海報(bào)新聞?dòng)浾?李金珊 張一帆 濟(jì)南報(bào)道

近日，黃河水位觀測(cè)迎來(lái)了一項(xiàng)新科技成果——全河首座物聯(lián)網(wǎng)水位站在濟(jì)南黃河歷城蓋家溝險(xiǎn)工建成投用。物聯(lián)網(wǎng)水位站的建成，提高了水位觀測(cè)的精度和效率，為黃河防汛調(diào)度及水資源的科學(xué)管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

(資料圖片)

全河首座物聯(lián)網(wǎng)水位站

每6分鐘傳遞最新數(shù)據(jù) 可在多信息端查看水位情況

近日，海報(bào)新聞?dòng)浾咴跉v城黃河蓋家溝險(xiǎn)工33號(hào)壩看到一座高約3米的藍(lán)色柱體，頂部安裝了兩塊LED顯示屏，屏幕上滾動(dòng)播放著蓋家溝站最新水位情況，這就是全河首座物聯(lián)網(wǎng)水位站。

“水位是水情觀測(cè)中最基本的項(xiàng)目之一?！鄙綎|黃河河務(wù)局防汛辦公室三級(jí)調(diào)研員戴明謙告訴記者，水情測(cè)報(bào)工作就是防汛部門(mén)的“耳目”，它提供的情報(bào)是否精準(zhǔn)、及時(shí)，對(duì)防汛抗洪搶險(xiǎn)和指揮調(diào)度有很大的影響。歷城黃河蓋家溝險(xiǎn)工段河道呈近乎直角的大彎，上游來(lái)水經(jīng)過(guò)時(shí)水流更加湍急，因此這里是山東黃河重要的水位測(cè)報(bào)點(diǎn)。

戴明謙介紹，早期黃河測(cè)量水位是通過(guò)人工現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)水尺，“人工水尺”是最基本的水位觀測(cè)方法，雖然觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但觀測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是惡劣天氣下，巡查人員存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，目前人工水尺的主要作用是對(duì)遙測(cè)水位站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。

“20年前陸續(xù)建設(shè)了遙測(cè)水位站，采用雷達(dá)技術(shù)，通過(guò)觀測(cè)探頭到水面的距離確定水位。數(shù)據(jù)能自動(dòng)讀取、自動(dòng)發(fā)送到水情網(wǎng)站，是當(dāng)前濟(jì)南黃河水位觀測(cè)的主要手段?！贝髅髦t說(shuō)，但是探頭通過(guò)橫桿懸掛在高空，當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣時(shí)，設(shè)備的測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)較大誤差。

每六分鐘傳遞最新水位數(shù)據(jù) 可在多信息端查看水位情況

物聯(lián)網(wǎng)水位站是繼人工水尺、遙測(cè)水位站之后一種新型水位觀測(cè)設(shè)施，“與人工通過(guò)目測(cè)感知水面高度和遙測(cè)水位站從空中感知水面高度不同，物聯(lián)網(wǎng)水位站是從水中感知水面高度?！贝髅髦t表示，物聯(lián)網(wǎng)水位站使用4級(jí)壓力水位計(jì)測(cè)量黃河水位，利用差分計(jì)算先求出水體容重，使高含沙的黃河水位觀測(cè)精度與清水相同，觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)向手機(jī)、電腦和現(xiàn)場(chǎng)顯示屏發(fā)送信息。該測(cè)量設(shè)備具備雷達(dá)遙測(cè)水位計(jì)自動(dòng)測(cè)報(bào)的功能，同時(shí)由于其探頭深潛于水下，避免了風(fēng)雨等惡劣天氣的影響，較為穩(wěn)定可靠。

記者了解到，相比之前的兩代水位觀測(cè)設(shè)施，物聯(lián)網(wǎng)水位站測(cè)量精度高、次數(shù)多、穩(wěn)定性好，使用更方便?！艾F(xiàn)在水位站每6分鐘就觀測(cè)一次，一天可以觀測(cè)240次。同時(shí)，可以將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和共享，職工不僅到現(xiàn)場(chǎng)可以看到顯示屏上的最新水情，而且通過(guò)手機(jī)端或電腦端也能夠隨時(shí)隨地查看實(shí)時(shí)水位變化情況，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可用性?！贝髅髦t說(shuō)。

攻克黃河含沙量大等難題 測(cè)量誤差僅有7毫米

戴明謙說(shuō)，早在1982年，甘肅省水文總站就曾進(jìn)行過(guò)壓力水位計(jì)測(cè)量黃河水位的試驗(yàn)，并獲得甘肅省科學(xué)技術(shù)成果三等獎(jiǎng)。但因?yàn)辄S河含沙量高，且水體容重變化幅度大，傳統(tǒng)的單個(gè)壓力水位計(jì)，無(wú)法測(cè)出水體容重，使得測(cè)量精度不高，最終沒(méi)有推廣應(yīng)用。

歷城黃河

“一次在查找資料時(shí)，我受到了‘信息通信的數(shù)字信號(hào)差分傳送’的啟發(fā)，借鑒其原理，想到了利用雙探頭壓力差分法觀測(cè)黃河水位。”戴明謙說(shuō)，實(shí)時(shí)測(cè)量出不斷變化的水體容重是其中的關(guān)鍵，物聯(lián)網(wǎng)水位站的測(cè)量原理是在水下安裝間隔1米距離的壓力水位計(jì)，確定每級(jí)的高程，通過(guò)壓力差值推算水體容重，再計(jì)算實(shí)際水深，最終確定水位。“經(jīng)過(guò)多次與人工水尺讀取的數(shù)據(jù)做對(duì)比，誤差為7毫米，是符合相關(guān)規(guī)定的。”

戴明謙提到，2023年5月，物聯(lián)網(wǎng)水位站正式投入使用，6月底，黃河濟(jì)南段迎來(lái)汛前調(diào)水調(diào)沙的最大流量。通過(guò)實(shí)踐證明，物聯(lián)網(wǎng)水位站經(jīng)受住了這次大水的考驗(yàn)，它詳細(xì)記錄了整個(gè)水位變化過(guò)程，并且在后臺(tái)電腦端生成了不同時(shí)段的水位變化曲線，為防汛指揮調(diào)度提供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

已申報(bào)2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利 在黃河上推廣應(yīng)用前景廣闊

目前，在濟(jì)南黃河歷城段蓋家溝站點(diǎn)，人工水尺直接感知水面，遙測(cè)水位站從空中感知水面，物聯(lián)網(wǎng)水位站從水中感知水面，形成了水（物聯(lián)網(wǎng)水位站）、陸（人工水尺）、空（遙測(cè)水位站）的立體水位觀測(cè)網(wǎng)，三種水位觀測(cè)方式互為補(bǔ)充，互相校核，提高了濟(jì)南黃河水位觀測(cè)的精度和效率。首座物聯(lián)網(wǎng)水位站的成功，讓戴明謙和團(tuán)隊(duì)對(duì)未來(lái)前景充滿信心，他告訴記者，今年?duì)幦≡邳S河濼口險(xiǎn)工再建設(shè)一處物聯(lián)網(wǎng)水位站。

物聯(lián)網(wǎng)水位站已申報(bào)2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，為黃河水位觀測(cè)提供了新的方式，在黃河上推廣應(yīng)用前景廣闊。除了水位測(cè)量，根石探測(cè)和含沙量測(cè)量也是戴明謙和團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的方向，統(tǒng)稱“勵(lì)智三測(cè)”。目前，《“勵(lì)智”智能高精度根石探測(cè)無(wú)人艇研制》已列入水利部重大科技項(xiàng)目，山東黃河河務(wù)局正全力研究攻關(guān)；《“勵(lì)智”精測(cè)快報(bào)物聯(lián)網(wǎng)水位站》解決了壓力水位計(jì)用于黃河水位觀測(cè)的技術(shù)問(wèn)題，為黃河水位自動(dòng)化觀測(cè)提供了新方法；《“勵(lì)智”免取樣就地實(shí)時(shí)快速測(cè)量含沙量方法》已有了明確的研究思路。三項(xiàng)觀測(cè)技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，將會(huì)大幅度提升黃河基層的觀測(cè)技術(shù)水平。

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