孔桂芹，韓 鵬

(棗莊市水資源試驗(yàn)站，山東 棗莊 277800)

1 現(xiàn) 狀

棗莊市位于山東省南部，境內(nèi)有流域面積大于100km2的季節(jié)性河流河流13 條，洪水期水位暴漲暴落，枯季水量較小。棗莊市水資源試驗(yàn)站承擔(dān)著全市地下水監(jiān)測(cè)和管理工作，目前，全市有地下水位觀測(cè)點(diǎn)149 處，遍布全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，除少量每天觀測(cè)1 次外，大部分為5 天觀測(cè)1 次，觀測(cè)項(xiàng)目為地下水位、水質(zhì)、水溫等，均為人工觀測(cè)，存在著監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)效率精度低，人力、物力浪費(fèi)現(xiàn)象。為解決這一問題，我們選取具有代表性的29 眼觀測(cè)井，進(jìn)行了地下水動(dòng)態(tài)數(shù)字化遙測(cè)系統(tǒng)研制和進(jìn)一步推廣工作。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

緊緊圍繞推動(dòng)數(shù)字化水利建設(shè)，利用現(xiàn)代高科技手段，力求全面、兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)和及時(shí)，進(jìn)行棗莊市地下水水位、水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以準(zhǔn)確掌握地下水資源動(dòng)態(tài)信息，建立自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完成地下水資源各項(xiàng)指標(biāo)自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)和智能分析，為有效保護(hù)地下水資源和實(shí)現(xiàn)水資源安全、有序利用和防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供有力保障。

3 系統(tǒng)網(wǎng)組成

建立的棗莊市地下水水位、水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用GPRS 通信方案，系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，星型網(wǎng)絡(luò)方式組網(wǎng)。測(cè)站設(shè)備可根據(jù)需要分布于監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所有測(cè)站數(shù)據(jù)發(fā)送至中心站，無需采用任何中轉(zhuǎn)，使數(shù)據(jù)傳輸故障率保持最低。遙測(cè)系統(tǒng)由遙測(cè)站、中心站兩部分組成。

3.1 遙測(cè)站配置及組成

遙測(cè)站即數(shù)據(jù)采集部分，主要由液位變送器、測(cè)站機(jī)、充氣電纜、信號(hào)線、保護(hù)裝置等組成。該系統(tǒng)設(shè)置測(cè)站29 套。

3.2 中心站配置及組成

中心站主要由中心站機(jī)、中心站微機(jī)、“地下水遙測(cè)信息實(shí)時(shí)接收處理系統(tǒng)”軟件等組成。中心站微機(jī)配置為:LENOVO 聯(lián)想品牌微機(jī)，PIV2.4GHz，256M 內(nèi)存，40G 硬盤，17 英寸彩色液晶顯示器。系統(tǒng)軟件的操作平臺(tái)是WindowsXP，采用Visual Basic高級(jí)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)置

棗莊市地下水動(dòng)態(tài)數(shù)字化遙測(cè)系統(tǒng)是對(duì)各遙測(cè)站終端機(jī)發(fā)來的自報(bào)或遙測(cè)信息進(jìn)行接收、解調(diào)、存儲(chǔ)和處理。并通過數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱、調(diào)度需求。系統(tǒng)軟件操作平臺(tái)是WindowsXP，采用Visual Basic 高級(jí)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)軟件為Microsoft SQL Server。系統(tǒng)目前運(yùn)行環(huán)境為IBM 微機(jī)，操作系統(tǒng)為WindowsXP，系統(tǒng)運(yùn)行速度較快，穩(wěn)定性較好，操作簡(jiǎn)便。其主要功能介紹如下:

4.1 野外數(shù)據(jù)采集、處理功能

為適應(yīng)野外工作環(huán)境，遠(yuǎn)程遙測(cè)終端機(jī)采用交流電和大容量蓄電池供電，同時(shí)掛接太陽(yáng)能電池為蓄電池充電，確保測(cè)站機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。測(cè)站機(jī)每天按設(shè)定的時(shí)間定時(shí)開關(guān)機(jī)，通過GSM 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控功能，具有野外數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、發(fā)送功能，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)條件和數(shù)值作出本地的控制決策，以適應(yīng)水資源管理要求。

4.2 地下水信息查詢功能

信息查詢具有對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)地下水、雨情等數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息輸出和信息展現(xiàn)功能，可對(duì)一般地下水信息、水情信息、雨情信息、統(tǒng)計(jì)信息和分析信息進(jìn)行數(shù)據(jù)表現(xiàn)，也可以直方圖、過程線、等雨量線等圖形進(jìn)行表現(xiàn)，具備在電子地圖上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示與水情信息、預(yù)報(bào)信息、站點(diǎn)信息的多途徑、多方式查詢功能。

4.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能包括表格監(jiān)測(cè)、測(cè)站狀態(tài)、地圖監(jiān)測(cè)、地圖統(tǒng)計(jì)等，主要顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列表，監(jiān)測(cè)各個(gè)站點(diǎn)所采集到的最新數(shù)據(jù)。

4.2.2 地下水信息系統(tǒng)

主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為水資源動(dòng)態(tài)地下水位、地表水位、水溫、水質(zhì)、雨量、供水遠(yuǎn)程抄表數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和水資源量的計(jì)算以及數(shù)據(jù)處理。其功能如下:

a.站點(diǎn)管理功能。對(duì)站點(diǎn)名稱、站點(diǎn)編號(hào)、站點(diǎn)歸屬、測(cè)井的地面高程、固定點(diǎn)高程等一系列參數(shù)的管理。

b.數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能。監(jiān)測(cè)所有站點(diǎn)最新數(shù)據(jù)。

c.統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。根據(jù)地下水資源管理和地震監(jiān)測(cè)的需要，設(shè)計(jì)了各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表歷史報(bào)表、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、不同時(shí)期水位比較圖、曲線圖表等，以及年、任意時(shí)段的平均值統(tǒng)計(jì)。

d.統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印、編輯功能。打印各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并可在打印表中對(duì)圖表進(jìn)行編輯。

e.歷史數(shù)據(jù)錄入功能。

4.2.3 信息管理系統(tǒng)

信息管理系統(tǒng)分為基本信息和系統(tǒng)信息管理兩種，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的錄入、修改、刪除等功能。并在系統(tǒng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行這些操作時(shí)，系統(tǒng)能夠辨別用戶對(duì)數(shù)據(jù)的操作權(quán)限，對(duì)未被授權(quán)的用戶拒絕其操作。

系統(tǒng)設(shè)置三種用戶類型:系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、普通用戶。普通用戶只能對(duì)信息進(jìn)行查詢，不能修改或刪除數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫(kù)管理員則可以對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、修改及刪除;系統(tǒng)管理員除擁有數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的權(quán)限外，還可以添加或刪除用戶及對(duì)用戶授權(quán)。系統(tǒng)根據(jù)登錄用戶類別進(jìn)行判斷，只有具有權(quán)限的用戶才可以進(jìn)行信息維護(hù)操作。維護(hù)的內(nèi)容包括測(cè)站信息、通道信息、水質(zhì)信息、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)用戶信息。維護(hù)的方式是對(duì)以上信息進(jìn)行瀏覽、添加、編輯和刪除，并由具有相應(yīng)權(quán)限的用戶負(fù)責(zé)這些信息的維護(hù)工作。

5 特 點(diǎn)

5.1 地下水信息WAP 發(fā)布

由于數(shù)據(jù)通過INTERNET 傳送至服務(wù)器接收，通過在服務(wù)器上運(yùn)行地下水信息WAP 發(fā)布系統(tǒng)，各種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用手持終端如手機(jī)訪問預(yù)先設(shè)置的該WAP 站點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)信息。該功能極大方便了水資源管理人員。

5.2 異地實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

在實(shí)際管理工作中，常常需要對(duì)某些井位進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)。在該系統(tǒng)建立后，提供了異地實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)功能，工作人員可以在辦公室通過電腦模擬分析地下水變化，為管理地下水提供科學(xué)依據(jù)。

5.3 輔助分析系統(tǒng)

在系統(tǒng)服務(wù)器上記錄有各測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可自動(dòng)繪制水位埋深等值線，并根據(jù)前月或上年水位變化形成變化速率圖，提供各種數(shù)據(jù)報(bào)表和分析圖表等。

6 效益分析

6.1 社會(huì)效益

水資源動(dòng)態(tài)數(shù)字化遙測(cè)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過中心站軟件程序處理形成數(shù)據(jù)后，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)遙控，是高科技在水資源動(dòng)態(tài)測(cè)報(bào)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，有效提高了工作效率。遙測(cè)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有即時(shí)監(jiān)測(cè)、即時(shí)傳送、即時(shí)接受、方便快捷、精確可靠的特點(diǎn)，為每年抗旱、防汛應(yīng)急提供及時(shí)可靠的信息資料。該系統(tǒng)克服了原有人工觀測(cè)精度不高和資料真實(shí)性不足的問題，為水資源動(dòng)態(tài)觀測(cè)研究提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。同時(shí)，也使水資源管理和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)步入了自動(dòng)化、現(xiàn)代化、規(guī)范化的軌道，提高了辦公效率。

其次，目前建成運(yùn)行的水資源動(dòng)態(tài)數(shù)字化遙測(cè)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可兼容3000 個(gè)站點(diǎn)的雨量、流量、水位、供水遠(yuǎn)程抄表、水溫、水質(zhì)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在實(shí)際工作中應(yīng)用前景廣闊，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益不可限量。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

地下水資源動(dòng)態(tài)數(shù)字化遙測(cè)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成建設(shè)水資源信息遙測(cè)終端29 處，能滿足未來10 年自動(dòng)化管理需求，其具體經(jīng)濟(jì)效益如下:

原人工觀測(cè)井多為農(nóng)用井，或借用其他設(shè)施，經(jīng)常遭到破壞，幾乎每年都需要更新。觀測(cè)站點(diǎn)一次性投資費(fèi)用為38860 元(見表1 );29 名觀測(cè)人員每年費(fèi)用為64380 元(詳見表2)，平均每年可節(jié)省費(fèi)用25520 元。

表1 29 個(gè)觀測(cè)井點(diǎn)一次性投資費(fèi)用

表2 29 名觀測(cè)人員年費(fèi)用

6.3 管理效益

水資源動(dòng)態(tài)遙測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用改變了人工管理方式，采用計(jì)算機(jī)作為輔助手段，對(duì)水位、流量、雨量、水質(zhì)、水溫等進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的無線遙測(cè)查抄，為水資源管理提供了系統(tǒng)的、現(xiàn)代化的管理方式。

對(duì)水資源參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地采集，便于管理部門掌握水資源實(shí)時(shí)狀況，為水資源調(diào)配提供可靠的依據(jù)，提高水資源管理水平。

7 結(jié) 語(yǔ)

水資源遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用遙感通訊技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了地下水位等信息的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、傳輸及實(shí)時(shí)監(jiān)控，加強(qiáng)了水資源的動(dòng)態(tài)管理，在確保穩(wěn)定、安全、優(yōu)質(zhì)供水的前提下，實(shí)現(xiàn)了全市地下水資源的保護(hù)性開發(fā)。