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智能测控技术在水文测验中的应用

文档作者：孙洪波文档来源：河南省南阳水文水资源测报分中心		更新日期： 2026年07月21日	点击数：
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上一篇：水土保持及其生态环境监测方法研究

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第５期　 气 象 水 文 海 洋 仪 器 　　No．５
２０２４年１０月　 Meteorological,HydrologicalandMarineInstruments 　　Oct．２０２４
收稿日期:２０２４ ０６ ２８．
作者简介:孙洪波(１９７１ ),男,大学,工程师.主要从事智慧水文方面的研究工作.
智能测控技术在水文测验中的应用
孙洪波
(河南省南阳水文水资源测报分中心,南阳 ４７３０００)
摘　要:为了充分发挥水文智能测控技术精准、快速地提供数据信息及保护生态环境的作用,文章
分析了水文工作中测验的要求,阐述了智能监测技术的优势、系统设计、技术应用,以及水文现代化
建设的要点,将水文测验与智能化探测技术相结合,旨在实现水文测验的自动化、现代化和精准化.
关键词:智能检测技术;水文;测验
中图分类号:P３３２　　文献标识码:A　　文章编号:１００６ ００９X(２０２４)０５ ０１２７ ０３
Applicationofintelligentmeasurementand
controltechnologyinhydrologytest
SunHongbo
(HenanNanyangSub CenterOf HydrologicalWaterResourceMonitoringAndReporting,Nanyang４７３０００)
Abstract:Inordertofullyleveragetheroleofhydrologicalintelligentmeasurementandcontroltechnologyinproviding
accurateandrapiddatainformationandprotectingtheecologicalenvironment,thisarticleanalyzestherequirementsfor
testinginhydrologicalwork,elaboratingontheadvantages,systemdesign,technicalapplications,andkeypointsof
hydrologicalmodernizationconstructionofintelligentmonitoringtechnology．Bycombininghydrologicaltestingwith
intelligentdetectiontechnology,theautomation,modernization,andprecisionofhydrologicaltestingcanbeachieved．
Keywords:intelligentdetectiontechnology;hydrology;test
０　引言
合理、高效、科学地采集水文数据能够为相关
工作的开展提供支持.将水文测验工作和智能测
控技术充分结合,能够使智能测控工作的开展更
加顺利.与此同时,现代化测控技术的应用,还可
使信息的获取变得更加便捷和迅速,创建智能化
系统可以提高测验结果的精准度和工作质量,实
现水涝干旱灾害的尽早预防.
１　水文工作特点对测验提出的要求
水文工作有一定的紧迫性,在制定工 作 规 划
时,需要相关部门提供及时、有效、精准的数据作
为支撑.水文工作人员需要实时监测数据,并制
定水文灾害的应对方案,同时以水文测验资料助
力政策及方案的制定,提升信息服务水平.现代
智能检测 技 术 可 避 免 基 本 信 息 收 集 不 全 面 的 问
题,提高通信技术能力,将智能测控技术与水文测
验工作相结合,优化水文服务[１].
２　智能监测技术在水文工作中的优势
２．１　加快资料采集速度
目前国内测控工作自动化程度偏低,会 耗 费
大量人员精力.合理应用智能测控技术,能够改
善以往测控工作存在的不足,可在短时间内完成
信息的采集、规整和研究[２].
２．２　保障信息精准性
以往水文工作受到人员专业性、设备应用熟练
气 象 水 文 海 洋 仪 器 Oct．２０２４
度、操作环境等因素的影响,信息精准度无法得到保
障.如水文站位置荒僻,少有人员居住,但年降水总
量、水体流动量偏大,一旦发生洪水灾害,水体流动速
度增快、水内漂浮物体数量增加,极易导致流速仪等设
备发生故障,降低数据的时效性,若工作人员不能及时
处理,则无法保障数据的准确性.而应用智能测控技
术,水文人员仅需要异地操作现代化仪器,便能完成测
验任务,保障了信息的时效性和数据质量.
３　水文测验中智能检测系统设计
３．１　框架设计
在水文监测工作中,智能测控技术充分融合了
测量、管控、通信、智能传感、电脑等一系列技术后,
可开展水体周边情况的全天监视和控制.技术人
员在设计智能测控技术时,会重视信息收集、传送、
研究、使用、保存的功能,确保其能够自动开展信息
收集工作,之后利用先进设备进行全面分析,及时
发现并改正其中的错误.
３．２　硬件设计
３．２．１　水下硬件
微电脑操控技术和水下硬件控制技术的结合,
使传感器管理控制得到程序化改变,有效解决了信
号传输的时序性问题.多样化信息在传输中会存
在干扰问题,可根据软件的编码形式合理规避.与
此同时,水下开展信号传输工作时,工作人员利用
短波通信形式,能在一定范围内有效避免信号衰减
对工作造成影响.智能测控系统的水下硬件框架
中,微电脑作为关键控制设备,可归整传感器收集
的信息,最后将其发送至主要控制机房内[３].
３．２．２　岸上硬件
技术人员开展岸上硬件规划时,应对以下方面
多加关注:第一,科学应用模块化设计方式,结合多
种功能,提高维护工作的便捷性和清晰度;第二,利
用智能设备完成整体控制和信息计算,提高工作便
捷程度;第三,与硬 件 系 统 相 比,优 先 考 虑 软 件 形
式,提高整体运行稳定性;第四,选择非接触形式的
硬件完成信号检测,确保其具有优秀的避雷效果;
第五,科学分离强点器、弱点器,强化抗干扰成效.
３．３　软件设计
３．３．１　硬件程序
开展智能测控系统设计时,技术人员 应 对 以
下关键点多加关注:第一,规划过程中充分考虑员
工的工作特征,设置醒目警示灯,使操作者及时、
有效 了 解 目 前 情 况,提 高 系 统 智 能 化、现 代 化 水
平;第二,注重水文工作设施建设,国内多数地区
水文设施陈旧、时间久远,关键河流边缘的居民数
量众多,河体状态复杂,致使标准化工作的开展存
在巨大困难,但智能测控技术大幅缩减了数据误
差范围,保障了信息内容的准确性.
３．３．２　报表程序
开展智能测控系统规划时,应重视行业规范,并
在行业规范基础上实现程序的科学设计,结合人员
测算、信息化报表制作的特点,提高报表程序的精准
度和可操作性.与此同时,报表程序具备的查询功
能,能够打印、输出水深度、横向分布等信息[４].
４　水文测验中智能测控技术应用
４．１　信息数字化
水文站可创建信息共享平台,利用该 平 台 全
面掌握地区水利建设的实际情况,相关部门应保
证测验站点位置布设的合理性,提高工作的现代
化和智能化水平,支撑国家长久发展和水利工作
的智慧化转变(如图１所示).
图１　水文工作数字化流程
４．２　智能通信计算
水文智能化测控系统内部包含控制系统和监
测系统,控制系统由吊臂、控制箱、摄像、仪器、无线
信号接收和发送软件等组成,通过对软件的合理使
用,实施精准的运动控制;监测系统在测验规范基
础上利用仪器测验,将得到的数据处理、转变为水
体流动数量的记载信息表,或通过公网将监测信息
传输至信息中心,实现巡视工作的自动化开展.
将测验得出的信息传送至中心,通过优化传统
数据传输方式,提高策略制定和数据信息的时效性,
智能通信系统如图２所示.自动化录入水文测量信
息和水体流动数据的云端测算降低了人员数据计
算、录入的工作强度,提高了工作效率;测量数据回
到中心后,信息规整,处理便捷性增强,一旦信号传
输被迫中断,上位机实时保存相关内容,便于在系统
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第５期 孙洪波:智能测控技术在水文测验中的应用
恢复后第一时间开展传送,防止关键资料丢失.
图２　智能通信系统
由于测验操作的简化,员工只需要接受简单的
培训即可上岗,这种变化改善了技术人员不足的状
况;车载系统支撑腿可提高设备稳定性;高度清晰、
全景系统的科学应用能帮助人员躲避障碍,精准找
到测验点;钢丝过载报警系统在设施达到一定数值
后,向人员发出及 时 警 报,从 而 有 效、快 速 规 避 危
险;吊臂急停功能在人员发觉危险因素后,减少产
生的损失;测流信号有线传输与专业钢丝绳结合,
强化了信号传输稳定性;工业性 PLC能使设备控
制性能强化,产生高精准信息;强敏感传感器可提
升设备应用安全性;工作舱内、外一键自动、手动等
区域内存在应急操作键,保证设备运行安全.
４．３　电流检测设备
电流流速仪需要利用电波雷达枪,在 多 普 勒
效应前 提 下 进 行 测 定.仪 器 设 备 会 产 生 无 线 电
波,无线电波与水面接触后,存在部分能量返回设
备的缺陷,而无线电波的信号频率变化与速度成
正比,以 便 在 短 时 间 内 测 定 水 体 平 均 流 动 速 度.
电动雷波枪设备可连续 ５h不 间 断 工 作,并 达 到
多次测量标准,同时电动雷波枪内有倾斜传感器,
能够 自 动 改 正、手 动 选 择 角 度,保 障 结 果 的 准 确
性,异常天气下存在高强防水性.
开展垂线测速时,电波流速仪器与缆线测速垂
线处于一致状态,并互相保持１０m距离;流速测验
工作时,操作人员应将设备打开、完成参数设置、调
整方向和角度,再将探头瞄准至侧流断面垂线,最初
发射时间保持在１０s,然后每次观测间隔５s,确保在
１min内完成,操作人员需要根据流速曲线分布图、
断面图分析信息合理性,如不符合要求应重新测验.
４．４　统一系统应用
智能化水文工作的开展需要结合物联网、大数
据、智慧计算等现代化技术,在“大平台、大数据、大
系统”理念下,建立标准化、全局化服务体系,以及
一体化信息归整、保存、管理平台,确保行业事务处
理一体化.与此同时,水文信息化建设应在数字化
前提下,融合收集、整理、保管、组建智慧监测网、大
数据平台、信息智库,确保水文测控工作智能化、广
泛化、高效化、全面化开展,强化工作多样化能力.
如某水文站项目通过合理使用称重式雨雪测量计、
水位计、水体蒸发观测装备、雷达在线测流装备,与
无线、有线、卫星通信等结合,创建了智能化平台,
完成了大量信息的展示,实现了流域范围内数据、
流动情况、灾害预报、物资管控等的全方位、多角度
工作覆盖,并为防汛、生态环境保护作出巨大贡献.
４．５　开展顶层设计
由于水文测控工作内容多元,无法在短时间内
完成,并存在技术风险.技术人员应在全局角度前
提下,了解目前发展情况和实际需要并明确优化思
路,以此制订实施方案和落实工作进度,然后在满
足工作实际需求的基础上,分步建设,并融合“先易
后难、先试后用”的理念阶段性地开展工作.
４．６　水动力学模型选用
技术人员可利用二维非恒定流浅水方程组,模
拟水体流动情况,利用有限体积、黎曼近似解求出模
乘方组数值.应用有限体积法,可以做到积分离散
无结构的网格,促使其达到模拟边界水流运动状态.
并且模型还会根据设备采集资料进行网格划分,规
避复杂边界结点不足,接着利用有限体积法完成单
元网格各时段动量平衡,最后利用黎曼近似解知晓
单元网格间的水体数量交互,提高计算的精准度.
５　水文现代化建设工作要点
５．１　建设新网络体系
智能化测控系统与水文工作结合,可 为 防 控
水涝提供精准高效的信息,补充其中的信息空缺,
完成河流水库沿海地区的全面覆盖,建立健全的
监测体系,实现对水资源的精准、高效管理.与此
同时,通 过 创 建 水 质 站 网、监 测 站 网 和 水 环 境 生
态,确保水文机构在地区内的全面覆盖.如某水
文站创建了１２００m 的双揽６跨度电路,安设了
１０个不需要接触的固定式雷达测流、接触式超声波
差法的线上流量测量系统,通过对其合理应用,完成
了水面上、下同时测流操作,前后共进行了５次最大
高峰流量监测,２０２０ ０８ １４实现了１１０００m３/s的
精准预报,并提出“不分洪”预案,有效保护了耕地和
人民的生命财产安全.
(下转第１３３页)
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第５期 崔振中:水文测验中误差形成原因与解决对策
数字化水文测验站点,利用自动化的采集、处
理系统,帮助了技术人员的计算,促使水文测验工
作向自动化、便捷化转变.
４　结束语
水文测验作为水文工作的关键环节,能 为 灾
害防护、资源利用提供核心、精准的信息支撑.水
文监测中人员操作与仪器设备使用管理都会导致
测验误差的出现.有效规避水文监测中的数据误
差,要以人员工作能力与素养提升为基础,优化水
文监测数据算法、仪器设备选型及仪器的保养维
护工作体系,最大限度地发挥仪器的作用,为工作
人员提供更精确的数据.在水文测验活动中应考
虑自然因素对观测活动的潜在影响,从各个维度
消除监测误差,将自动化、智能化技术作为提高水
文测验精确度的有效手段.
参考文献:
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流中的应用[J]．气象水文海洋仪器,２０１１,２８(４):６５ ６８,７３．
(上接第１２９页)
５．２　合理应用物联网
随着国家信息化技术的飞速进步,网 络 数 据
传递和智能传感技术不断发展.伴随５G 技术的
出现,互联网的信息传输效率提高,互联网具备了
自我检测、诊断和自适应功能,将互联网技术与微
处理器融合,形成了全新一代的智能设备,满足水
文测验的需求.
５．３　高效精简系统体系
完善水文运行管控体制、管理机构,可有效推动
地区相关建设发展进步,建立基层全新服务体系、完
善创新运行机制,创建并完善水文技术标准体系,提
升人员素质,强化管理机制,促进技术创新,增强水
文监测持续性.
６　结束语
水文测验与智能化探测技术结合,有效改善了
以往数据采集、整理、保存和应用中存在的不足,大
幅提升了人员工作效率.与此同时,通过将智能化
探测技术与水文建设工作相结合,实现了资源的充
分利用、保障了应急预防的时效性,促使水文站工
作向自动化、精准化转变,满足现代化工作的需求.
参考文献:
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􀅰１３３􀅰

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