引言?

在水文水利領域，及時、精準地獲取各類水文數(shù)據(jù)對水資源管理、防洪減災、水利工程調度等工作意義重大。遙測終端機作為關鍵設備，承擔著數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理等重要任務，為整個水文水利監(jiān)測系統(tǒng)的高效運行提供堅實保障。深入了解其使用原理，有助于更好發(fā)揮設備作用，提升水文水利監(jiān)測的質量與水平。?

一、數(shù)據(jù)采集原理?

（一）傳感器連接與信號獲取?

遙測終端機配備豐富的接口，可與多種水文水利傳感器連接。常見的如水位、雨量、流量、水質傳感器等。以水位傳感器為例，壓力式、超聲波式或雷達式傳感器通過感應水體壓力、聲波反射、電磁波反射，將水位變化轉化為電信號輸出。雨量傳感器則將雨滴撞擊產生的機械能轉換為電脈沖信號。終端機可支持多個 485 接口，方便連接各類水文水質傳感器，像水位、雨量、溫濕度、流速、流量、風速風向、閘位、電池電壓等數(shù)據(jù)都能精準采集，特殊傳感器也可按需定制 。?

（二）模擬信號數(shù)字化?

傳感器輸出的多為模擬信號，遙測終端機內置高性能工業(yè)級 32 位通信處理器，集成模數(shù)轉換（A/D）模塊，能快速將連續(xù)變化的模擬信號轉換為離散數(shù)字信號。比如，將水位傳感器輸出的 0 - 5V 模擬電壓信號，按設定分辨率轉化為 0 - 4095 的數(shù)字量，便于終端機后續(xù)處理與傳輸。?

二、數(shù)據(jù)處理原理?

（一）數(shù)據(jù)校準與糾錯?

受傳感器誤差、環(huán)境干擾等因素影響，采集的數(shù)據(jù)可能存在偏差。終端機利用內部算法，結合預設校準參數(shù)對原始數(shù)據(jù)校準。以水位數(shù)據(jù)為例，依據(jù)標準水位點對采集數(shù)據(jù)線性校準，提升準確性。同時，通過奇偶校驗、CRC 等糾錯算法，檢測、糾正傳輸中出錯的數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)完整性與可靠性。?

（二）數(shù)據(jù)存儲與緩存?

終端機自帶 FLASH 存儲，并支持最高 256GB 容量的 TF 卡作為海量數(shù)據(jù)存儲器，實現(xiàn)永久存儲歷史數(shù)據(jù)，掉電數(shù)據(jù)不丟失。采集處理后的數(shù)據(jù)先存入本地緩存，既防止傳輸時因網絡故障丟失數(shù)據(jù)，又能按設定時間間隔或觸發(fā)條件批量傳輸，提高傳輸效率與穩(wěn)定性，如每小時整點將緩存數(shù)據(jù)打包上傳至數(shù)據(jù)中心。?

三、數(shù)據(jù)傳輸原理?

（一）通信模塊選擇與連接?

該終端機通信功能強大，支持 GPRS、4G、短消息、衛(wèi)星、433、以太網等多種通信方式。移動網絡覆蓋區(qū)域，優(yōu)先選用 GPRS/4G 模塊與運營商基站連接傳輸數(shù)據(jù)；偏遠或信號差區(qū)域，采用衛(wèi)星通信模塊通過衛(wèi)星鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)；短距離、低功耗場景則可使用 433 通信進行局域組網。?

（二）數(shù)據(jù)打包與協(xié)議轉換?

傳輸前，終端機按通信協(xié)議將緩存數(shù)據(jù)打包。如采用 TCP/IP 協(xié)議時，把水文數(shù)據(jù)封裝成 IP 數(shù)據(jù)包，添加源 IP、目的 IP、端口號等頭部信息。同時，為確保不同系統(tǒng)兼容，可將內部自定義協(xié)議轉換為符合《SL651 - 2014 水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》的標準協(xié)議，便于數(shù)據(jù)中心準確接收處理。支持主備信道切換，以及 GPRS 短信同時上報（短信內容格式可定制），具備斷網續(xù)傳功能，可自動或手動補傳數(shù)據(jù)。?

四、遠程控制與管理原理?

（一）指令接收與解析?

數(shù)據(jù)中心可向終端機發(fā)送指令，通過通信鏈路傳輸，由通信模塊接收，再經微處理器解析。指令涵蓋數(shù)據(jù)采集頻率調整、設備參數(shù)設置、設備重啟等。如數(shù)據(jù)中心發(fā)現(xiàn)某監(jiān)測點水位數(shù)據(jù)變化異常，可發(fā)送指令將采集頻率從 10 分鐘一次調為 5 分鐘一次。?

（二）狀態(tài)反饋與響應?

終端機執(zhí)行指令后，向數(shù)據(jù)中心反饋設備狀態(tài)。設置參數(shù)后，回傳新參數(shù)及設置結果。還會定期上報運行狀態(tài)，包括電量、通信信號強度、存儲容量等，便于數(shù)據(jù)中心監(jiān)控設備，預警、處理潛在故障。支持遠程配置、遠程升級、遠程重啟、遠程維護功能，也可現(xiàn)場通過手機無線連接設備，利用小程序或 WEB 配置設備、查看狀態(tài)。?

五、其他特性?

（一）低功耗與寬電壓設計?

終端機具備超低功耗特性，靜態(tài)電流＜1MA（12V），待機工作電流＜10MA（12V），支持實時在線以及定時喚醒等工作方式，有效節(jié)省能源。采用寬電壓設計，DC6 - 30V 均可正常工作，且具備反接保護和短路保護功能，保障設備在復雜電力環(huán)境下穩(wěn)定運行。?

（二）防雷與顯示設計?

所有輸入輸出端口采用抗雷擊設計，可省卻外置防雷保護模塊，降低設備遭雷擊損壞風險。配備 4.3 寸、480*272 分辨率電容觸摸屏，方便現(xiàn)場操作與數(shù)據(jù)查看。同時支持本地 USB 以及 WIFI 配置、數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)導出 。?

（三）圖片抓拍與視頻功能?

支持 2 個工業(yè)相機抓拍上傳，便于直觀獲取現(xiàn)場情況。還具備 2 路視頻字符疊加功能，可將關鍵數(shù)據(jù)疊加在視頻畫面上。配套上位機軟件，能設置渠道、管道、河道斷面等相關參數(shù)，支持 3 個中心站，實現(xiàn) “一包多投” 功能。此外，設備符合《SL180 - 2015 水文自動測報系統(tǒng)設備遙測終端機》標準，完全滿足水文水利監(jiān)測的各項規(guī)范要求。?

六、結語?

遙測終端機憑借數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸及遠程控制等功能，實現(xiàn)對水文數(shù)據(jù)的高效、精準監(jiān)測管理。其原理涵蓋從傳感器信號獲取到遠程數(shù)據(jù)交互的各個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)緊密協(xié)作。隨著科技進步，遙測終端機性能與功能不斷提升，未來將在水文水利事業(yè)中發(fā)揮更重要作用，為水資源科學管理、合理利用提供有力技術支撐。?