CN105698771B - 取决于气象数据的物位传感器提取 - Google Patents

Abstract

根据本发明的测量设备布置包括用于例如以深度测量的形式测量至目标的距离的测量设备。设置有控制单元，该控制单元在考虑到测量设备的位置处的当前或者预测的气象条件的情况下计算下一次距离测量的时间点。为此，可针对气象条件调节测量的频率，从而降低测量设备的电力消耗，而此过程没有必须在没有深度变化的及时报告的情况下进行。

Description

取决于气象数据的物位传感器提取

技术领域

本发明涉及距离和物位测量。本发明尤其涉及包括用于测量至目标的距离的测量设备的测量设备布置、用于测量从测量设备至目标的距离的方法、程序和计算机可读介质。

背景技术

在测量流动和静止的水域的深度时或者在进行其它的物位或者距离测量(例如，测量山脉中的雪深度)时，经常使用由蓄电池或者可充电电池供电的测量设备(传感器)，这是因为通过电缆实现的供电在多数情况下不可行或者至少不能提供。

为了在尽可能长的时间范围内使用有限的可用电力，可增加两个连续测量之间的时间。因此，通常足以每天测量一次河流的深度。然而，在这种情况下，在数个小时的延迟之后才测量快速变化的深度并将其报告到控制站。

发明内容

本发明的目的在于使物位或者深度测量设备保持低的电力消耗且同时以尽可能少的时间延迟测量当前的物位或者深度。

通过独立权利要求的主题实现了上述目的。从属权利要求以及下面的对实施例的各个方面的的描述中给出了本发明的改进。

本发明的第一个方面涉及一种测量设备布置，该测量设备布置包括用于测量至目标的距离、用于测量流量或者用于测量压力的测量设备。该测量设备布置可以例如是完整的测量系统，该测量系统除了包括自身的测量设备之外还包括另外的装置，例如控制站或者中心站和气象服务站。

测量设备例如是物位测量设备、流量测量设备、压力测量设备或者深度测量设备，以用于确定介质(即，尤其是静止的水域、流动的水域的或者雪)的物位或者深度。测量设备可以是无接触式测量设备，例如雷达物位指示器，或者其也可以是不以无接触的方式进行测量但使用伸入到介质中的波导或者共振器的测量设备。

测量设备布置包括一个或者多个控制单元。这些控制单元中的至少一个被构造成计算距离的下一次测量的时间点，其中，时间点的计算是在考虑到与测量设备的位置处的气象相关的当前或者预测的气象信息的情况下实现的。

在计算下一次测量的时间点时/在计算以后的多次测量的时间点时，也可以考虑到其它信息，例如应该开启堤坝(也就是排水)或者应该执行雪崩爆破的时间点。

用于计算距离的下一次测量的时间点的控制单元例如自身可以集成在测量设备中。但是也可以提出该控制单元集成在其它设备中，例如集成在布置成远离该测量设备的控制站中，该控制站能够与测量设备通信连接(例如通过无线接口)。

控制单元也可以集成在气象站中或者气象站处的系统中，其中，在这种情况中，气象站或者气象站的系统被构造成与测量设备和/或控制站通信，从而将当前的和/或预测的气象信息提供到测量设备或者控制站。

因此，气象站例如可以将气象预测发送到控制站，并且控制站由此计算出未来的距离测量的合适的时间点或者甚至未来的多次距离测量的多个合适的时间点并且将它们发送到测量设备。因此，降低了测量设备中所需的计算能力且同时减少了测量设备和控制站之间的数据传输。通过这种方式，控制站尤其能够以此方式为测量设备指定完整的测量周期，在接下来的数天遵照这个测量周期。也可以提出，测量设备修改该测量周期，例如当外部环境发生变化或者没有按照气象预报所预测的那样出现时。

根据本发明的另一实施例，控制单元为了计算距离的下一次测量的时间点除了考虑到当前的和/或预测的气象信息之外还要考虑到由测量设备执行的之前的距离测量的历史数据。

因此，之前的距离测量的历史数据可单独地导致需要增加或降低测量频率，即需要降低或增加未来的测量之间的时间间隔，以能够足够早地检测到距离的变化(如深度变化等)。

根据本发明的另一实施例，测量设备的控制单元被构造成在考虑到当前或者预测的气象信息的情况下确定将测量数据发送到控制站的时间点。在此，也可以考虑到目标至测量设备的距离随着时间的变化。发送测量数据的时间点在此不必与之前的测量的时间点相关。而是，对气象信息和可选的由测量设备执行的之前的距离测量的历史数据以及距离的变化速度的考虑可导致不需要在当前的时间点处将测量值发送到控制站，这是因为深度没有变化或者仅稍微发生变化。通过这种方式能够进一步减少测量设备和控制站之间的数据传输。

本发明的另一方面涉及一种用于测量从测量设备至目标的距离的方法中，在该方法中，在基于与测量设备的位置处的气象相关的当前的或者预测的气象信息来考虑距离的下一次测量的时间点。

本发明的另一方面涉及一种程序，所述程序当在如上所述的测量设备布置的控制单元上被执行时指示控制单元执行上面和接下来描述的方法。

本发明的另一方面涉及一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有上述程序。

在此需要指出的是，上面的特征以及下面的参照测量设备布置描述的特征也能够被实施为方法步骤并且该测量设备布置也可以被构造成执行所有的上述方法步骤和下面描述的方法步骤。

接下来参考附图对本发明的实施例进行示例性说明。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性的实施例的测量设备布置的一部分。

图2示出了根据本发明的另一示例性的实施例的测量设备布置。

图3示出了根据本发明的示例性的实施例的方法的流程图。

图4示出了根据本发明的另一个示例性的实施例的测量设备布置。

图5示出了根据本发明的另一个示例性的实施例的测量设备布置。

具体实施方式

图中的附图是示意性的并且不是按比例的。

在附图的下述说明中，如果相同的附图标记用在不同的附图中，则它们表示相同或者类似的部件。但是相同或者类似的部件也可以通过不同的附图标记来表示。

图1示出了根据本发明的示例性的实施例的测量设备布置100。测量设备布置100包括TDR测量设备101，以用于测量至静止或者流动的水域108的表面102的距离103。测量设备101连接至能够与相应的通信单元121无线(或者有线)地通信的通信单元120，从而在测量设备101和控制站109(参见图2)之间交换数据。

替代地，测量设备101可被构造成压力测量设备，或者被构造成流量测量设备以用于测量穿过管道线路的流量。

测量设备101包括控制单元105(同样参见图2)，以用于计算下一次测量(其是至目标的距离测量、流量测量或压力测量)的时间点。如图1的情况，距离测量例如可以是深度测量。该时间点是在考虑到测量设备的位置处的气象信息的情况下计算的。

作为与测量设备的安装位置相关的气象信息的附加或替代，也可考虑与远程位置(例如，测量设备的上游或者向静止或流动水域供水的山脉)处的气象相关的气象信息。

如果由于气象聚变导致深度快速地增加，则期望以十分短的时间间隔进行多次测量，且如果深度的变化速度使其变得必要时也应当将这些测量报告到控制站。

可以通过考虑气象信息来预测该深度变化，这意味着能够合适地计算出测量时间点。

换句话说，针对当前或可能的未来气象调整测量间隔。

因此，距离测量的频率受到气象预测的影响，以便节省电力并且同时确保能够适时地识别出深度的变化。

所测量的数据在必要的时间点被发送到控制站。如果成功构建了至控制站的连接，则一旦传输了测量数据，就能够将用于未来测量的气象数据或者时间点传输到测量设备。因此可以再次节省电力。

相应地，在气象报告为“强降雨”的情况下，可以在强降雨的预期出现时刻(或者也许稍迟，当预期到相应的深度变化时)提高测量速率。同样，在预期到冰雹袭击或者强烈的降雪的情况下也是如此。当预期到将导致雪融化的显著温度上升时，或者当预期到发生雪崩时，也可以提高测量速率。

如果预期的情况(强降雨、冰雹袭击、强降雪、雪崩、雪融化)没有出现或者已经发生，则可选地在预定时间之后或者在下降到特定水平以下之后，再次降低测量频率。这也同样适用于至控制站的报告。

通过这种方式在测量设备中节省下的电力可以用于额外的测量。

由于水域(例如河流或者排水通道)的深度能够以取决于气候的方式变化，因此有利的是引入测量设备或者上游/山脉上的位置处的气象信息，以便能够尽可能最优地设定测量速率。针对用途条件和/或环境条件调整的测量设备可用于这种类型的深度或者距离测量，这些设备执行不同的测量方法。测量设备的示例为TDR设备、雷达设备、超声波设备、流体静力学设备和放射测量学设备。

这些测量设备可以用于这样的区域中，在该区域的附近范围中没有可用的电源。因此，在这些远程测量设备中使用蓄电池或者充电电池系统或者太阳能供电系统作为电源。为了避免蓄电池或者充电电池系统的电力耗尽，这些系统应该及时地更换或者再充电。由于更换常常是复杂的并且充电电池不能总是自动地再充电，所以传感器的电力消耗必须保持尽可能小。可以通过降低测量速率以及传感器和控制站之间交换的数据量来减少能量消耗。

由于测量设备和控制站之间的较大距离的原因，也可以使用包括无线电模块120的测量设备，此测量设备通过诸如GSM之类的无线电网络连接至控制站。也可以使用基于互联网的传输协议。该无线电模块同样需要电力。无线电模块120的能量需求可以显著地大于用于测量设备的实际测量的能量需求。因此，如果可以的话，需要比测量的频率更低地进行发送和接收。

例如，一天四次地(或一天一次地)测量水域108的深度，然而测量值仅一天一次(或者两天一次)传输到控制站。当将向控制站发送测量值时，通过传感器获取当前的气象数据及相应的气象预测。可替代地，传感器可获取未来的测量时间点(因而，在这种情况下，不在传感器中而是在控制站中分析气象数据)。也可以直接从外部的服务站获取这些数据，该服务站提供气象数据并且可选地还承担对这些气象数据的分析。这些数据例如被作为XML文件从外部的服务站提供到控制站或者传感器。

基于该气象预测或者气象报告，控制站调节传感器测量的时间点(也就是测量间隔)以及从传感器至服务站的数据传输的发送间隔。因此，例如，在气象报警“强降雨”的情况下，每30分钟测量一次深度，并且每80分钟将测量数据发送到控制站一次，在至少深度发生足够的变化时。

对于一些应用提出，气象报警或者气象预测在所述气象情况的前期阶段触发增加的测量速率，并且传感器本身考虑到确定的时间范围中的相对的深度变化，以便在时间上控制至控制站的报告。该方法可以确保传感器仍准时地开始测量，但是不消耗不必要的较大电力，这是因为其自动地根据深度变化的速率来调节未来的测量时间点和数据值传输的时间点。

图2示出了根据本发明的另一个示例性实施例的测量设备布置100。测量设备101包括控制单元105以及无线接口120。布置成远离测量设备的控制站109同样包括控制单元106和无线接口121。此外还设置有气象站110或者外部气象服务站，其同样包括控制单元107和无线接口122。

在测量设备101、控制站109和气象服务站或者气象站110之间的通信可以通过例如蜂窝无线电网络或者互联网实现。

图2的测量设备例如是以无接触的方式操作的雷达物位指示器。

图3示出了根据本发明的示例性的实施例的方法的流程图。在步骤301中，检测测量设备的位置处或环境中的气象数据。根据该气象数据可以计算出与测量设备的位置处的当前气象或者预期的未来气象相关的气象信息(步骤302)。接着，在步骤303中，根据该气象信息，可选地在考虑到其它信息(开启堤坝的时间点、深度的当前变化速率)的情况下，计算出未来测量的时间点。

然后，在步骤304中将该时间点发送到测量设备，并在步骤305中测量设备在考虑到之前的多个测量/深度的历史数据的情况下确定下一次测量的时间点。在步骤306中，将所检测的测量数据发送给控制站，这是因为现场设备已确定出深度相较于之前的测量已经发生显著变化。

图4示出了根据本发明的另一示例性的实施例的测量设备布置100。测量设备100直接连接到气象站110，从而因此直接从气象站110获得气象信息并且自己分析该信息。

图5示出了测量设备布置100的另一示例性的实施例，在这种情况下，测量设备布置100仅由测量设备101组成。设置有中央控制单元130，中央控制单元包含控制单元105、106、107，从而测量设备101能够自动地采集所有数据并执行所有计算。尤其是，在现场设备101中包括集成的气象站110。在此，气象站例如是气压计。

为了进行补充而需要指出的是，“包括”和“包括”不排除其它部件或步骤的可能性，并且“一个”或者“一”不排除多个。此外，需要注意的是，参考上述的实施例之一描述的特征或者步骤也可以与另外的上述实施例的其它的特征或者步骤组合地使用。权利要求中的附图标记不应被视为是限制性的。

本申请要求于2014年12月16日提交的欧洲专利申请14198153.0的优先权，通过参考的方式将其全部内容合并于此。

Claims (8)

1.一种测量系统(100)，其包括用于测量介质(108)的物位、深度、压力或者流量的测量设备(101)，所述测量系统包括：

控制单元(105、106、107)，所述控制单元集成在所述测量设备(101)中，其中，所述控制单元被构造成在考虑到与所述测量设备的位置处的气象相关的当前或者预测的气象信息的情况下计算所述物位、所述深度、所述压力或者所述流量的下一次测量的时间点；并且

其中，所述测量设备(101)的所述控制单元(105、106、107)被构造成在考虑到所述当前或者预测的气象信息以及测量数据的变化速率的情况下确定将所述测量数据发送到控制站的时间点。

2.根据权利要求1所述的测量系统(100)，其还包括：

所述控制站(109)，其布置成远离所述测量设备(101)并且被构造成与所述测量设备(101)通信。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统(100)，其还包括：

气象站(110)，其被构造成与所述测量设备或者所述控制站(109)通信，以便向所述测量设备或者所述控制站提供所述当前或者预测的气象信息。

4.根据权利要求1或2所述的测量系统(100)，其中，所述控制单元(105、106、107)为了计算所述物位或者深度的下一次测量的时间点还考虑到由所述测量设备执行的之前的物位或者深度测量的历史数据。

5.根据权利要求1或2所述的测量系统(100)，其包括：

所述控制站(109)，其布置成远离所述测量设备(101)并且被构造成与所述测量设备(101)通信；

其中，将所述测量数据发送到所述控制站的所述时间点不必与上一次测量的时间点相关。

6.根据权利要求1所述的测量系统(100)，其中，将所述测量数据发送到所述控制站的所述时间点取决于测量的所述物位或者深度的变化速率。

7.一种用于测量介质(108)的物位、深度、压力或者流量的方法，所述方法包括以下步骤：

在考虑到与所述测量设备的位置处的气象相关的当前或者预测的气象信息的情况下，计算所述物位、所述深度、所述压力或者所述流量的下一次测量的时间点；

确定所述物位、所述深度、所述压力或者所述流量的变化速率；以及

在考虑到所述当前或者预测的气象信息以及测量数据的变化速率的情况下，确定将所述测量数据发送到控制站的时间点。

8.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有程序，所述程序当在测量系统(100)的控制单元(105、106、107)上被执行时指示所述控制单元执行根据权利要求7所述的步骤。

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