CN102967330A

CN102967330A - 智能水文遥测系统

Info

Publication number: CN102967330A
Application number: CN2012104929130A
Authority: CN
Inventors: 陈立华; 田昀艳; 黄克强; 甘富万; 胡少斐
Original assignee: Guangxi Nanning Yudao Water Conservancy Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Nanning Yudao Water Conservancy Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了一种智能水文遥测系统，该系统的CPU模块分别与通信接口电路、数据采集接口电路实现双向数据通讯，供电选择器的信号输入CPU模块，不间断电源盒系统的电源输出连接到供电选择器，视频采集装置（和摄像头控制开关通过摄像头连接器与通信接口电路实现双向数据通讯，通信接口电路通过RS485模块与流量计模拟信号连接器实现双向数据通讯；浮子式水位连接接口、雨量连接接口、PH计连接接口输入信号到数据采集接口电路。该系统的不间断电源盒系统保证了系统供电的正常，同时视频采集装置可以收集图像资料并通过系统设置的多种通信信道实现数据的上行和下传功能，系统同时设置多种传感器接口，可通过外接传感器实现水文参数的采集。

Description

智能水文遥测系统

技术领域

本发明涉及河流及湖泊等区域水文预报研究领域，具体是一种智能水文遥测系统。

背景技术

雨量、水位、等水文数据是洪水预报和水库调度的基本数据。然而，传统的水文（雨量站）、水库（电站）报汛站大多采用人工电话上报，记忆导致错报、迟报、漏报、缺报。虽然现在也有采用水情自动测报系统，但在应用过程中部分遥测终端无固态数据存储器或固态雨水情数据错漏较多，满足不了水文资料整编的要求；报汛段次不灵活，现有设备最小时段为1小时1报，满足不了汇流时间短的小流域山洪预测预报分析和水电站（水库）短期优化调度等要求。此外，由于难以掌握所采用遥测终端和中心站软件核心技术，不仅维护和升级改造困难，还难以及时适应水文测报业务新需求。

现在国内有关水情源智能遥测终端系统的研究也有了一些报道。目前设备已经实现了有效的数据传输，完成数据采集、处理、存储以及传输等任务，并可实现系统的远程管理。但由于容易在特殊环境下容易出现供电问题，导致系统停止工作。

在现有常规的水文遥测系统中增加流量传感器及pH值传感器，能对水文异常情况下的监测与分析有更好的帮助。

目前设备虽然也能实现主信道和备用信道的切换任务，但目前设备中均未见述及internet和光纤通信方式等多种实时在线的工作模式设计中能同时实现，并能实现通信主备信道灵活组合与自动切换功能，以及通过中心站软件对遥测站RTU固态存储器数据读写状态进行动态检测。

综上所述，在国内公开的中文文献中，智能水资源遥测终端产品报道很少，从水文工作角度，为满足水文水情预报及数据收集整编等工作实际需求，研发一种新型的智能水文遥测系统，用于河流及湖泊等水文信息数据的自动化测报，连接有不间断电源的智能处理模块的中央处理器，具有多接口连接多通道信号、智能收集单位时间的雨量、水位、流量、pH值等水文参数，并在自动采集后进行分析、存储和传输，同时也能将检测地的实时图像资料进行同步的传输，并且设备能实现通信主备信道灵活组合与自动切换功能，还能过中心站软件对遥测站RTU固态存储器数据读写状态进行动态检测等功能。具备上述功能的智能水文遥测系统具有重要现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能水文遥测系统，该系统应用于气象、防汛等数据采集传送等中小流域检测场所，可实现雨量、水位等水文参数的自动采集、存储和传输。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明智能水文遥测系统主要由CPU模块A、通信接口电路B、数据采集接口电路C、RS485模块D、不间断电源盒系统1、视频采集装置2、浮子式水位连接接口3、雨量连接接口4、流量计模拟信号连接器5、PH计连接接口6、供电选择器7、摄像头控制开关8、摄像头连接器9组成。CPU模块A分别与通信接口电路B、数据采集接口电路C实现双向数据通讯，供电选择器7的信号输入CPU模块A，不间断电源盒系统1的电源输出连接到供电选择器7），视频采集装置2和摄像头控制开关8通过摄像头连接器9与通信接口电路B实现双向数据通讯，通信接口电路B通过RS485模块D与流量计模拟信号连接器5实现双向数据通讯；浮子式水位连接接口3、雨量连接接口4、PH计连接接口6分别输入信号到数据采集接口电路C。

所述CPU模块A有CPU芯片A1、系统时钟模块A2和固态存储器A3组成；CPU芯片A1与系统时钟模块A2、固态存储器A3之间实现双向数据通讯。

所述不间断电源盒系统1由太阳能电池板11、充电控制器12和蓄电池13组成，太阳能电池板11输出电源到充电控制器12，充电控制器12输出电源至到蓄电池13，蓄电池13与供电选择器7直接连接。

所述流量计模拟信号连接器5内置压力式RS485编码输出水位器51。

所述通信接口电路B设置有四个或者四个以上的通信接口。

本发明具有不间断电源供应，可外接多种传感器，实现所需水文信息（包括单位时间雨量、水位、流量、PH值等参数）实时在线采集、分析、传输，并能检测实时图像资料实现同步传输，为水文管理的决策提供了有力的保证。

附图说明

图1是本发明智能水文遥测系统的外观示意图。

图2是本发明智能水文遥测系统的组成示意图。

图中：A——CPU模块

A1——CPU芯片

A2——系统时钟

A3——固态存储器

B——通信接口电路

C——数据采集接口电路

D——RS485模块

1——不间断电源盒系统

11——太阳能电池板

12——充电控制器

13——蓄电池

2——视屏采集装置

3——浮子式水位连接接口

4——雨量连接接口

5——流量计模拟器信号连接器

51——压力式RS485编码输出水位器

6——PH计连接接口

7——供电选择器

8——摄像头控制开关

9——摄像头连接器

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

本发明智能水文遥测系统主要由CPU模块A、通信接口电路B、数据采集接口电路C、RS485模块D、不间断电源盒系统1、视频采集装置2、浮子式水位连接接口3、雨量连接接口4、流量计模拟信号连接器5、PH计连接接口6、供电选择器7、摄像头控制开关8、摄像头连接器9组成。整个系统固定在长方体的机箱里，机箱可以从侧面打开，如图1所示。

系统的内部结构如图2所示。CPU模块A分别与通信接口电路B、数据采集接口电路C实现双向数据通讯，供电选择器7的信号输入CPU模块A，不间断电源盒系统1的电源输出连接到供电选择器7，视频采集装置2和摄像头控制开关8通过摄像头连接器9与通信接口电路B实现双向数据通讯，通信接口电路B通过RS485模块D与流量计模拟信号连接器5实现双向数据通讯。

CPU模块A由CPU芯片A1、系统时钟模块A2和固态存储器A3组成。固态存储器A3不仅可本地采集或通过中心站实现远程下载，还能通过中心站软件对遥测站RTU固态存储器数据读写状态进行动态检测，随时了解RTU的固态存储器读写是否正常及已使用的存储空间大小；以及改进固态存储器中数据的存取方法，实现固态存储数据可按月日检索。系统时钟模块A2用于系统时间的校验。

不间断电源盒系统1由太阳能电池板11、充电控制器12和蓄电池13组成，实现同时具有太阳能、交流、直流三种电力供给系统，能实现系统运行的不间断电源的补给问题，保证了在各种不同工作条件下，尤其在面对突发性恶劣工作环境下，系统都能正常工作。太阳能电池板11，能在有日光时对蓄电池13充电，在外接电源断电的情况下，利用太阳能补充系统对电源的需求。太阳能电池板11输出电源到充电控制器12，充电控制器12输出电源至到蓄电池13，蓄电池13与供电选择器7直接连接。供电选择器7可根据实际情况实现多种供电方式的选择，保证整个系统的供电。

通信接口电路B可提供四种不同通信模式的通信接口，采用串口扩展技术，在遥测终端机电路板上配置4个通信接口，采用2个通信信道作为主/备通信信道。可以选用GPRS/GSM、超短波、卫星、internet、光纤等信道任意两者组成主备信道，并具有主备信道自动切换功能。根据需要，通信接口电路B也可以设置四个以上的通信接口。

视频采集装置2经由摄像头控制开关8实现控制，经过摄像头连接器9与通信接口电路B实现双向通信，将通过视频采集装置2拍摄到的现场图像资料，包括水位、水库现场等图片信息，实现实时的视频采集及传输功能，并实现远程遥控现场图像采集传输。可通过选用S232串口功能摄像头,通过指令控制的摄像工作状态（关闭或使用），通过信道将遥测终端采集的图像以压缩后的JPEG格式传送到中心站软件，在传输雨水情的同时传送远程遥控拍摄现场图像资料。这些图片资料能有效提供水位、水库现场图片，帮助管理人员更好判断现场情况，完成水文管理的决策控制。

浮子式水位连接接口3采用为19芯航空插座，其中12芯对应商业浮子式格雷码编码输出的水位器连接器的芯引脚，其余芯线接地，与该类水位器引脚相对应；

雨量连接接口4采用3芯航空插座，其中第1芯为地线，第2芯为信号线，该雨量筒的“舌簧开关”的两个引出线相连接；

流量计模拟信号连接器5采用9芯航空插座，其中第1-4芯为“0”至“3”模拟量输入通道，第5-6芯为+12V电源输出，第7-9为芯地线。流量计模拟信号连接器5内置压力式RS485编码输出水位器51。

PH计连接接口6采用4芯航空插座，电气特性为标准的RS485协议的串行通信口，其中第1芯为+12电源输出，第2芯为“A”，第4芯为“B”，第3芯为地线。

摄像头控制开关8可接入摄像的图片信号，并显示图像传输及下载情况。终端机在两种状态下允许中心站下载图像，一是永久在线模式，二是终端机上行发送数据报文后，在通信模块仍在线的情况下紧接着下载图像。两种情况下下载图像均由数据中心主动发出指令进行。在永久在线模式状态下对于发出的下载图像指令，终端机一般都会及时响应，但由于在每小时的58分之后，终端机拒绝执行任何命令，此时数据中心发出的下载图像指令将不会得到响应。终端机每次上行报送数据完毕之后，将预留30秒左右等待数据中心下发各种指令，包括图像下载指令。一般情况下此指令都会得到及时响应（SMS通信信道例外，此信道不能发送图像信息）。中心站下载图步骤：首先启动RTU进入图像工作状态，延迟约3秒之后接着发出复位指令、图像大小指令、图像压缩率指令、拍照指令、读图像长度指令、读图像指令等即可。一般情况下15秒左右即可完成一帧图像的下载。

摄像头连接器9为标准DB9（针）的改造型连接头，其中第1芯为+12V电源输出，第2芯为“RXD”，第3芯为“TXD”，第5芯为地。第2芯、3芯的电气特性为RS232。通过摄像头连接器9可以讲视频采集装置2采集到的图片信号上传或者下行，经过通信接口电路B与CPU模块连接。

整体说来，本发明设置有不间断的电源供应装置，保证了整个系统在任何情况下的正常运行，同时设置视频信号采集装置，可实现现场图像资料的实现传输，还提供了多种传感器的接口，实现对雨量，液位、流量、PH值等多个水文参数的采集。存储和传输；此外，整套系统还提供了4种不同的通信方式，采用主备信道自动切换的方式，保证了数据传输的可靠性。该智能水文遥测系统适用中小流域水文自动化测报系统，可应用于气象、防汛等领域。

Claims

1.一种智能水文遥测系统，其特征在于，它由CPU模块（A）、通信接口电路（B）、数据采集接口电路（C）、RS485模块（D）、不间断电源盒系统（1）、视频采集装置（2）、浮子式水位连接接口（3）、雨量连接接口（4）、流量计模拟信号连接器（5）、PH计连接接口（6）、供电选择器（7）、摄像头控制开关（8）、摄像头连接器（9）组成；CPU模块（A）分别与通信接口电路（B）、数据采集接口电路（C）实现双向数据通讯，供电选择器（7）的信号输入CPU模块（A），不间断电源盒系统（1）的电源输出连接到供电选择器（7），视频采集装置（2）和摄像头控制开关（8）通过摄像头连接器（9）与通信接口电路（B）实现双向数据通讯，通信接口电路（B）通过RS485模块（D）与流量计模拟信号连接器（5）实现双向数据通讯；浮子式水位连接接口（3）、雨量连接接口（4）、PH计连接接口（6）输入信号到数据采集接口电路（C）。

2.根据权利要求书1所述的智能水文遥测系统，其特征在于，所述CPU模块（A）由有CPU芯片（A1）、系统时钟模块（A2）和固态存储器（A3）组成；CPU芯片（A1）与系统时钟模块（A2）、固态存储器（A3）之间实现双向数据通讯。

3.根据权利要求书1所述的智能水文遥测系统，其特征在于，所述不间断电源盒系统（1）由太阳能电池板（11）、充电控制器（12）和蓄电池（13）组成，太阳能电池板（11）输出电源到充电控制器（12），充电控制器（12）输出电源至到蓄电池（13），蓄电池（13）与供电选择器（7）直接连接。

4.根据权利要求书1所述的智能水文遥测系统，其特征在于，所述流量计模拟信号连接器（5）内置压力式RS485编码输出水位器（51）。

5.根据权利要求书1所述的智能水文遥测系统，其特征在于，所述通信接口电路（B）可提供四种不同通信模式的通信接口，可设置四个或者四个以上的通信接口。