Оборудование и инструменты, необходимые для гидрологического мониторинга

Цель и роль гидрологического мониторинга

 Во-первых, цель гидрологического мониторинга

1. Освоение гидрологической информации в режиме реального времени: посредством наблюдения и регистрации в режиме реального времени уровня воды, расхода, скорости потока, качества воды и других гидрологических элементов рек, озер, водохранилищ и других водоемов для предоставления своевременной и точной гидрологической информации лицам, принимающим решения.

2. Обеспечение безопасности водных ресурсов: посредством мониторинга изменений качества воды, своевременного выявления проблем загрязнения воды, создания основы для охраны и управления водными ресурсами, обеспечения безопасности и устойчивого использования водных ресурсов.

3. Предотвращение стихийных бедствий: гидрологический мониторинг может заранее предупреждать наводнения, засухи и другие стихийные бедствия, обеспечивать научную основу для предотвращения и смягчения последствий стихийных бедствий, а также сокращать потери от стихийных бедствий.

4. Поддержка научных исследований: данные гидрологического мониторинга для гидрологии, метеорологии, экологии и других научных исследований предоставляют основную информацию, способствующую развитию и прогрессу смежных дисциплин.

 Во-вторых, роль гидрологического мониторинга

1. Управление водными ресурсами: данные гидрологического мониторинга являются важной основой для управления водными ресурсами. Благодаря мониторингу и анализу гидрологических данных мы можем сформулировать разумный план распределения водных ресурсов, оптимизировать структуру использования водных ресурсов и повысить эффективность использования водных ресурсов.

2. Борьба с наводнениями и борьба с засухой: В борьбе с наводнениями и борьбе с засухой гидрологический мониторинг играет жизненно важную роль. Благодаря мониторингу уровня воды, расхода и других гидрологических элементов в режиме реального времени мы можем точно определить тенденцию развития наводнений и засух и предоставить научную основу для принятия решений по борьбе с наводнениями и борьбе с засухой.

3. Охрана окружающей среды: гидрологический мониторинг может помочь своевременно обнаружить проблемы загрязнения воды и обеспечить надежную поддержку данных для отделов охраны окружающей среды. Отслеживая изменения качества воды, мы можем оценить здоровье водоемов, разработать целевые меры защиты для улучшения качества водной среды.

4. Предотвращение и смягчение последствий стихийных бедствий: гидрологический мониторинг играет важную роль в предупреждении и смягчении последствий стихийных бедствий. Благодаря системе раннего оповещения можно заранее обнаружить зачатки стихийных бедствий, таких как наводнения и оползни, и вовремя принять меры предосторожности для сокращения потерь от стихийных бедствий.

5. Поддержка городского строительства: данные гидрологического мониторинга также имеют важное справочное значение в городском планировании, строительстве и управлении. Мониторинг гидрологической информации городских дренажных систем, озер, водохранилищ и других вод может обеспечить научную основу для городского дренажного планирования, контроля за наводнениями и дренажа.

 Необходимое оборудование и инструменты для гидрологического мониторинга

Гидрологический мониторинг требует ряда специализированного оборудования и инструментов для обеспечения точности и надежности данных. Ниже приведены некоторые часто используемые гидрологическое оборудование и инструменты мониторинга, а также их конкретные функции и сценарии применения:

 I. Оборудование для контроля уровня воды

1. Измеритель уровня воды

   - Назначение: Используется для измерения изменений высоты уровня воды в водоеме.

   - Тип:

     - Поплавковый измеритель уровня воды: использование поплавков с изменяющимся уровнем воды, с помощью механических или электронных устройств для регистрации уровня воды.

     - Ультразвуковой измеритель уровня воды: использование принципа отражения ультразвука для измерения уровня воды, применимо к различным водоемам.

     - Ареометр давления: измеряет давление водоема, чтобы определить уровень воды, подходит для глубоководной среды.

     - Пузырьковый уровнемер воды: измеряет скорость подъема пузырька в воде, чтобы определить уровень воды.

     - Бесконтактный радарный измеритель уровня воды: использует принцип отражения радиолокационной волны для измерения уровня воды, подходит для дистанционного и бесконтактного измерения.

2. Электронный счетчик воды

   - Назначение: высокоточный инструмент измерения уровня воды, применимый к рекам, озерам, водохранилищам и другим водохозяйственным проектам.

   - Характеристики: высокая точность и сильная помехоустойчивость, позволяет точно измерять изменения уровня воды и выводить сигналы переключения для сигнализации или управления.

 II. Оборудование для контроля потока

1. Расходомер

   - Назначение: Используется для измерения скорости и объема потока воды.

   - Тип:

     - Электромагнитный расходомер: использование принципа электромагнитной индукции для измерения расхода и расхода, применимо к проводящим жидкостям.

     - Ультразвуковой расходомер: использование разницы во времени распространения ультразвука или эффекта Доплера для измерения расхода и потока, применимо к различным жидкостям.

     - Лазерный дистанционный расходомер: использование принципа лазерного расстояния для измерения расхода и расхода, применимо для высокоточных измерений.

2. Измеритель скорости потока

   - Назначение: Используется для измерения скорости течения водоема.

   - Тип:

     - Расходомер роторного типа: использует скорость вращения вращающейся лопасти вместе с потоком воды для измерения скорости потока.

     - ADCP (акустический доплеровский профилометр течений): использует эффект Доплера акустических волн для измерения скорости потока на разных глубинах, подходит для сложных сред течения воды.

 III. Оборудование для мониторинга осадков

1. Дождемер

   - Назначение: Используется для измерения количества осадков и интенсивности дождя.

   - Тип:

     - Осадкомер с опрокидывающимся ведром : измеряет количество осадков по числу переворачиваний опрокидывающегося ведра, подходит для долгосрочного мониторинга в полевых условиях.

     - Оптический дождемер: измеряет количество осадков, используя принцип затенения светового луча, подходит для высокоточных измерений.

     - Лазерный каплемер: использует принцип лазерного рассеяния для измерения размера и количества капель дождя, подходит для детального анализа осадков.

 В-четвертых, оборудование для контроля качества воды

1. Монитор качества воды

   - Назначение: Используется для контроля мутности, pH, растворенного кислорода, проводимости и других параметров качества воды в водоеме.

   - Тип:

     - Многопараметрический монитор качества воды: благодаря интеграции различных датчиков можно одновременно измерять несколько параметров качества воды.

     - pH-метр: используется для измерения кислотности и щелочности водоема.

     - Измеритель растворенного кислорода: используется для измерения содержания растворенного кислорода в водоеме.

     - Измеритель проводимости: используется для измерения проводимости водоема, отражающей концентрацию ионов в воде.

 V. Оборудование для контроля влажности почвы

1. Датчик влажности почвы

   - Назначение: Используется для измерения влажности и содержания воды в почве.

   - Тип:

     - Измеритель проводимости: использует проводимость почвы для измерения ее влажности.

     - Емкостный измеритель влажности почвы: измеряет влажность почвы с использованием принципа конденсатора.

     - Тензиометр влажности: использует капиллярный принцип для измерения натяжения влажности почвы.

 VI. Оборудование для мониторинга осадков

1. Монитор осадка

   - Назначение: Используется для контроля содержания взвешенных твердых частиц, отложений и т. д. в водоемах.

   - Тип:

     - Пробоотборник донных отложений: используется для сбора проб донных отложений из водоемов.

     - Датчик лазерного рассеяния: для измерения концентрации и распределения размеров взвешенных частиц с использованием принципа лазерного рассеяния.

 VII. Другое вспомогательное оборудование

1. Блок сбора данных

   - Назначение: Используется для сбора данных с каждого устройства мониторинга и проведения предварительной обработки.

   - Характеристики: с функциями хранения данных, предварительной обработки данных и интерфейса связи, поддерживающими доступ к различным датчикам.

2. Оборудование для передачи данных

   - Назначение: Используется для передачи собранных данных в центр мониторинга в режиме реального времени.

   - Тип:

     - Оборудование спутниковой связи: подходит для передачи данных в отдаленных районах.

     - Модуль GPRS: использует мобильную сеть для передачи данных, применимо для передачи на короткие расстояния.

     - Модуль 4G/5G: использует высокоскоростную мобильную сеть для передачи данных, применим для передачи больших объемов данных.

     - Модуль LoRa: маломощная глобальная сеть, подходящая для маломощной передачи данных на большие расстояния.

     - Модуль NB-IoT: узкополосный IoT, подходящий для низкого энергопотребления и передачи небольших объемов данных.

3. Оборудование для обработки и хранения данных

   - Назначение: Используется для обработки, анализа и хранения переданных данных для последующего использования.

   - Тип:

     - Сервер: высокопроизводительное вычислительное и складское оборудование для поддержки крупномасштабной обработки и хранения данных.

     - Система управления базами данных: используется для хранения данных, управления ими и выполнения запросов, поддерживает несколько форматов баз данных.

     - Программное обеспечение для визуализации данных: для отображения и анализа данных, обеспечивающее интуитивно понятное представление данных.

4. Сигнализация

   - Назначение: когда данные мониторинга превышают заданный порог, система может автоматически отправлять сигнал тревоги, чтобы напомнить соответствующему персоналу о необходимости принятия контрмер.

   - Тип:

     - Звуковая и световая сигнализация: подает звуковые и световые сигналы, применимые для оповещения на объекте.

     - SMS-сигнализация: оповещение соответствующего персонала посредством SMS-сообщений, применимо к удаленной сигнализации.

     - Система почтовой сигнализации: оповещение соответствующего персонала по электронной почте, применимо к удаленной сигнализации.

     - Система сигнализации платформы: отправка информации о тревоге через платформу мониторинга, поддерживающую несколько методов сигнализации.

 Подробные примеры применения

1. Речная станция мониторинга

   - Конфигурация оборудования:

     - Измеритель уровня воды (ультразвуковой измеритель уровня воды)

     - Расходомер (электромагнитный расходомер)

     - Дождемер (дождемер с опрокидывающимся ковшом)

     - Монитор качества воды (многопараметрический монитор качества воды)

     - Блок сбора данных

     - GPRS-модуль

     - Сервер

   - Сценарий применения:

     - Мониторинг в режиме реального времени уровня воды, расхода, количества осадков и параметров качества воды в реке.

     - Передача данных в центр мониторинга через модуль GPRS.

     - Обработка и анализ данных в центре мониторинга для формирования отчетов и предупреждающей информации.

     - Когда уровень воды превышает установленный порог, автоматически срабатывает система сигнализации, оповещающая соответствующие ведомства о необходимости принятия мер.

2. Станция мониторинга водохранилища

   - Конфигурация оборудования:

     - Измеритель уровня воды (измеритель уровня воды напорного типа)

     - Расходомер (ультразвуковой расходомер)

     - Монитор качества воды (многопараметрический монитор качества воды)

     - Датчик влажности почвы

     - Блок сбора данных

     - Оборудование спутниковой связи

     - Система управления базами данных

   - Сценарий применения:

     - Мониторинг уровня воды, расхода, качества воды и влажности окружающей почвы в водохранилище в режиме реального времени.

     - Данные передаются в центр мониторинга через оборудование спутниковой связи.

     - Обработка и анализ данных осуществляются в центре мониторинга для формирования отчетов и предупреждающей информации.

     - При отклонении показателей качества воды от нормы автоматически срабатывает система оповещения, оповещающая соответствующие ведомства о необходимости принятия мер.

3. Мониторинг городской дренажной системы

   - Конфигурация оборудования:

     - Измеритель уровня воды (бесконтактный радарный измеритель уровня воды)

     - Расходомер (электромагнитный расходомер)

     - Дождемер (оптический дождемер)

     - Монитор качества воды (рН-метр, измеритель растворенного кислорода)

     - Блок сбора данных

     - 4G-модуль

     - Программное обеспечение для визуализации данных

   - Сценарий применения:

     - Мониторинг в режиме реального времени уровня воды, расхода, количества осадков и параметров качества воды городской дренажной системы.

     - Передача данных в центр мониторинга через модуль 4G.

     - Передача данных в центр мониторинга через модуль 4G, обработка и анализ данных в центре мониторинга, формирование отчетов и предупреждающей информации.

     - При возникновении неисправностей в дренажной системе автоматически срабатывает система сигнализации, оповещающая соответствующие подразделения о необходимости принятия мер.

Благодаря комплексному использованию вышеуказанного оборудования и инструментов, а также разумной конфигурации в соответствии с конкретными сценариями применения можно эффективно повысить точность и надежность гидрологического мониторинга, что обеспечит надежную поддержку управлению водными ресурсами, а также предупреждению и смягчению последствий стихийных бедствий.