浅谈山洪预警简易雨量报警器的应用论文
随着全国山洪灾害防治非工程措施建设的大力推进，县级群测群防体系不断完善。据统计，截至2013年年底全国共完成2058个山洪灾害防治县级非工程措施建设项目，其中县级群测群防体系建设了17余万套简易雨量站。在山洪灾害防治工作中，简易雨量报警器是基层村民用于监测降雨量、统计临界雨量和发布雨量预警的重要设备，是群测群防的重要手段。
产品现状
简易雨量报警器由室外承雨器和室内报警器两部分组成。室外承雨器采用翻斗式雨量计采集降雨，通过Φ200mm的承雨口收集雨水。0.5mm降雨触发翻斗反转一次，通过双翻斗连续采集。室外承雨器采集到的雨量数据通过无线传输发送至室内报警器。室内报警器具有雨量统计功能，通过微处理器分析和判断降雨数据，达到临界雨量时以声、光、语音等多种方式报警，提醒群众警惕可能暴发的山洪并开始组织转移。简易雨量报警器针对山洪成灾特征和流域特点嵌入了雨量统计算法，可根据降雨信息准确统计前期降雨和临界雨量，实现全天候自动化报警。
简易雨量报警器应用面广，使用量大，其实用性、可靠性和经济性十分重要。由于国家尚无统一规范标准，且产品质量良莠不齐，功能不一，不利于各地在项目建设中选择适合的产品。为满足各地山洪灾害监测预警的需求，统一简易雨量报警器技术要求，规范各地简易雨量报警器产品招标采购选型，国家防办委托水利部科技推广中心和水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心在2010年、2011年组织了两次简易雨量报警器的测评。
水利部科技推广中心和水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心组织专家和技术人员研究制定了《简易雨量报警器测评办法》，确定了简易雨量报警器功能和指标，委托水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心对报名厂家的产品进行了抽样检测，召开了专家测评会。通过产品性价比、厂家实力、服务水平、信誉度等方面综合考察，公布了北京国信华源科技有限公司等14个生产厂家的18种型号的简易雨量报警器通过测评。其中7个厂家的9种简易雨量（报警）器产品可用于山洪灾害防治县级非工程措施项目建设。参与评测的产品有13种型号的简易雨量报警器采用翻斗式雨量计，3种型号采用量筒式雨量计，2种型号采用人工观测雨量计。共有16种型号的产品具有自动报警功能，有4种型号的产品须增加现场手工设置报警阈值功能。
早期简易雨量观测设备是依据各地防汛部门的雨量采集和雨量观测经验建设，有简易采集和量杯测量等形式。项目建设过程中简易监测站增加了报警功能。测评结果显示，用于山洪预警的简易雨量报警器主流产品具有以下共性：采用翻斗式雨量采集；传感器分辨率为0.5mm；具备分时段自动报警功能；具备显示、存储和现场手工设置报警阈值功能；具有分级的声、光、语音报警功能。
应用情况
目前，简易雨量报警器在全国2058个山洪灾害防治项目县共投入使用17.2万套，供货量排名前10的厂家市场占有率80%，其中累计供货在5000套以上的生产厂商仅5家。其应用面广，使用量大，设备供货来源高度集中，产品实用性、可靠性、耐久性得到验证。
产品研发水平参差不齐
参与全国山洪灾害防治项目供应简易雨量报警器的企业共30多家，从产品形态和功能看，产品形态基本是室外承雨器和室内报警器组合。80%的产品具有降雨监测记录和报警器功能，具备分级报警和多种报警方式的产品只占30%。根据企业推出新产品的周期看，具有独立产品设计研发能力的企业占30%左右，特别是在降雨统计分析、分级准确报警方面缺乏研究，在提高设备监测通信可靠性、报警准确性上也缺乏研究，甚至有部分企业模仿分析量筒监测降雨，大部分企业对降雨统计和报警机制缺乏认知。
安装及管理不规范
简易雨量报警器在山洪灾害防治实际应用中发挥了重要作用，但在安装建设和日常维护中仍然存在一些问题和不足，有的由于维护不当或建筑拆迁导致设备损毁。在简易雨量报警器安装建设中要注意安装点应避开树木、建筑物遮挡，远离高压电线。室内报警器报警阈值设置需严格按照当地防汛主管部门预案中的报警阈值进行设定。在日常维护中应注意汛前清理室外承雨器筒内异物，检查翻斗是否翻转灵活，更换电池并检查通信状态，测试简易雨量报警器功能是否正常。
发展思路
简易雨量报警器主要用于监测降雨量，并根据引发山洪、泥石流灾害的.临界雨量发出自动预警。一个流域或区域某一时段内降雨量达到或超过某一量级或强度时将发生山洪灾害，此时降雨量称为临界雨量。各流域或区域的临界雨量由防汛主管部门根据水文数据记录统计。
现阶段全国山洪灾害防治建设二期规划正在启动，简易雨量报警器将再次大面积推广使用。根据一期应用中实际存在的问题，行业主管部门对简易雨量报警器在材料、通信等方面提出了新需求。业内科研单位和一线生产厂家也基于一期项目经验，经过研究论证对产品性能进行了大幅度改良和提升，如北京国信华源在设备低功耗、通信可靠性、雨量统计算法、有效报警等方面都进行了提升，推出了新材料、联动预警、测报一体等简易雨量报警器的新型应用。
雨量报警机制的改进
山洪预警的简易雨量报警器与水文、气象领域的翻斗式雨量计极其相似，却大有不同。翻斗式雨量计功能单一，是用于雨水监测的一次仪表。简易雨量报警器以雨量统计和雨量报警为核心，是测报一体的智能设备。室外承雨器采集分辨率为0.5mm，室内报警器报警分辨率为1mm。报警器采用无线智能声光语音报警，具备5个时段2个报警级别的报警阈值设置。每间隔5min对雨量进行1h、3h、6h、12h、24h报警阈值判断。在雨量统计算法上明确了日降雨量、场降雨量、雨强等概念，在阈值判断算法中结合了前期降雨等影响阈值偏移的要素。
雨量无线采集技术的推广与应用
由于居民区建筑环境复杂，各地情况不一，采用无线连接的简易雨量报警器深受用户青睐。现有短距离无线传输技术一般采用微功率UHF/VHF频段数字射频通信实现，并采用地址配对、奇偶校验等技术手段增强其可靠性。
另外基于运营商的无线网络传输技术也被大量引入，主要是利用现有无线网络运营商平台进行网络传输，主要有中国移动和中国联通的GSM/GPRS网络。这些网络的实际数据上传速度一般在200kbps左右，这样的带宽可基本满足传输实时雨量的要求，且易于实现利用短信与用户手机建立通信，在设备管理和预警信息发布上都得到了完善。
新型工程材料的应用
简易雨量报警器从运用到山洪灾害非工程措施项目建设以来，各个厂家一直持续更新升级。根据山洪预警领域实际情况，在结构、材质、硬件原理及报警机制上都作了大量的改进，产品预警精度和可靠性得到进一步提升。
在材质上采用新型工业级高分子聚合材料。核心部件大量使用ABS、POM、PC等热塑性工程材料，具有高密度、高结晶度、超疏水等特点。产品防腐蚀、抗老化特性得到保障。疏水材料的应用，使翻斗式雨量计的湿润损失减少，前期降雨采集精度进一步提高。
在软硬件设计上引入了多项国际先进技术。超低功耗混合信号处理器、串行固态存储器、嵌入式C语言等技术在这一领域大量应用，依照雨量报警器的实际功能需求提高产品的科技含量和可靠性指标。
发展方向
简易雨量报警器是根据我国山洪灾害防治实际情况应用的成果，其技术路线和功能指标需要与时俱进。在当前移动互联网、物联网时代，作为山洪灾害防治监测预警设备应做到以下几点：智能化，具有和其他预警设备数据通信的功能；操作简单，对使用人群没有限制；设备具备自检功能，做到少维护；稳定可靠，预警及时准确。
加强运行管理
山洪灾害非工程措施项目建设是基础，管理是关键，设备的运行正常与否直接影响到整个项目的正常运行以及效用的发挥。
①建立汛前巡查机制。根据每年汛期防汛检查工作要求，制定企业定期对项目监测预警设备设施进行巡检维修的工作机制。做到汛期全程值守，发现隐患，及时上报排除。
②建立汛后检修机制。根据防汛现场检查情况，已建监测预警站点出现过设备丢失、人为损坏、通信欠费、电池过期未更换、监测仪器堵塞、淤积等现象，这些问题都需专业人员现场处理。因此建立统一的管理维护队伍是项目正常运行的基本保障。
③建立设备运行管理规范。按照项目中各种设备、设施的性能指标建立和完善运行标准，作为判断设备、设施运行是否正常的依据。
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