大数据时代的气象水文信息保障
孙子兵法中讲到“知己知彼，百战不殆；知天知地，胜乃可全。”可见气象水文信息对于军事领域和国民经济领域都具有非常重要的作用，随着气象水文信息需求和技术的发展，气象水文信息保障也不仅满足于天气预报，而扩展到现有的气候预测、气候可行性论证、公共气象服务、专业专项气象服务、气象防灾减灾等，大数据时代到来，又将给气象水文信息保障带来巨大的变化。
一、气象水文信息的大数据特征气象水文信息保障离不开气象水文数据，包括对气象、水文、天文、潮汐、空间天气等观测数据以及加工处理后得到的产品数据，且是海量数据，如美国国家气象频道每天要处理20 兆兆字节的数据，这里包括有关风、雨、雪、冰雹、龙卷风、温度、气压、湿度、地震、飓风、闪电等的相关数据。目前我国每年新增的气象数据就达到PB量级，较上世纪90年代增长了数千倍，并仍在快速增长中。气象水文保障对气象水文信息的时效性要求高，比如天气预报粒度从天缩短到小时，特别是发生自然灾害时时效要求更严苛。大气运动的随机性，导致各气象水文要素无时无刻不在变化中，气象水文信息是动态变化的。大气运动的规律性，可以利用历史数据和实时动态数据，发现数据与结果之间的规律，并假设此规律会延续，捕捉到变量之后进行预测。最早得到应用天气象预报就是利用了气象信息的规律性。
二、大数据技术在气象水文信息保障中的应用（一）数据挖掘技术
数据挖掘技术在从大量数据中提取特征与规则方面具有很大的优势，能够自动发现以前未知的模式，自动预测未来趋势和行为。由于气象水文数据的数据量巨大，数据本身又具有模糊性和不确定性等因素，因此将数据挖掘技术应用于气象水文数据分析和气象水文预报决策中，利用数据挖掘技术的归纳能力，利用机器学习和数据挖掘算法，可以自动地从大量数据中发现有用的模式，具有一定的现实意义。
在气象水文信息保障中数据挖掘过程由数据准备、挖掘、表述及分析 3 个主要的阶段组成。数据准备阶段就是从历史数据和当前的操作数据中提取数据并集成，同时对数据进行数据消脏、数据选择和格式转换等预处理，为数据挖掘做准备。挖掘阶段就是综合利用分类、序列分析、关联规则等各种数据挖掘方法，分析经过预处理的数据，发现事件之间的时间和空间关系，从中提取有关特征和规则。上述过程需要不断地反复和评估，以得到一个较为理想的气象水文预报模型。表述就是将数据挖掘所获得的特征和规则以便于理解和观察的方式反映给系统。分析就是对数据挖掘所提取的异常模式或正常轮廓进行评价，
如果它能够有效地反映入侵情况，就说明它是成功的，否则，就可以重复执行上述过程，直到满意为止。
（二）云计算技术将各类计算资源融合在一个大资源池中，资源池被云计算平台管理之后，动态地在上面创立一个虚拟化资源池，使它成为新的气象水文数据处理中心。各级气象水文部门只需向云计算管理平台发送指令就可以动态添加新的资源或取走资源。
1.数值运算由于云计算具有强大的运算能力，这为气象水文数据运
算提供了平台。云计算创造虚拟数据中心使得其能够把内存、I/O 设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个气象水文网络提供服务。通过云计算技术，从气象水文中心到一般台站，都能达到同“超级计算机”一样的数据计算能力，在短时间内处理数以千计的甚至万亿计的数据，快速获取各种气象水文信息，同时还可以根据用户的需求迅速加工成所需的数据，实现预报服务产品的本地化。
2. 数据存储
把气象水文数据放在Web网上,查找访问存储系统，而不需要在本地设计和建设存储系统。云计算存储可以较好地平衡服务器的资源存储负载，在各种数据中心间快速地转移数据，确保数据是在距离用户最近的存储器上，这样的服务可以使得气象水文数据快速而准确地转移到所需的位置上，提高了用户的使用效率。
三、国内外应用实例
国外的气象大数据应用已经比较成熟，世界各国的公司都将气象分析加入他们的经营战略当中，并期待利用大自然获得更大收益。比如默克公司提前10个月掌握了美国地区2013年5月份的气象信息，并预测温暖的空气将带来花粉等过敏因素，默克公司加大了过敏药的宣传和供应，由此带来数百万美元的额外销售额。Sears 零售公司通过危机指挥中心的监控设备对全国天气进行关注，以保证各种必需品库存充足。保险公司EMC?过分析冰雹灾害发生的历史记录，避免不必要的或者欺诈索赔。位于堪萨斯州的西星能源公司安排公司的电工随时关注美国其他各州的恶劣天气状况，以便在危机状况时给予帮助。
今年5月中国XX局公共气象服务中心与阿里云达成战略合作，共同挖掘气象大数据的深层价值，计划深度挖掘利用的数据包括：60 多年来的历史气象数据；全国2万多个观测站、卫星、雷达监测的气象观测数据，包括降水、温度、风力风向、地面结冰、太阳辐射、酸雨、空气能见度等30 余种要素；短期、中期、长期的精细化气象预报数据品；通过国际交换获取的全球气象观测、预报数据。
四、结束语气象水文信息对于军事领域和国民经济领域都具有非常重要的作用，随着气象水文信息需求和技术的发展，气象水文信息保障的内容也在不断发展中，大数据时代到来，必将给气象水文信息保障带来巨大的变化。本文只是对气象水文信息的大数据特征、应用大数据技术处理气象水文信息和国内外应用情况进行了粗浅的讨论。
基于北斗卫星导航定位系统的气象水文信息系统 【摘要】气象水文信息与工农业生产、百姓生活、军事活动、科学试验息息相关，构建一个科学合理、运行高效的气象水文信息系统，提高气象水文信息传输的实时性、信息处理的准确性、决策参考的科学性，从而使气象水文信息保障优质、高效。本文构建一个基于北斗卫星导航定位系统的气象水文信息系统，主要介绍系统组成、主要功能和应用情况。 【关键词】北斗卫星导航系统；气象水文信息系统；信息采集 气象水文信息与工农业生产、百姓生活、军事活动、科学试验息息相关，构建一个科学合理、运行高效的气象水文信息系统，提高气象水文信息传输的实时性、信息处理的准确性、决策参考的科学性，为优质、高效的气象水文信息保障提供有力的支持。北斗卫星导航定位系统是我国自主研发的卫星导航定位系统，集定位、短报文通信和授时三大功能于一体，基于北斗卫星导航定位系统的气象水文信息系统能较好地担当气象水文信息保障职责。 一、系统组成 气象水文信息系统主要由气象水文信息自动采集系统、信息传输系统、信息综合应用系统组成。 1.气象水文信息自动采集系统 气象水文信息自动采集系统由气象水文监测室及其所辖自动气象水文监测站、卫星遥测站、移动式气象水文数据采集终端、固定式气象水文数据采集终端和测量船等自动气象要素终端采集设备组成。 2.信息传输系统 数据传输系统由北斗卫星及定位总站组成。北斗卫星接收到采集终端发来的数据后，将其发送给定位总站。总站进行分拣后将数据通过北斗卫星发送到相应气象水文监测室的指挥型用户机；同时将所有数据通过地面链路发送到指控中心。定位总站通过逆向流程将指控中心发出的远程终端配置指令通过卫星发送到相应普通型用户机，由普通型用户机发送数据采集终端，进行系统识别码、采集频率等参数的修改。 3.信息综合应用系统 信息综合应用系统由信息分析处理机、信息显示设备、信息存储设备、信息应用工作站、网络互联设备、网络安全设备、信息交换处理机等组成。 二、系统功能
国家气象水文部门的作用及运行 供决策者参考的 世界气象组织的声明 世界气象组织 天气 ? 气候 ? 水
国家气象水文部门的作用及运行 供决策者参考的世界气象组织的声明 1. 世界气象组织（WMO）编写这份声明的目的是敦促决策者加强对国家气象水文部门的支持， 以便于其履行职责和提供服务，从而为满足社会需求和国家发展目标做出贡献。 关键的社会经济动力 2. 民众的安全与保障、水和粮食安全、经济增长和可持续发展、社会日益繁荣、加强抵御灾 害和气候变化的能力，以及改善公众健康都是每个政府关注的最重要问题。为了应对这些问题，各 国政府必须制订和落实考虑了气候变率和变化所带来挑战的各项行之有效的政策，并提倡社会和环 境管理的基本原则。然而，关于社会民生和经济增长，众所周知，我们正面临着自然环境变化的挑战，气候变化使之恶化，反过来又威胁着人类社会的可持续发展，灾害性天气和气候极端事件频发 引发了各种灾害，危害粮食安全，造成清洁的淡水量减少，人口被迫迁移，疾病增加和肆虐等等。 由于日益加快的城市化使这一形势更加复杂化，人类居住扩大到以前荒芜人烟的高风险地区，如： 干旱地区、山坡、泛洪平原和易遭受内涝的沿海地区，使人口暴露在粮食无保障、空气和水传播疾病、炎热天气、干旱、山体滑坡、洪水、风暴潮和海啸的环境之中。 3. 在过去的十年中，人们为自然灾害引发的灾害付出了沉重的代价。在全球范围内，灾害造 成了严重的后果，超过70万人丧生，超过180万人受伤，还有超过2400万人无家可归。总体而言，将近17亿人口从多种方面受到了灾害的影响。总经济损失超过1.4万亿美元。此外，2008年到 2012年期间，1.44亿人因灾害而流离失所。只有清楚地了解这些与灾害性天气和极端气候事件相关 的风险、建设多灾种早期预警、将天气和气候信息与决策结合、以及充分地减少灾害风险和采取防 灾措施，我们才能发展抗灾型社会并促进经济的持续增长。 为NMHS布的早期预警投资一美元，就 可以挽救至少七美元的损失。 4. 并非所有会员的NMHS具备开展监测、预测和发布灾害性天气和极端气候事件预警所需的科 技和人力资源能力。NMHS是否能够提供高质量的天气、气候、水文和相关环境服务取决于：(a) 是 否具备收集、加工、存储以及交换资料和产品的现代基础设施和训练有素的人员；(b) 是否有能力 维持高标准的观测和资料；(c) 是否参与科研工作，并是否获取科研成果，从而改进监测、预测和 认识所有时空尺度的天气、气候、水和相关环境条件；(d) 是否有能力准备和提供高质量天气、气 候和与水相关灾害的早期预警和基于影响的预报；(e) 以及是否能够理解包括紧急响应当局在内的 各类用户界的需求，并且将此类需求融入到预报和预警计划中。 国家气象水文部门的作用 5. 为天气、水文和气候服务投资将极大地推进拯救生命和财产、最大限度地减少经济损失和 维持自然环境等各项工作。世界气象组织公约重申“国家气象、水文气象和水文部门在观测和认识 天气与气候以及提供气象、水文和相关服务以支持相关的国家需求方面的使命至关重要，该使命应 包括以下领域：(a) 保护生命与财产；(b) 保护环境；(c) 为可持续发展做出贡献；(d)促进长期观 测和气象、水文和气候资料的收集，包括相关环境资料；(e) 促进内生能力建设；(f) 履行国际义务；(g) 为国际合作做出贡献。” 6. 自从人类社会和环境管理进入新纪元以来始终如此，有关天气、水文和气候过程的知识关 系到人类活动的方方面面，已对文化、传统和社会的发展路径产生了影响。正是在这个框架下，各 国的NMHS有能力针对多种与天气、气候、水相关的事件开展监测、预报和发布预警，这类事件可影 响人民生命和社会经济发展。例如，在自然灾害方面，NMHS赋有义不容辞的使命，来监测和预警单 个事件，以帮助人们提前察觉灾害影响，保护生命，加强社会的抗御力，维持生产率和经济增长， 并减少财产损失。
水文、气象实时监测系统设计方案 （浮标安装） 目录
一、前言 二、港口海域建立海洋气象环境实时监测系统的意义 三、港区海洋气象环境实时监测系统的结构组成及工作原理 a)结构组成 b)主要技术指标 c)系统集成 i系统集成图 ii系统集成工作原理 1．系统组成组建 2．组件连接和系统工作流程 3.电源 四、附件 阔龙相关工作原理介绍 GPRS数据通讯模块介绍 浮标体相关介绍
一、前言 水质环境实时监测（传输）系统是一个用于监测港域海洋环境因素（如水温、潮流、流向、水位等）、气象环境因素（温湿度、风速风向、气压、雨量、能见度等），并为船舶进出港、离靠泊提供安全保障的监测服务信息网络。其核心是及时将海洋气象环境要素观测值予以传输和显示。 港区海洋气象环境实时监测（传输）系统最早建成于美国的一些港口和海湾，如美国的纽约港、新西泽港、西雅图港等，近年台湾和日本的一些港口亦已建有该系统。然而我国大陆港区至今尚未建立与开展此项工作。 本海流气象实时监测系统旨在提供有效可靠的海流的流速、流向、气象的温湿度、风速风向、能见度等实时数据，为港口海域的船只航行安全等提供实时水文和气象监测数据。系统采用世界上最先进的声学多普勒法测量海流和流速剖面，最为稳定的温湿度、风速风向、能见度等气象传感器，使用GPRS无线数据传输完成实时系统监控和数据传输。可实现远程现场数据查看、数据分析。
二、港域建立海洋气象环境实时监测系统的意义 随着航运市场的进一步开放，各种运输方式，各港口之间的竞争日趋激烈，因此立足本港，不断提高港口的管理水平，己成为顺应复杂竞争态势的关建之举，其中现代化的信息技术则是实现此目的的强力支撑和后盾，亦是衡量现代化港口的一个重要标志。 本系统投入业务运行后，其实时信息可有效地保障船舶的进出港和离靠泊的安全，降低船舶的在港时间，规避船只对码头设施的碰撞和破坏，切实获取港口的最佳经济效益，同时大大地提升基地的著名度和竞争力，填补我国港口在海洋气象环境实时监测系统方面的空白。 此外，我们亦关注到海洋气象环境实时监测系统运行对港口海域的现实需要和意义。 泊前沿的特殊流况_迴流现象，是靠泊船只多次发生碰撞码头设施事故的主要原因。因此，在码头前沿设置可以测量剖面流速、流向的自动测流系统，及时向靠泊船只提供泊位前沿水域的实际流况特征，乃是减少或避免船舶碰撞码事故发生的现实和有效的举措。 据此可知，“海洋气象环境实时监测系统”运行对基地营运管理的现实需要和意义。
经济地理信息系统 结课论文 题目：基于GIS的气象水文预报系统设计 学院：水文水资源学院 专业：水文学及水资源
基于GIS气象水文预报系统设计摘要 通过探讨气象与水文预报对地理信息系统的特殊要求，提出应该将气象与水文信息相结合、气象水文信息与GIS有机结合的系统设计思路，明确了基于GIS气象水文预报系统的目标、结构和功能，设计出一套基于GIS的气象水文预报系统。 关键词：气象；水文；GIS 一引言 GIS是一种基于计算机应用的信息工具，可以对在地球上存在的事物和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起, 使之能够支持一般管理信息系统所不能支持的空间查询和空间分析, 以便于作出水文预报。 二需求分析 近几年，我国的暴雨、山洪、泥石流、山体滑坡等气象水文地质灾害频繁发生，随着经济发展、社会进步、人民生活水平的提高，人们对灾害的预警提出了更高的要求：一是要求更加及时准确，要有很强的针对性和实用性；二是要求预报产品的时空分辨率更加精细，灾害性天气识别尽可能覆盖到自然村、山洪沟和地质灾害点；三是要求有较高的应急气象服务保障能力。 GIS气象水文预报系统适用领域特点是：该流域暴雨，山洪等极端性天气频次高，影响大，范围较广，易引起突发性灾害。GIS系统
能够迅速地整合分析卫星、雷达资料，降雨、地形、水文资料，并且GIS同样可以获得灾害风险区的工矿、企业、学校、居民定居点等地理信息，应用GIS的空间分析功能，将气象水文信息与地理信息系统中的山体、水系、居民点等属性，特别是灾害敏感区的地理属性有机结合，对已发生或将要发生灾害的地点进行较准确定位和及时报警, 能有效提高暴雨洪水灾害及地质灾害的预警与服务能力。 就空间分布而言, 虽然目前的降水观测点已经分布到乡镇，但当与能分辨到自然村、山洪沟精细的地理信息相结合时，预报员却很难将卫星、雷达所监测的暴雨信息与洪涝、泥石流、山体滑坡等灾害风险区紧密联系，导致卫星、雷达监测产品不能在气象灾害预警报与服务中得到充分应用。 三系统目标与设计原则 基于GIS设计气象水文预报系统的目标是：充分利用GIS以及数据库管理技术，建立一个集气象水文信息为一体的气象水文预报平台，为预报员提供气象水文信息的检索查询，提供卫星云图、雷达回波等监测图像的立体定位显示与跟踪，提供降水、洪峰流量与水位等信息的跟踪与报警，这能够提高对暴雨、洪涝等气象灾害及山洪、泥石流、滑坡等地质灾害的跟踪，以助于提高对暴雨、洪涝等气象灾害及山洪、泥石流、滑坡等地质灾害的跟踪监视与预警能力。 针对以上目标，确定了以下原则进行系统设计： （1）水文与气象信息相结合。气象和水文虽属于两个不同的领域，但两者联系紧密；就暴雨洪水、山洪、泥石流等灾害的防御而言，水
目录 1 前言 2 沿线水文条件 3 河流跨越 3.1 颍河 3.2 泉河 4 设计气象条件选择 4.1 气象站及气候概况 4.2 设计最大风速取值 4.3 导线覆冰取值 4.4 气温及雷暴日数 5 结语 1 前言 工程，为一新建工程，该工程主要为电气化铁路配套的110kV太和牵引站供电。 本线路位于安徽省阜阳市及所属太和县境内，线路起自110kV太和牵引站，终止与在建的220kV程集变电站，线路路径走向主要向南方向，分别跨越颍河及泉河，颍河及泉河均为通航河流，线路路径长约km。 本阶段水文气象专业的主要工作是：现场踏勘、水文调查、气象调查、收资。主要进行沿线历史洪水调查、洪涝调查、大风及覆冰等气象灾害的调查，收集沿线水利工程设施及规划，附近线路运行情况，线路沿线气象站最大风速、覆冰、气温、雷暴日数等气象资料。内业工作主要是分析计算水文、气象等设计参数，并分析确定设计气象条件，编制水文气象报告。 本线路经过地区有阜阳市及太和县气象观测站，与线路相距较近，具有多年观测统计资料，是本工程气象原始资料的主要来源。 注：报告中水位及高程均为黄海高程系统。 2 沿线水文条件 本线路所经地段地貌单元主要为淮北平原区，地形略有起伏，地形总趋势为自西北向东南倾斜。 本线路位于安徽省阜阳市及所属太和县境内，线路起自110kV太和牵引站，向行走，经过新陈集西，傅庄，孙营，于龙口以东跨越颍河，继续向南行走，经李集西，后新庄，于张三湾以西跨越泉河，继续向南行走，直至220kV程集变电站。线路总长约km，跨越颍河、泉河为通航河流。 本线路经过老泉河洼地内涝积水区，主要分布小胡至泉河北岸，原为泉河，后泉河改道后，现为泉河洼地。据现场查勘及水利部门收资了解到，1954年泉河大洪水时地面淹没水深1.5~2.0m，可行小船；1975年大水期间，地面有积水，水深一般约1.0~1.5m。在一般年份，泉河洼地地段，存在内涝积水，水深0.5~1.0m，时间较长。 本线路沿线经过一些小的沟渠，如柳青沟柳河等，它们分别汇入颍河或泉河，主要起到排泄内涝积水的作用，目前无大的整治规划，其最高水位建议按现状堤顶高程确定。 本线路经过一些小的排涝及灌溉沟渠，线路立塔位置只要留有一定的距离即可。 3河流跨越
防汛抗旱水文气象综合业务系统的开发与应用 “防汛抗旱水文气象综合业务系统”是在计算机网络和地理信息系统支持下，以50年以来的历史和实时雨情气象信息综合数据库为核心，集水文气象信息的收集、处理、管理和应用于一体，为国家防汛抗旱工作及时准确地提供雨水情和天气的实况、预测及分析成果的综合信息服务业务系统。水利部水利信息中心1993年开始进行系统的开发建设，1995年投入业务运行，多年来边应用边改进扩充，目前已成为国家防汛抗旱工作不可替代的重要信息服务系统。由于系统体现了现代信息技术的先进水平并在防汛抗旱工作中发挥了显著效益，被评为2002年度国家科技进步二等奖。 一、系统开发的技术路线 1．计算机网络和软硬件环境 系统在水利部计算机网络的支持下建立运行。硬件系统由3台服务器、多台专用计算机和大量的客户计算机及输入输出外围设备组成。软件系统是操作系统为Windows98/2000/NT，数据库采用MS SQL Server数据库系统，开发工具选用Delphi系统。 2．地理信息系统业务应用 以地理信息系统软件为基础建立业务应用系统存在如下问题：第一，支持大量用户的地理信息系统软件价格昂贵，系统建设运行成本
大大提高；第二，系统灵活性差，升级发展受到制约；第三，不利于推广。为此，本系统开发采用了在地理信息系统软件环境中进行图形数据输入编辑和算法研究调试，脱离地理信息软件支持进行业务系统开发和运行的策略，取得了令人满意的效果。 3．基础数据环境和数据标准化建设 首先确定系统的地图投影标准，建立了全国统一的地理坐标系，其次又确定了系统点、线、面数据标准和格式。在建立雨情气象实时资料数据库的基础上，逐步建立了近50年来我国降水、热带气旋、致洪暴雨资料库以及北半球历史再分析天气资料库，同时还建立了水文气象测站数据库，全国行政、流域和降水气候区划图和代码数据库，为深入分析雨情和天气创造了基本条件。 4．以应用需求为动力，建立系统持续发展模式 为了使系统在适应科学技术发展的同时又能保持较长久的生命力，在建设中采取了滚动开发的方针，即做好系统基本框架设计和基础数据库设计，开发基本应用模块，实现基本功能并投入业务应用，以此为基础将系统开发逐步深入，对各种应用需求随着技术条件的成熟逐项解决。在进行每一步开发工作时为下一步工作打好基础，同时不断进行新功能的研制试验并陆续改造早期投产的已不适应应用需求的旧产品，逐渐形成了研究试验-开发调试-业务运行-维护改进的循环过程，从而实现了系统的持续发展。系统规模和应用范围逐渐扩
水文监测系统技术建议方案 一、概述 水文站是观测及搜集河流、湖泊、水库等水体的水文、气象资料的基层水文机构。水文站观测的水文要素包括水位、流速、流向、波浪、含沙量、水温、冰情、地下水、水质等；气象要素包括降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风等。水文站的建设问题，一直是水文管理部门所关心的重要问题。水文站建设后，可对辖区水文信息进行实时监测，收集实测资料，探索基本水文规律，对水资源评价、水文计算、水文情报、水文预报和水文科学研究，提供准确、及时的数据信息。 系统建设目标如下： 1）实现对各类监测信息（含现场视频、图像）进行实时性采集，以及数据超限的报警通知，保障系统信息的高效性、及时性、准确性、充分性。 2）所有观测点数据通过无线网络直接传输至监控中心“水文自动监测系统”，在电子地图可视化界面中直观显示各测站雨水情信息、水位、流速等情况及警戒状态；在发生报警时，系统可自动发出报警信号,如：系统弹出信息、发出声音提示、数据颜色变化，向相关部门指定人员发出报警短息通知。 3）实现系统加密通讯，尤其对边疆地区数据通讯进行加密处理，防止水文数据泄露。 4）系统开发要坚持先进实用、稳定可靠、安全的原则，并具备良好扩展性、兼容性和开放性，为系统后期扩展升级、向其他相关平台系统提供数据共享服务提供规范性接口。 二、系统总体设计 2.1 系统组成结构 “水文自动监测系统”的建设，包括现场站点各传感器、信息采集设备以及监控中心信息接收及显示、应用系统的建设。现场测点信息采集与传输设备完成传感器信息的实时采集、基本分析处理（如警戒状态）与显示，并负责将数据以无线/有线方式传输到监控中心，通过软件进行接收、显示以及数据的存储、分析、处理与预警。 2.2系统拓朴图（示例）
海洋水文气象综合数据采集器 数据采集器用于完成海洋气压、气温、湿度、降水、风速、风向等气象要 素和潮汐、水温、盐度等水文要素信息的采集。现场传感器或检测仪表负责各 种海洋信息的检测，将参数物理量转换成电信号输出，是采集器的信号输入前端；虽然各种海洋参数检测传感器的工作原理各不相同、结构也多种多样，但 其输出信号无非是数字信号(RS232)、模拟信号或脉冲信号。采集器的信号接口及通讯接口设置需要与传感器的信号输出形式相匹配才能完成数据采集功能， 是实现采集器通用性的关键因素之一，为此综合数据采集器设置了3类信号接 收接口：RS232串口、模拟信号接口和脉冲信号接口。 采集器总体结构如图1所示。MCU模块(单片机)作为整个采集器的控制核心，负责完成信号的多路采集、软件滤波、数据运算、上位机指令监听，数据传输、数据存储、液晶显示和键盘操作等控制功能。信号输入模块负责采集和调理各 类水文气象要素信息信号，然后将其送往MCU。单片机对输入信号进行集中 采集和处理后为每个数据都加上时间标签，然后将其以记录的形式存入FLASH 存储器；单片机实时监听上位机指令，并通过有线或无线通信接口向上位机传 输数据。通信接口实现上位机与下采象器的相互通信，上位机可以通过发送指 令选择采集器工作在水文采集还是气象采集模式之下，上位机也可以通过指令 修改采集器的系统时间。为了安装和调试方便，系统设计了液晶和键盘模块， 用来快捷完成采集器工作模式的选择、系统时钟的设定、水文或气象参数的最 大值和最小值设定等功能。其他外设包括硬件看门狗模块、FLASH存储模块、实时时钟模块和供电电源模块四个部分。由于采集器需要长期工作在无人看守 的场合，为此需要设计硬件看门狗模块，当单片机死机或程序跑飞时自动重启 采集器的软硬件系统。采集器的数据存储量较大，因此设置了外部FLASH存
基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统 摘要：基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统是依靠高科技手段，采用空间数据采集技术，充分利用卫星遥感等信息实现流域面上大尺度水文监测的一门新型技术。该系统根据接收的卫星探测资料和地面观测资料，以日为单位进行降雨、辐射、蒸散发计算，进而进行径流过程预报。 关键词：卫星遥感；水文水资源监测；预报系统 基于卫星遥感的水文水资源监测预报系统是依靠高科技手段，采用空间数据采集技术，充分利用卫星遥感等信息实现流域面上大尺度水文监测的一门新型技术。该系统的基本原理是根据接收的卫星探测资料和地面观测资料，以日为单位进行降雨、辐射、蒸散发计算，进而进行径流过程预报。系统的基本输入变量为降水、蒸发和气温，利用卫星云图信息和其它观测信息，在能量和水平衡原理的基础上，得到流域降水和蒸散发的空间连续分布，供河流降水径流预报模型和水资源预测模型使用。流域降水、蒸散发监测除需要气象卫星观测的云图数据外，还需要世界气象组织的全球远距离通信系统(WMO-GTS)提供的地面气象站观测的日雨量数据。云图数据需要建立气象卫星云图接收处理系统得到，日雨量数据为每天地面气象站观测的日降水量。系统工作流程见图1。 1 气象卫星云图接受处理 气象卫星云图接收处理包括：建立地面气象卫星云图接收系统，实时接收气象卫星云图数据，并对接收的数据进行质量控制；建立气象卫星云图处理系统，将接收的云图信息进行处理，处理过程包括对卫星云图进行几何纠正、格式变换，形成多通道卫星云图数据与图像，并将处理后的结果存入相应的实时卫星云图数据库中。卫星云图为每小时接收一次红外通道、可见光通道和水汽通道的信息。 2 降水监测 降水监测的基本思想是建立云顶温度与象素点降水的统计相关关系，同时利用卫星信息在地面雨量站点间进行雨量插值。故降水监测方法是建立在两种数据源的基础上，一是气象站观测的雨量数据；二是通过气象卫星云图得到的云频率数据。气象站观测的雨量数据可以直接得到；云频率数据是从接收到的红外云图数据中得到，在对流层，云的温度与其距离地面的高度具有-6.50 ℃/1 000m的递减率的关系。首先用温度阈值（TTE）对红外卫星图像进行云顶高度分类，由于被观测的不同物体，包括地球表面和云层顶部，在红外波段都相对有一数值，
水文、水质、气象实时监测系统设计 设计单位：青岛海森特科技有限公司 Qingdao Ocean Senior Technology Ltd. Co. TEL：0532- 83009367 FAX：0532- 85815405 Web：https://www.doczj.com/doc/1e1789564.html,/ Email：info@https://www.doczj.com/doc/1e1789564.html,
目录 一、概述 二、实时监测系统的结构组成及工作原理 1．结构组成及框图 2．中心配置 3．通讯网络 4．监测设备及相关技术指标 5．系统功能 6．系统集成 系统集成图及集成说明 a 系统集成图 b集成说明 7．电源供给 附件：相关仪器简介： 远龙多普勒流速剖面仪 气象仪 水质监测仪
一、概述 该系统适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测。及时反应各水域的水文特征，以便相关部门做出安排，防范洪涝灾害事故的发生。监测内容包括：水温、水位、流量、流速等。系统采用无线通讯方式 实时传送监测数据，可以大大提高水文部门的工作效率。另外，本系统还还可以加入风速、风向、气温、湿度、气压、降雨量、能见度等气象参数和电导、PH、溶解氧、浊度、叶绿素等水质监测参数。本监测系统，通过各种探测器，探测到水温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、数字化信息，通过GPRS/CDMA通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。 监控中心设屏幕显示，各种在线监测数据、图象等信息能直观显示，使监控人员能及时监视现场情况，准确判断状态，指挥专业人员处理各种检修和抢修工作。