CN107566501A - 一种用于水利的水情监测管理系统 - Google Patents
一种用于水利的水情监测管理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于水利的水情监测管理系统，包括水情监测管理终端、水文数据采集终端和智能终端；所述的水文数据采集终端、智能终端与水情监测管理终端通信连接；所述的水文数据采集终端用于对水情监测区域的水情进行监测，采集水情监测区域的水文数据并发送至水情监测管理终端；所述的水情监测管理终端用于对水文数据进行分析处理，并在水文数据异常时向智能终端发送报警信号。本发明实现了水情的无线监测。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种用于水利的水情监测管理系统。
背景技术
水文的预报和水资源的管理在国民经济中的地位越来越重要，水情自动测报系统能够实时地测量并向信息中心上报雨量等水情数据，为水利部门提供大量的水文数据，为防洪防汛、防灾减灾提供准确的、科学的数据，发挥了重要作用。相关技术中的水情监测预报大多采用超短波传输的方法，该方法存在着建设成本高等问题，采用先进科技手段对现有的水情监测管理进行系统改造已势在必行。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于水利的水情监测管理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种用于水利的水情监测管理系统，包括水情监测管理终端、水文数据采集终端和智能终端；所述的水文数据采集终端、智能终端与水情监测管理终端通信连接；所述的水文数据采集终端用于对水情监测区域的水情进行监测，采集水情监测区域的水文数据并发送至水情监测管理终端；所述的水情监测管理终端用于对水文数据进行分析处理，并在水文数据异常时向智能终端发送报警信号。
优选地，所述水情监测管理终端包括依次连接的水文数据存储模块、水文数据分析处理模块、异常报警模块，还包括水文数据显示模块，水文数据显示模块与水文数据存储模块、水文数据分析处理模块连接。
本发明的有益效果为：能够实时监测到水文数据，实现了水文数据的自动采集、传输、显示、存储和处理，提高了水情管理效率；提高了水的利用率，实现节约用水的目的；对发展水利经济，有效的提高水资源利用率，建设良好的生态环境和最终实现水资源的可持续利用可产生积极的作用。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明水情监测管理终端的连接框图。
附图标记：
水情监测管理终端1、水文数据采集终端2、智能终端3、水文数据存储模块10、水文数据分析处理模块20、异常报警模块30、水文数据显示模块40。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种用于水利的水情监测管理系统，包括水情监测管理终端1、水文数据采集终端2和智能终端3；所述的水文数据采集终端2、智能终端3与水情监测管理终端1通信连接；所述的水文数据采集终端2用于对水情监测区域的水情进行监测，采集水情监测区域的水文数据并发送至水情监测管理终端1；所述的水情监测管理终端1用于对水文数据进行分析处理，并在水文数据异常时向智能终端3发送报警信号。
其中，智能终端3可以通过实时访问水情监测管理终端1查询监测区域的水文数据和异常状况。
优选地，所述的水情监测管理终端1在水文数据不满足设定的阈值时判定水文数据异常。所述的水文数据包括水域雨量、水位和闸位信息。
优选地，所述水情监测管理终端1包括依次连接的水文数据存储模块10、水文数据分析处理模块20、异常报警模块30，还包括水文数据显示模块40，水文数据显示模块40与水文数据存储模块10、水文数据分析处理模块20连接。
本发明上述实施例能够实时监测到水文数据，实现了水文数据的自动采集、传输、显示、存储和处理，提高了水情管理效率；提高了水的利用率，实现节约用水的目的；对发展水利经济，有效的提高水资源利用率，建设良好的生态环境和最终实现水资源的可持续利用可产生积极的作用。
优选地，所述的水文数据采集终端2为设置在水情监测区域内的无线传感器网络，包括监测节点和汇聚节点，所述监测节点获取且处理水文数据并将处理后的水文数据发送到汇聚节点，所述的汇聚节点接收且处理所述水文数据并将处理后的水文数据通过移动网络通信方式上传到水情监测管理终端1。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了输电线路监测，并在水文数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
优选地，所述监测节点分为簇头节点和水情监测节点，每个水情监测节点采集水文数据并将采集的水文数据打包成数据包后传送给所在簇内的簇头节点，与该簇头节点采集的水文数据进行融合，形成新的数据包，并传送给汇聚节点。
在一个实施例中，水情监测节点与簇头节点为多跳距离时，水情监测节点在其邻居水情监测节点中选择一个作为最优的下一跳水情监测节点，建立自身与最优的下一跳水情监测节点之间的路由，将采集的水文数据打包成数据包后发送给所述最优的下一跳水情监测节点，具体包括：水情监测节点确认所在簇内的每个邻居水情监测节点的状态，并从中选择状态值最大的作为最优的下一跳水情监测节点；
其中，邻居水情监测节点的状态值的计算公式为：
式中，Wf表示水情监测节点的邻居水情监测节点f的状态值，Kf表示已将f作为最优的下一跳水情监测节点的水情监测节点数目，Φf、Φf0分别为f的当前剩余能量、初始能量，d为设定的调整系数，y(·)为取值函数，当时，当时，Ψf为f具有的邻居水情监测节点个数，Z(f,C)表示f与水情监测节点所在簇内的簇头节点之间的跳数。
优选地，d的取值设定范围为[0.1,0.3]。
本实施例中，水情监测节点与簇头节点为多跳距离时，水情监测节点在其邻居水情监测节点中选择状态值最大的作为最优的下一跳水情监测节点，该状态值在考虑邻居水情监测节点的能量、与簇头节点之间的跳数以及节点度的基础上，增加了对邻居水情监测节点已承担水文数据转发的任务量的考虑，从而使得水情监测节点在选择下一跳水情监测节点时，对已承担较多的水文数据转发的任务量的邻居水情监测节点不予以选择，能够均衡邻居水情监测节点转发水文数据的能耗，并保障选出的下一跳水情监测节点能够有效承担水文数据转发的任务，且避免花费较多的水文数据传输成本。
在一个实施例中，簇头节点按照设定的周期评估水情监测节点与最优的下一跳水情监测节点之间的信任度，当该信任度小于设定的信任度阈值时，向对应的水情监测节点发送消息，水情监测节点收到消息后在其邻居水情监测节点中重新选择一个作为最优的下一跳水情监测节点，设Pi,j(ΔT)表示水情监测节点i与最优的下一跳水情监测节点j之间在ΔT时间内的信任度，Pi,j(ΔT)的评估公式为：
式中，ΔT为设定的信任度计算时间窗口，Φj0、Φj分别为最优的下一跳水情监测节点j的初始能量值、当前剩余能量值，Hi,j(ΔT)、Qi,j(ΔT)分别表示在ΔT时间i,j采集的水文数据的相似次数和不相似次数，其中Hi,j(ΔT)＝count[λt(i,j)>λξ,t＝1,2,…,ΔT]，Qi,j(ΔT)＝count[λt(i,j)≤λξ,t＝1,2,…,ΔT]，count[·]为计数函数，λt(i,j)表示在t时刻i,j采集的水文数据之间的相似度，λξ为设定的相似度阈值，设在t时刻i采集的水文数据为在t时刻j采集的水文数据为则
本实施例利用簇头节点周期性地对水情监测节点的最优的下一跳水情监测节点进行信任度检测，当信任度低于设定的信任度阈值时进行下一跳水情监测节点的更新，能够保障水文数据的转发，提高水文数据收集的可靠度，其中根据两节点之间的水文数据关系和能量两个因素定义了信任度的计算公式，实现了信任度的量化，有利于节省信任度评估的能耗，进一步提高下一跳水情监测节点的更新效率。
在一个实施例中，水情监测节点向下一跳水情监测节点发送水文数据包，若发送成功，下一跳水情监测节点将返回一个确认通信成功的消息，若水情监测节点在设定的时间间隔内没有收到该确认通信成功的消息，则水情监测节点将水文数据包重传给下一跳水情监测节点；其中，若成功发送一次水文数据包，则表示通信成功一次，若发送一次水文数据包失败，则表示通信不成功一次。
在一个实施例中，簇头节点按照设定的周期评估簇内水情监测节点相对于下一跳水情监测节点的通信成功率，若通信成功率连续两次低于设定的通信成功率阈值，则簇头节点向该水情监测节点发出休眠指令，使其进入休眠状态，设La,b(Δt)表示水情监测节点a相对于下一跳水情监测节点b的通信成功率，La,b(Δt)的评估公式为：
式中，Δt为设定的通信成功率计算时间窗口，ha,b(Δt)、qa,b(Δt)分别表示在Δt时间内水情监测节点a相对于下一跳水情监测节点b的通信成功次数、通信不成功次数，M(Δt)表示水情监测节点a在Δt时间内向其下一跳水情监测节点b传送的水文数据包总数，N(Δt)表示水情监测节点a在Δt时间内重传给其下一跳水情监测节点b的水文数据包的个数。
本实施例设定了通信成功率的计算公式，对通信成功率进行了量化，能够提高水情监测节点的通信成功率的评估效率，有利于节省通信成功率的评估能量消耗；对通信成功率低的水情监测节点进行休眠，能够避免通信成功率低的水情监测节点影响水文数据的传输，提高水文数据收集的可靠度，延长输电线路监测终端1的工作寿命。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，包括水情监测管理终端、水文数据采集终端和智能终端；所述的水文数据采集终端、智能终端与水情监测管理终端通信连接；所述的水文数据采集终端用于对水情监测区域的水情进行监测，采集水情监测区域的水文数据并发送至水情监测管理终端；所述的水情监测管理终端用于对水文数据进行分析处理，并在水文数据异常时向智能终端发送报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，所述的水情监测管理终端在水文数据不满足设定的阈值时判定水文数据异常。
3.根据权利要求2所述的一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，所述水情监测管理终端包括依次连接的水文数据存储模块、水文数据分析处理模块、异常报警模块，还包括水文数据显示模块，水文数据显示模块与水文数据存储模块、水文数据分析处理模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，所述的水文数据采集终端为设置在水情监测区域内的无线传感器网络，包括监测节点和汇聚节点，所述监测节点获取且处理水文数据并将处理后的水文数据发送到汇聚节点，所述的汇聚节点接收且处理所述水文数据并将处理后的水文数据通过移动网络通信方式上传到水情监测管理终端。
5.根据权利要求4所述的一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，水情监测节点与簇头节点为多跳距离时，水情监测节点在其邻居水情监测节点中选择一个作为最优的下一跳水情监测节点，建立自身与最优的下一跳水情监测节点之间的路由，将采集的水文数据打包成数据包后发送给所述最优的下一跳水情监测节点，具体包括：水情监测节点确认所在簇内的每个邻居水情监测节点的状态，并从中选择状态值最大的作为最优的下一跳水情监测节点；
其中，邻居水情监测节点的状态值的计算公式为：
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式中，Wf表示水情监测节点的邻居水情监测节点f的状态值，Kf表示已将f作为最优的下一跳水情监测节点的水情监测节点数目，Φf、Φf0分别为f的当前剩余能量、初始能量，d为设定的调整系数，y(·)为取值函数，当时，当时，Ψf为f具有的邻居水情监测节点个数，Z(f,C)表示f与水情监测节点所在簇内的簇头节点之间的跳数。
6.根据权利要求5所述的一种用于水利的水情监测管理系统，其特征是，簇头节点按照设定的周期评估簇内水情监测节点相对于下一跳水情监测节点的通信成功率，若通信成功率连续两次低于设定的通信成功率阈值，则簇头节点向该水情监测节点发出休眠指令，使其进入休眠状态，设La,b(Δt)表示水情监测节点a相对于下一跳水情监测节点b的通信成功率，La,b(Δt)的评估公式为：
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式中，Δt为设定的通信成功率计算时间窗口，ha,b(Δt)、qa,b(Δt)分别表示在Δt时间内水情监测节点a相对于下一跳水情监测节点b的通信成功次数、通信不成功次数，M(Δt)表示水情监测节点a在Δt时间内向其下一跳水情监测节点b传送的水文数据包总数，N(Δt)表示水情监测节点a在Δt时间内重传给其下一跳水情监测节点b的水文数据包的个数。
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Water Regime Monitoring and Management System for Water Conservancy Effective date of registration: 20230713 Granted publication date: 20200417 Pledgee: Anhui Taiji Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI WANHAO DAM ENERGY SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980048404 |
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