗，高可靠性，具有自組網(wǎng)功能。由于終端節(jié)點(diǎn)體積小，因而電源容量也非常有限，從而在設(shè)計(jì)中必須充分考慮到節(jié)點(diǎn)的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，提高單位節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間，節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能耗以及采用合理的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在設(shè)計(jì)中綜合考量終端節(jié)點(diǎn)的可靠性、經(jīng)濟(jì)成本等多方面因素，終端節(jié)點(diǎn)可采用Chipcon公司的CC2430芯片作為控制核心，該芯片以IEEE 802.15.4協(xié)議為基礎(chǔ)，整合了射頻（RF）前端、內(nèi)存和微控制器5，在本系統(tǒng)中可分別對(duì)水溫、水位、PH值、溶解氧等水文參數(shù)傳感器進(jìn)行控制，并最終實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)試。同時(shí)，也可以根據(jù)需要進(jìn)行其他參數(shù)測(cè)

17、試，所需要的工作只是加入不同的水文參數(shù)測(cè)試終端節(jié)點(diǎn)而已。網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點(diǎn)用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)水文監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域子網(wǎng)段的自協(xié)調(diào)組網(wǎng)以及信息處理。在水文監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)建立過(guò)程中，因具體應(yīng)用環(huán)境不同，其工作測(cè)試的重點(diǎn)也不同，故對(duì)不同的子網(wǎng)段，需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置。首先應(yīng)由各個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)初始化該段子網(wǎng)，以避免各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾，以及與其他工作相同頻道設(shè)備間的信號(hào)干擾。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)給每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)指定不同的物理地址來(lái)區(qū)分不同節(jié)點(diǎn)，當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用后，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)會(huì)定時(shí)發(fā)送查詢命令，在發(fā)現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)列表，同時(shí)發(fā)送新的路由表。除具有自組網(wǎng)特點(diǎn)外，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)還負(fù)責(zé)第一步的信息分析及處理，并將處理后的數(shù)

18、據(jù)存儲(chǔ)到嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)以備查詢。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通常個(gè)數(shù)有限，一般對(duì)功耗要求不嚴(yán)格，可以采用多種通信方式與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信（如Internet、衛(wèi)星或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等）。在水文監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中采用星型拓?fù)湓O(shè)計(jì)，可以在一個(gè)較大的水域范圍內(nèi)設(shè)置中心網(wǎng)關(guān)路由節(jié)點(diǎn)，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的水文數(shù)據(jù)包信號(hào)的中繼和轉(zhuǎn)發(fā)6。遠(yuǎn)程中心監(jiān)控節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的管理中樞，用于匯集并處理各區(qū)域的水文參數(shù)，并根據(jù)分析結(jié)果提出不同的合理化建議，主要完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理、數(shù)據(jù)的可視化、物聯(lián)網(wǎng)的管理功能。其硬件組成主要是大規(guī)模的磁盤(pán)陣列以及高性能的工作站服務(wù)器。在整個(gè)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件部署、軟件參數(shù)設(shè)置完成后，就可以對(duì)部署了終端傳感器

19、節(jié)點(diǎn)的水區(qū)域進(jìn)行水文參數(shù)的主動(dòng)監(jiān)測(cè)。其具體流程如下：（1）遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)出控制指令，通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，啟動(dòng)激活終端傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行水文參數(shù)檢測(cè)。（2）終端節(jié)點(diǎn)處理器收到指令后，由主處理器對(duì)命令進(jìn)行解碼。若節(jié)點(diǎn)地址與控制指令中的地址一致，則啟動(dòng)傳感器進(jìn)行水文參數(shù)采集，并將最終采集到的數(shù)據(jù)傳送給節(jié)點(diǎn)處理器。節(jié)點(diǎn)主處理器捕獲到測(cè)量數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析、融合，并將水文數(shù)據(jù)打包成符合6LoWPAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀，然后加入包頭、節(jié)點(diǎn)編號(hào)等信息后送到射頻模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)射，同時(shí)也可在該節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)其他節(jié)點(diǎn)的路由轉(zhuǎn)發(fā)。（3）中心節(jié)點(diǎn)匯聚各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)參數(shù)，發(fā)出相應(yīng)控制指令。2軟件系統(tǒng)集成及設(shè)計(jì)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理

20、功能比較復(fù)雜，任務(wù)多樣，需要監(jiān)測(cè)的水文參數(shù)種類多，僅目前就包括水溫、水位、PH值等參數(shù)測(cè)試，而且為了今后的拓展，還必須為今后其他水文參數(shù)測(cè)試預(yù)留軟件接口。同時(shí)，水文參數(shù)測(cè)試結(jié)果的通信方式的種類差異也較大，軟件設(shè)計(jì)涉及大量的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)管理工作。為便于不同模塊的接口，軟件設(shè)計(jì)整體應(yīng)采用一致性、模塊化設(shè)計(jì)。所有節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)可選用Linux操作系統(tǒng)，因?yàn)長(zhǎng)inux系統(tǒng)成熟穩(wěn)定、源代碼開(kāi)放，尤其在網(wǎng)絡(luò)通信方面有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。終端節(jié)點(diǎn)由于其節(jié)電性方面的要求，可采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)采用普通嵌入式Linux操作系統(tǒng)，而中心節(jié)點(diǎn)則采用完整的Linux系統(tǒng)，

21、這種軟件平臺(tái)架構(gòu)保證了整個(gè)系統(tǒng)的軟件一致性，以便于以后的保障和維護(hù)。2.1終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)主要包括核心控制器、I/O接口、存儲(chǔ)模塊及射頻收發(fā)模塊等，其硬件構(gòu)成決定了終端節(jié)點(diǎn)采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系統(tǒng)比較符合終端節(jié)點(diǎn)特性。同時(shí)，由于終端節(jié)點(diǎn)以及物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的特殊性，其通信協(xié)議不可能采用完整的IP協(xié)議棧，而必須采用修改后能適用本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)文的分片和重組、報(bào)頭壓縮和地址自動(dòng)配置、組播和安全。協(xié)議棧數(shù)據(jù)幀格式符合IEEE802.15.4，其水文參數(shù)測(cè)試協(xié)議幀格式如圖2所示，其中MAC負(fù)載部分包括上層協(xié)議幀控制信息、水文參數(shù)、傳感器節(jié)點(diǎn)號(hào)等信息。圖2水文參數(shù)

22、測(cè)試協(xié)議幀格式作為終端節(jié)點(diǎn)，軟件節(jié)能設(shè)計(jì)是其中的一個(gè)重要考慮。為了避免節(jié)點(diǎn)頻繁進(jìn)入暫停工作等待充電的工作模式，減少無(wú)用數(shù)據(jù)的采集和傳輸，傳感器節(jié)點(diǎn)采用基于閾值的工作方式：當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大小在報(bào)告閾值以內(nèi)時(shí)，不予發(fā)送，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大小超過(guò)報(bào)告閾值而在告警閾值以內(nèi)時(shí)，以較長(zhǎng)的周期循環(huán)報(bào)告實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大小超過(guò)告警閾值時(shí)，以較短的周期循環(huán)報(bào)告實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這樣的工作方式既保證了關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠獲取，又減少了頻繁發(fā)送無(wú)用數(shù)據(jù)的能量消耗。2.2水文監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)水文監(jiān)控中心應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)是盡可能地使得系統(tǒng)友好，使用戶操作簡(jiǎn)單直觀，對(duì)險(xiǎn)情或者異常情況表示及告警明顯。在方案設(shè)計(jì)中，上層部分不但需要

23、提供給用戶與系統(tǒng)交互能力相適應(yīng)的界面，還需要提供對(duì)水文參數(shù)進(jìn)行歸納、綜合分析等功能的實(shí)現(xiàn)模塊以及與底層交互的通訊模塊?；谠O(shè)計(jì)目標(biāo)的要求，其監(jiān)控中心的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)采用B/S架構(gòu)，應(yīng)用界面程序部分和核心平臺(tái)之間采用多種耦合方式。核心平臺(tái)可以作為界面的一個(gè)功能模塊DLL嵌入上層直接調(diào)用底層庫(kù)函數(shù)，也可以把核心平臺(tái)單獨(dú)作為一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，二者之間通過(guò)操作系統(tǒng)提供的進(jìn)程間的管道機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信。監(jiān)控中心應(yīng)用程序通過(guò)核心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水文監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的管理，并啟動(dòng)終端水文監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)來(lái)采樣區(qū)域水文資料。監(jiān)控中心在收集到由路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的水文采樣數(shù)據(jù)之后，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)提供用戶界面對(duì)水文參數(shù)進(jìn)行分析處理

24、，并采用圖形方式進(jìn)行顯示，最終根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行視覺(jué)或聲響告警。系統(tǒng)應(yīng)用程序主要包括文件處理模塊、系統(tǒng)配置模塊、分析處理模塊以及告警模塊等4個(gè)功能模塊。監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)平臺(tái)采用Linux系統(tǒng)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)則采用ORACLE大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)7-8。通過(guò)文件功能模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)取以及打印等功能，也可以保存設(shè)置應(yīng)用程序工作環(huán)境參數(shù)等功能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的永久性存儲(chǔ)，以便于后期數(shù)據(jù)的綜合化處理。配置功能模塊采用圖形化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由以及終端傳感器的參數(shù)設(shè)置，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件和軟件配置，包括應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)對(duì)硬件的檢測(cè)以及檢測(cè)通過(guò)后初始化測(cè)試所需要的軟硬件環(huán)

25、境。分析處理模塊是整個(gè)監(jiān)控中心的核心模塊，主要包括水文數(shù)據(jù)的分析、歸類、比較、模型建立、數(shù)據(jù)歸一化處理以及對(duì)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行描繪和顯示等功能。大致的功能包括下列4個(gè)方面：（1）結(jié)合地理信息系統(tǒng)，將所有終端節(jié)點(diǎn)的位置及其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在地圖上，這樣可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)者快速定位水文終端節(jié)點(diǎn)地理坐標(biāo)，全局監(jiān)測(cè)整個(gè)水域的水文信息情況；（2）以時(shí)間坐標(biāo)為基軸，將所有終端節(jié)點(diǎn)的歷史或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)顯示在以時(shí)間為橫軸的曲線圖上，以便于監(jiān)測(cè)者分析一段時(shí)間內(nèi)水文參數(shù)的變化情況，進(jìn)而結(jié)合其他監(jiān)測(cè)信息分析發(fā)生的原因，完善預(yù)警機(jī)制；（3）基于節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)的展示，對(duì)所有節(jié)點(diǎn)按網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的標(biāo)識(shí)大小進(jìn)行整體的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)顯示，以便監(jiān)測(cè)者抽取導(dǎo)出

26、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)觀察節(jié)點(diǎn)異常狀態(tài)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)有效地維護(hù)；（4）建立水文參數(shù)模型，構(gòu)建參數(shù)預(yù)測(cè)模型，建立專家系統(tǒng)，提供領(lǐng)導(dǎo)決策科學(xué)依據(jù)。告警功能模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)水文參數(shù)的異常情況的報(bào)警，主要實(shí)現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)的快速定位、進(jìn)行聲光報(bào)警提示以及按照設(shè)定策略進(jìn)行異常處理。報(bào)警的方式主要包括在圖形界面上快速閃爍紅色告警提示信息，通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出告警提示聲音9。其軟件整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。3系統(tǒng)評(píng)估在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，由于大量水文采樣終端節(jié)點(diǎn)被部署于不同的水文區(qū)域，各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)間以無(wú)線自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通信方式采用的是無(wú)線通信。由于無(wú)線信號(hào)傳輸存在由反射、衍射所引起的多徑效應(yīng)，加上節(jié)點(diǎn)所處環(huán)境

27、復(fù)雜，因而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間通信存在較大的不穩(wěn)定性。這種情況有可能導(dǎo)致整個(gè)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定的工作，采集到的水文數(shù)據(jù)不能及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸給監(jiān)控中心進(jìn)行分析決策10。因此，在系統(tǒng)成功組建后，為了保證整個(gè)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運(yùn)行，還需要對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，主要包括對(duì)終端水文采樣模塊物理性能的評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)物理層參數(shù)的評(píng)估、數(shù)據(jù)鏈路層參數(shù)評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)評(píng)估、監(jiān)控中心分析軟件的性能評(píng)估等，并依據(jù)評(píng)估的結(jié)果采取相關(guān)策略。圖3水文監(jiān)控中心軟件整體框國(guó)內(nèi)外對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的項(xiàng)目在評(píng)估方面進(jìn)行了大量研究，并取得了很好的應(yīng)用效果。評(píng)估方法主要包括基于通信鏈路特性的評(píng)估方法、基于測(cè)試參數(shù)的評(píng)

28、估方法、結(jié)合多因素的綜合評(píng)估方法等，這些評(píng)估測(cè)量手段都值得進(jìn)行借鑒和參考。具體到本項(xiàng)目的系統(tǒng)評(píng)估，則包括對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的射頻參數(shù)測(cè)試評(píng)估、采樣水文參數(shù)精度和可靠性評(píng)估以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)生命周期的評(píng)估。只有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，系統(tǒng)所測(cè)試的水文參數(shù)才是真實(shí)和可靠的，才能用于實(shí)際的工程中。水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的提高1提高水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的重要性隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷完善和創(chuàng)新，我國(guó)各項(xiàng)技術(shù)得到了快速發(fā)展，水文監(jiān)測(cè)作為水文工作中的主要組成部分，為工程建設(shè)管理、水資源管理、優(yōu)質(zhì)服務(wù)生態(tài)環(huán)境，以及防汛工作等提供著強(qiáng)有力、可靠性的技術(shù)支持，發(fā)揮著非常重要的作用。因此，相關(guān)部門(mén)要不斷對(duì)水文監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀

29、及其存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出切實(shí)可行的對(duì)策提高水文監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，從而為水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量能夠社會(huì)的發(fā)展和需求提供基礎(chǔ)和前提。2影響水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的主要因素2.1水文人員的素質(zhì)起決定性因素物質(zhì)決定意識(shí)，意識(shí)對(duì)物質(zhì)具有反作用，正確的意識(shí)能夠促進(jìn)事物的發(fā)展，錯(cuò)誤的意識(shí)阻礙事物的發(fā)展。對(duì)于水文監(jiān)測(cè)工作而言，影響其質(zhì)量的決定性因素就是水文人員的素質(zhì)，主要包括思想政治、技術(shù)水平、職業(yè)道德等綜合素質(zhì)。其中，技術(shù)水平是做好水文監(jiān)測(cè)工作的根本因素，水文要素具有不可重復(fù)性，所以一旦失敗，就會(huì)無(wú)法挽回，所以說(shuō)技術(shù)水平對(duì)于水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的影響是最大的。因此，組建一支業(yè)務(wù)水平高、技術(shù)過(guò)硬的人員隊(duì)伍是提高水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的根本性條件。

30、職業(yè)道德是水文人員從事水文工作具備的基本道德素養(yǎng)，是工作過(guò)程中應(yīng)遵循的行為準(zhǔn)則，由于水文工作的特殊性，所以要求水文人員必須具備良好的職業(yè)道德，在日常工作中實(shí)事求是、精益求精，進(jìn)而確保給社會(huì)提供真實(shí)可靠的資料。2.2監(jiān)測(cè)手段是影響水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的重要因素隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，尤其是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，科學(xué)信息技術(shù)的普及，我國(guó)各項(xiàng)工作也快速被信息化大潮所席卷，這種變化對(duì)于各行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，水文監(jiān)測(cè)工作也不例外。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、遙感技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等的發(fā)展給水文工作的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和前提，同時(shí)也為水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的提高提供了有利條件。計(jì)算機(jī)

31、等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用大大地推動(dòng)了水文工作的發(fā)展，信息技術(shù)手段的使用提高了水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量和效率，減少了監(jiān)測(cè)的時(shí)間，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，保證了水文監(jiān)測(cè)資料的準(zhǔn)確性和可靠性?？梢哉f(shuō)，監(jiān)測(cè)手段是影響水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的重要因素。3水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量現(xiàn)狀以及主要問(wèn)題近年來(lái)，我國(guó)在水文方面進(jìn)行了升級(jí)和改造，更新了相關(guān)水文設(shè)備，并在水文工作中運(yùn)用了新技術(shù)和新儀器，在極大水平上改善了水文監(jiān)測(cè)手段。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)水文工作還存在一定的差距和不足，水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量還有待提高，為了使其滿足社會(huì)發(fā)展的需求，相關(guān)部門(mén)要采取措施給予解決。目前我國(guó)水文監(jiān)測(cè)工作中存在的問(wèn)題主要有以下幾方面：首先，水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的測(cè)洪能力較低。就目前而

32、言，雖然我國(guó)相關(guān)部門(mén)加大了水文監(jiān)測(cè)的設(shè)施設(shè)備的建設(shè)力度，但是仍然存在一些問(wèn)題沒(méi)有解決，測(cè)洪能力就是其中較為嚴(yán)重的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)改造之后的水文監(jiān)測(cè)設(shè)備在測(cè)量超標(biāo)洪水方面仍不足，只能采取傳統(tǒng)的方法測(cè)量特大洪水，浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力。其次，測(cè)速、測(cè)深，以及取沙的技術(shù)和方法需要升級(jí)?，F(xiàn)階段我國(guó)在測(cè)水深、測(cè)速、采沙樣方面采用的方法比較傳統(tǒng)，這樣的測(cè)驗(yàn)技術(shù)只適用于小型的洪水，一旦遇到較大的洪水時(shí)，其測(cè)速、測(cè)深、取沙的過(guò)程比較困難，而且單次測(cè)驗(yàn)所需的時(shí)間長(zhǎng)，人工操作強(qiáng)度大，一旦出現(xiàn)失誤，將無(wú)法挽回?fù)p失。另外，采用人工形式進(jìn)行操作，無(wú)法自動(dòng)向計(jì)算機(jī)傳輸，那么水文監(jiān)測(cè)資料的準(zhǔn)確性和可靠性也將無(wú)法保障。因此，需要升

33、級(jí)測(cè)速、測(cè)深，取沙的技術(shù)與方法。4提高水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的對(duì)策4.1引進(jìn)新技術(shù)以及新設(shè)備提高水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量對(duì)于我國(guó)目前的水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量而言，其與西方發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距和不足，需要相關(guān)部門(mén)和人員提出切實(shí)有效的對(duì)策進(jìn)行改善和解決。其中，水文監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備是影響其質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和更新設(shè)備來(lái)解決，采用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，取其精華，需要注意的是，在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中，切忌盲目地引進(jìn)，要根據(jù)我國(guó)水文監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況進(jìn)行引進(jìn)，具體問(wèn)題具體分析。另外，還要加強(qiáng)水文監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的更新工作，更新后的檢測(cè)設(shè)備能夠滿足防汛、抗旱等的需求為主，從而提高水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量和時(shí)間，推動(dòng)水文事業(yè)的正常、

34、健康發(fā)展。4.2提高水文監(jiān)測(cè)管理質(zhì)量規(guī)范化、合理化、科學(xué)化的管理方法對(duì)于水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的提高具有不可替代的作用和意義。在提高管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立完善健全的質(zhì)量管理規(guī)范是提高水文監(jiān)測(cè)管理質(zhì)量必不可少的環(huán)節(jié)，將其重點(diǎn)水文監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)范、技術(shù)設(shè)施的建設(shè)、測(cè)驗(yàn)過(guò)程等方面，并在水文檢測(cè)質(zhì)量管理工作中對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，制定科學(xué)合理的獎(jiǎng)懲制度，激勵(lì)人員的積極性，培養(yǎng)水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量意識(shí)，以此提高水文監(jiān)測(cè)的管理質(zhì)量，從而為水文監(jiān)測(cè)質(zhì)量的有效提升奠定基礎(chǔ)。GIS技術(shù)在水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS，是一個(gè)當(dāng)前發(fā)展較快的信息科學(xué)分支。它的主要研究對(duì)象時(shí)地球的空間數(shù)據(jù)，主要的研究方法是通過(guò)對(duì)敏感資料的

35、采集、存儲(chǔ)，然后結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用進(jìn)行良好的顯示、分析，從而利于人們的查詢、分析。這門(mén)科學(xué)屬于交叉科學(xué)，集合了信息科學(xué)、空間科學(xué)、地球科學(xué)、軟件工程等等多門(mén)學(xué)科為一體。20世紀(jì)90年代以來(lái)，GIS得到了十分廣泛的應(yīng)用，主要的領(lǐng)域涉及到了資源環(huán)境、公路交通、軍事、城市規(guī)劃。同樣在水文領(lǐng)域，根據(jù)水利部印發(fā)的全國(guó)水利信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃中“水文業(yè)務(wù)管理”部分和水利部水文局編制的中小河流洪水預(yù)報(bào)及服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)的要求，從水文業(yè)務(wù)管理的實(shí)際需要出發(fā)，也需要開(kāi)發(fā)河流的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2 GIS在水文監(jiān)測(cè)的應(yīng)用GIS在水文監(jiān)測(cè)中應(yīng)用主要包含：1.根據(jù)可視化的數(shù)字地圖，使得GIS和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)達(dá)到水

36、情信息查詢、檢索、顯示和分析的最后目的。2.模型參數(shù)的確定主要指的是流域水文一些參數(shù)，如河道的長(zhǎng)度、坡度，流域的坡度、重心、土壤分布及土地利用面積等。3.將流域劃分為滿足分辨率要求的許多不規(guī)則多邊形單元或規(guī)則的柵格，來(lái)考慮下墊面條件和降雨等要素在空間的不均勻分布。4.DEM直接應(yīng)用倒流域匯流計(jì)算，與此同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確災(zāi)情分析。3水文模型3.1傳統(tǒng)水文模型這種模型輸入比較分散，而且輸出是集中的。這種模型通過(guò)輸入流域上各點(diǎn)的降雨過(guò)程，感知出口流量。由于屬于歷史發(fā)展不成熟的產(chǎn)物，只能簡(jiǎn)單刻畫(huà)，跟真實(shí)模型結(jié)構(gòu)匹配性非常差。3.2現(xiàn)代HEC-HMS模型該模型是美國(guó)陸軍工程師團(tuán)（USCE）水資源研究中心所研發(fā)的，它隸屬于一種分布式的模型。這個(gè)模型里通過(guò)徑流模擬系統(tǒng)，把流域產(chǎn)、匯流計(jì)算方法放到整體部分，就能夠達(dá)適應(yīng)不同的流域的確切情況。這個(gè)模型能夠根據(jù)采樣到的不同凈雨、直接徑流過(guò)程和基流計(jì)算各個(gè)子流域，應(yīng)用相異的演算方法計(jì)算洪峰。考慮了不同流域的空間分布不均勻特性。其人機(jī)交互的接口非常友善，具有很好的可視化效果，最終的計(jì)算通過(guò)過(guò)程線、時(shí)間序列等等手段進(jìn)行呈現(xiàn)。我們需要做的是構(gòu)建HEC-HMS系統(tǒng)，并且輸入相關(guān)的水文數(shù)據(jù)，這主要包含數(shù)字的地圖、網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)、流域內(nèi)部整體分布等等。這里面包括河道、子流域命名，以及地圖的單位轉(zhuǎn)化，圖標(biāo)的標(biāo)注