CN106093976A - 一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，包括远程监控设备以及安装在挡水装置中的GPS定位装置，所述GPS定位装置，包括数据信息采集模块、GPS卫星定位模块、无线传输模块以及GIS地理信息模块，所述GPS定位装置通过无线传输模块与远程监控设备连接，所述远程监控设备集成GPS接收模块、A/D接口、I/O接口、数据处理模块、存储组件、显示器、时钟芯片和无线通信模块于一体，所述远程监控设备还可通过无线通信模块与其他各终端设备连接。本发明可有效解决挡水装置以及河流的状态监测，成本低廉、运行可靠，利于指挥人员在灾情发生时对地理信息的准确掌握，及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。

Description

一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统

技术领域

本发明涉及山洪灾害定位控制技术领域，尤其涉及一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统。

背景技术

洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一，在人类的历史上洪水灾害每年都会发生，所导致的人、财、物的损失不计其数。我国幅员辽阔，地形复杂，季风气候显著，是世界上水灾频发且影响范围较广泛的国家之一。目前，我国有洪泛区近100万平方公里，全国约有35％的耕地、40％的人口和70％的工农业生产经常受到江河洪水的威胁，并且因洪水灾害所造成的财产损失居各种灾害之首，长期困扰着我国经济的发展。因此，防治洪水水害实为国家的一项治国安邦的大计，也是十分重要的战略任务。

洪水灾害虽然具有明显的季节性、区域性和可重复性。但其发生还具有随机的特点，一般不是一个点或一条线，而是一个面，连片成灾。堤坝，是拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的挡水建筑物，是重要的防洪屏障。因此，当堤坝决堤时，需要及时将决堤处堵住。现有传统的做法是将报废的公交车、卡车推入决堤处，再倒入沙袋，或者是采用人工的方式，解放军战士手拉手连成一排跳入水中，然后在其身后放沙袋。但是这种方式不仅效果差，放入水中的卡车和沙袋极易被洪水冲走，无法起到堵漏的效果，而且，更甚者还会危及解放军战士的生命安全，非常危险。

随着现代信息技术的发展，对洪灾进行及时准确的预测已经成为新的研究课题。现有在山洪灾害检测中，需要设置多个检测点，监测点分布范围广，数量多、距离远，采用有限通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，且不便于大规模使用，也不利于指挥人员在灾情发生时对地理信息的准确掌握，及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高精度精密定位的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，通过采集现场地理信息图像，有效解决挡水装置以及河流的状态监测，成本低廉、运行可靠，利于指挥人员在灾情发生时对地理信息的准确掌握，及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，包括远程监控设备以及安装在挡水装置中的GPS定位装置，所述GPS定位装置，包括数据信息采集模块、GPS卫星定位模块、无线传输模块以及GIS地理信息模块，所述GPS定位装置通过无线传输模块与远程监控设备连接，所述远程监控设备集成GPS接收模块、A/D接口、I/O接口、数据处理模块、存储组件、显示器、时钟芯片和无线通信模块于一体，所述远程监控设备还可通过无线通信模块与其他各终端设备连接。

所述挡水装置包括挡水伞，在挡水伞的上部设有至少一排浮球。

所述GPS定位装置安装在挡水装置中的浮球内。

所述数据信息采集模块包括陀螺仪、电子罗盘、雨量计量器、温湿度传感器、水位探测器和气压计中的一种或多种。

所述无线传输模块包括GPRS模块或GSM模块或3G模块或4G模块、WIFI模块以及ZigBee模块。

所述GPS定位装置内置有电池，为GPS定位装置供电。

与现有技术相比，本发明GPS定位装置高度集成，即集数据信息采集模块，GPS卫星定位模块，无线传输模块以及GIS地理信息模块为一体，并安装于挡水装置中，数据信息采集模块能够同时采集挡水装置及河势的多种数据信息，并结合GPS卫星定位模块准确采集挡水装置地理信息图像，将其传输至监控中心，以实现灾情发生时对地理信息的准确掌握，以便及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。本发明可用于各级水利、水文、航运部门的水情信息工作领域。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1：本发明用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统结构框图；

图2：本发明GPS定位装置结构示意图；

图3：本发明防洪抗洪挡水装置俯视结构示意图；

图4：本发明用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统状态图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供的一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，包括远程监控设备1以及安装在挡水装置2中的GPS定位装置3，所述GPS定位装置3，包括数据信息采集模块31、GPS卫星定位模块32、无线传输模块33以及GIS地理信息模块34，所述GPS定位装置3通过无线传输模块与远程监控设备1连接，所述远程监控设备1集成GPS接收模块11、A/D接口12、I/O接口13、数据处理模块14、存储组件15、显示器16、时钟芯片17和无线通信模块18于一体，所述远程监控设备1还可通过无线通信模块18与其他各终端设备连接。所述数据信息采集模块31包括陀螺仪、电子罗盘、雨量计量器、温湿度传感器、水位探测器和气压计中的一种或多种。

实施中，本发明将数据信息采集模块集成在GPS定位装置内，能够获得各种采集模块采集的数据。具体的，本发明通过陀螺仪、电子罗盘、雨量计量器、温湿度传感器、水位探测器和气压计等可以获取灾情的加速度信息、方向信息、外部雨量信息、水分温湿度信息、水位信息和气压信息等，并对灾情信息进行收集，然后利用收集的信息，结合GPS卫星定位模块采集的本挡水装置的准确地理图像信息和GIS地理信息模块的信息数据，最后采用无线传输模块通过远程无线通信方式将数据信息发送至远程监控设备，实现挡水装置相关信息的实时发送。

远程监控设备接收对挡水装置进行远程实时监测的数据信息，同时对接收到的数据进行处理及有效性判断，并将有效的数据存储起来。具体包括：挡水装置的实际位置、记录水位值和检测时间等，以及为航道管理提供信息，防洪指挥人员可以通过远程监控设备以观测的数据来直接判断洪水是否对堤坝有危险，或者是否会造成流域沿岸淹没的危险。本发明通过在挡水装置中安装GPS定位装置，有利于指挥人员在灾情发生时对地理信息的准确掌握，及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。本发明远程监控设备具备历史数据查询、打印、参数设置等功能。

本发明中的储存组件具体用来保存远程监控设备运行所需要的一些配置参数以及作为数据打包的缓冲区。显示器可以以电子地图的形式显示GPS卫星定位模块监测点的位置，用户点击后可进入监测点查看详细数据，支持单项和多项查询。时钟芯片的设置为传输的数据提供统一的时间标准，以更精确的了解历史信息与当前监测的信息。

本发明，远程监控设备还可通过无线通信模块与其他各终端设备连接，实现在个人电 脑或手机上查询挡水装置投放的精确地理位置信息。也方便航务部门和水利部门对河流水位的远程实时监控。采用本发明，管理部门在办公室就能实时查看河流关键点的水位，查看水位的历史记录，根据水位的历史记录分析水位的变化规律。

本发明无线传输模块33包括GPRS模块或GSM模块或3G模块或4G模块、WIFI模块以及ZigBee模块。具体的，无线数据传输可分为公网数据传输和专网数据传输，公网无线传输包括GPRS、2G、3G、4G等；专网无线传输包括MDS数传电台、WiFi、ZigBee等。

如图3所示，本发明防洪抗洪挡水装置2，包括挡水伞21，所述挡水伞21包装于收纳装置23中，所述挡水伞21连接有多排伞绳24，伞绳24一端与挡水伞21连接，另一端收纳于储缆装置25上。储缆装置25设于铁锚26和收纳装置23之间。

优选的，本发明挡水伞21的截面形状近似为四边形，挡水伞21的上边与下边为直线形，左右两边为直线形或者弧形。挡水伞自身为网格形状，挡水伞撑开时，具有多排横向和竖向排列的过孔，水流可以穿过所述过孔，避免水流巨大，破坏挡水伞。

具体的，挡水伞21的上部设有至少一排浮球211，挡水伞21的底部设有至少一排坠重块212。当挡水伞21在水中撑开时，依靠坠重块212的重力，挡水伞21下部沉入水底；浮球211在水中上浮，依靠浮球211的浮力，将挡水伞上部保持在水面上。使整个挡水伞21完全张开形成一张网，具有最大的有效拦截范围。

实施中，优选的，可将GPS定位装置安装在浮球内。当水位上涨时，浮球211也会跟着上浮，将挡水伞21上拉，使挡水伞21形成的拦截区域的高度增加，形成有效的拦截。

本发明储缆装置25内设有钢绳轮251，伞绳24与钢绳轮251连接并绕在钢绳轮251上。伞绳24在钢绳轮251上至少绕有一圈，确保伞绳能够放长。通过GPS卫星定位模块采集灾情发生时的准确地理图像信息，根据实际需要，可远程控制钢绳轮的转动，实现伞绳的释放。本发明能够根据水势调节伞绳的长度，确保抗洪抢险及河流的及时防护。

本发明实施中，铁锚26的锚杆铰接在储缆装置25上，因此铁锚26可绕着与储缆装置25的铰接处旋转。铁锚可为常用的船用铁锚，在整个装置丢入水中时，铁锚的锚爪勾住水底，保证整个系统装置不会被洪水冲走。优选地，铁锚为十字形结构，即具有四个锚爪，无论以何种状态置入水中，都能保证铁锚的锚爪能勾住水底。

具体实施中，水流较大时，决堤口有时会很长，达到数十米宽，而挡水伞的宽度一般是按照统一规格制作的，例如5-6米宽。针对几十米宽的决堤口，制作对应宽度的挡水伞不切合实际，因此需要在决堤口处投放多个挡水装置，并且多个挡水装置要连成一排，基本上要连成一条直线，如果一旦错位了，洪水依然能从挡水装置之间错位的位置上流过，无法有效起到挡水防洪作用。具体的，本发明通过对各个挡水装置进行精确的GPS定位，可对各个挡水装置进行远程遥控，使一排位置上挡水装置上的挡水伞基本连成一条直线。

如图4所示，在实际使用时，将一个或多个挡水装置2通过无人机投放到决堤口L0处，多个挡水装置排列成一排或者多排。在挡水装置下落过程中，挡水伞21打开，其原理与降落伞的原理类似。收纳装置23、储缆装置25和铁锚26都会沉入水中，铁锚26的锚爪会钩住地表，将整个挡水装置的位置固定住。挡水伞21的下端依靠坠重块212的重力会沉入水底，挡水伞的上端依靠浮球211的浮力浮在水面，从水底到水面形成立体有效的拦截。根据GPS卫星定位模块，实时采集每个挡水装置的精确地理信息，并通过远程控制钢绳轮251的转动，调节伞绳24的长度，使得各一排位置上的所有挡水伞依次排列成一排，并且让相邻两个挡水伞的边沿部位相互叠加，避免相邻两个挡水伞之间形成缺口，让洪水漏过。

本发明GPS定位装置高度集成，即集数据信息采集模块，GPS卫星定位模块，无线传输模块以及GIS地理信息模块为一体，并安装于挡水装置中，数据信息采集模块能够同时采集挡水装置及河势的多种数据信息，并结合GPS卫星定位模块准确采集挡水装置地理信息图像，将其传输至监控中心，以实现灾情发生时对地理信息的准确掌握，以便及时进行周密安排，做好防洪减灾工作。本发明可用于各级水利、水文、航运部门的水情信息工作领域。

此外，本发明还能预防超高水位，发生海啸时进行高位封阻，在遇到强台风时保护海岸线以及防止海水倒灌。在河道岔口处使用，能够让水流分流，改变每个河道内的水流量，由于挡水伞的高度可调，能够自动调节洪峰。除了防洪作用，对本发明进行适度改进，如改变过孔的大小，还能在陆上使用，在沙漠中防止沙子流动、在高速公路或铁路边防风沙、以及大型活动外围防风，甚至在森林火灾时，还能起到分离作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，包括远程监控设备(1)以及安装在挡水装置(2)中的GPS定位装置(3)，所述GPS定位装置(3)，包括数据信息采集模块(31)、GPS卫星定位模块(32)、无线传输模块(33)以及GIS地理信息模块(34)，所述GPS定位装置(3)通过无线传输模块与远程监控设备(1)连接，所述远程监控设备(1)集成GPS接收模块(11)、A/D接口(12)、I/O接口(13)、数据处理模块(14)、存储组件(15)、显示器(16)、时钟芯片(17)和无线通信模块(18)于一体，所述远程监控设备(1)还可通过无线通信模块(18)与其他各终端设备连接。

2.根据权利要求1所述的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，所述挡水装置(2)包括挡水伞(21)，在挡水伞(21)的上部设有至少一排浮球(211)。

3.根据权利要求2所述的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，所述GPS定位装置(3)安装在挡水装置(2)中的浮球(211)内。

4.根据权利要求3所述的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，所述数据信息采集模块(31)包括陀螺仪、电子罗盘、雨量计量器、温湿度传感器、水位探测器和气压计中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，所述无线传输模块(33)包括GPRS模块或GSM模块或3G模块或4G模块、WIFI模块以及ZigBee模块。

6.根据权利要求1或5所述的用于防洪抗洪挡水装置的卫星定位系统，其特征在于，所述GPS定位装置(3)内置有电池，为GPS定位装置供电。