济南建成全黄河首座物联网水位站 每六分钟传递最新水位数据
海报新闻记者 李金珊 张一帆 济南报道
近日，黄河水位观测迎来了一项新科技成果——全河首座物联网水位站在济南黄河历城盖家沟险工建成投用。物联网水位站的建成，提高了水位观测的精度和效率，为黄河防汛调度及水资源的科学管理提供了可靠的数据支持。
(资料图)
全河首座物联网水位站
每6分钟传递最新数据 可在多信息端查看水位情况
近日，海报新闻记者在历城黄河盖家沟险工33号坝看到一座高约3米的蓝色柱体，顶部安装了两块LED显示屏，屏幕上滚动播放着盖家沟站最新水位情况，这就是全河首座物联网水位站。
“水位是水情观测中最基本的项目之一。”山东黄河河务局防汛办公室三级调研员戴明谦告诉记者，水情测报工作就是防汛部门的“耳目”，它提供的情报是否精准、及时，对防汛抗洪抢险和指挥调度有很大的影响。历城黄河盖家沟险工段河道呈近乎直角的大弯，上游来水经过时水流更加湍急，因此这里是山东黄河重要的水位测报点。
戴明谦介绍，早期黄河测量水位是通过人工现场观测水尺，“人工水尺”是最基本的水位观测方法，虽然观测数据准确，但观测费时费力，特别是恶劣天气下，巡查人员存在较大的安全风险，目前人工水尺的主要作用是对遥测水位站的观测数据进行校核。
“20年前陆续建设了遥测水位站，采用雷达技术，通过观测探头到水面的距离确定水位。数据能自动读取、自动发送到水情网站，是当前济南黄河水位观测的主要手段。”戴明谦说，但是探头通过横杆悬挂在高空，当遇到强风、暴雨等恶劣天气时，设备的测报数据可能会出现较大误差。
每六分钟传递最新水位数据 可在多信息端查看水位情况
物联网水位站是继人工水尺、遥测水位站之后一种新型水位观测设施，“与人工通过目测感知水面高度和遥测水位站从空中感知水面高度不同，物联网水位站是从水中感知水面高度。”戴明谦表示，物联网水位站使用4级压力水位计测量黄河水位，利用差分计算先求出水体容重，使高含沙的黄河水位观测精度与清水相同，观测数据上传物联网云平台，通过物联网云平台向手机、电脑和现场显示屏发送信息。该测量设备具备雷达遥测水位计自动测报的功能，同时由于其探头深潜于水下，避免了风雨等恶劣天气的影响，较为稳定可靠。
记者了解到，相比之前的两代水位观测设施，物联网水位站测量精度高、次数多、稳定性好，使用更方便。“现在水位站每6分钟就观测一次，一天可以观测240次。同时，可以将测量数据传输到云端服务器，实现数据的远程传输和共享，职工不仅到现场可以看到显示屏上的最新水情，而且通过手机端或电脑端也能够随时随地查看实时水位变化情况，提高数据的实时性和可用性。”戴明谦说。
攻克黄河含沙量大等难题 测量误差仅有7毫米
戴明谦说，早在1982年，甘肃省水文总站就曾进行过压力水位计测量黄河水位的试验，并获得甘肃省科学技术成果三等奖。但因为黄河含沙量高，且水体容重变化幅度大，传统的单个压力水位计，无法测出水体容重，使得测量精度不高，最终没有推广应用。
历城黄河
“一次在查找资料时，我受到了‘信息通信的数字信号差分传送’的启发，借鉴其原理，想到了利用双探头压力差分法观测黄河水位。”戴明谦说，实时测量出不断变化的水体容重是其中的关键，物联网水位站的测量原理是在水下安装间隔1米距离的压力水位计，确定每级的高程，通过压力差值推算水体容重，再计算实际水深，最终确定水位。“经过多次与人工水尺读取的数据做对比，误差为7毫米，是符合相关规定的。”
戴明谦提到，2023年5月，物联网水位站正式投入使用，6月底，黄河济南段迎来汛前调水调沙的最大流量。通过实践证明，物联网水位站经受住了这次大水的考验，它详细记录了整个水位变化过程，并且在后台电脑端生成了不同时段的水位变化曲线，为防汛指挥调度提供实时精准的数据支撑。
已申报2项国家发明专利 在黄河上推广应用前景广阔
目前，在济南黄河历城段盖家沟站点，人工水尺直接感知水面，遥测水位站从空中感知水面，物联网水位站从水中感知水面，形成了水（物联网水位站）、陆（人工水尺）、空（遥测水位站）的立体水位观测网，三种水位观测方式互为补充，互相校核，提高了济南黄河水位观测的精度和效率。首座物联网水位站的成功，让戴明谦和团队对未来前景充满信心，他告诉记者，今年争取在黄河泺口险工再建设一处物联网水位站。
物联网水位站已申报2项国家发明专利，为黄河水位观测提供了新的方式，在黄河上推广应用前景广阔。除了水位测量，根石探测和含沙量测量也是戴明谦和团队攻关的方向，统称“励智三测”。目前，《“励智”智能高精度根石探测无人艇研制》已列入水利部重大科技项目，山东黄河河务局正全力研究攻关；《“励智”精测快报物联网水位站》解决了压力水位计用于黄河水位观测的技术问题，为黄河水位自动化观测提供了新方法；《“励智”免取样就地实时快速测量含沙量方法》已有了明确的研究思路。三项观测技术的研究和推广应用，将会大幅度提升黄河基层的观测技术水平。