CN109270598A - 一种基于北斗技术的城市内涝监测系统 - Google Patents

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解建仓
王春燕
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李发文
张永进
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于翔
杨思雨
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Abstract

本发明公开了一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，包括北斗卫星，北斗卫星通过北斗双向短报文通信和定位协议分别信号连接有自动监测模块、手动监测模块和数据管理模块；手动监测模块包括北斗手持终端，北斗手持终端上设置有位移传感器，所述自动监测模块位于城市内涝监测点。本发明将北斗技术应用到城市内涝监测中，将自动监测模块和手动监测模块相结合，通过北斗卫星进行监测数据的通信和传输；本发明能够提供全天候、高精度和多维度的城市内涝监测数据，为城市防汛办提供及时、准确和全面的监测数据支持，为城市内涝应对服务。

Description

一种基于北斗技术的城市内涝监测系统
技术领域
本发明属于城市防洪减灾系统技术领域，具体涉及一种基于北斗技术的城市内涝监测系统。
背景技术
北斗卫星导航系统是中国自主研发、具有独立知识产权的卫星导航系统，2018年7月29日中国成功发射第33和34颗北斗导航卫星，可为用户提供全天候、全天时、高分辨率的定位、导航和授时服务，目前北斗技术及相关产品已在交通运输、救灾减灾等多个领域得到应用。
受全球气候变化和城市化进程加快的双重影响，近年来，城市内涝事件发生频率增加、灾害损失加重，城市防洪减灾得到国家高度重视，是当前研究较多的技术领域。以2012年北京市发生的“7.21”暴雨内涝事件为例，北京及周边地区遭遇61年来最强降雨和内涝灾害，造成严重的经济损失、人员伤亡和负面社会影响。
城市内涝事件的科学应对需要前端实时监测数据的支持，然而，现有的城市内涝监测以人工值守为主，监测手段和手段相对落后，数据传输上存在滞后性，并且监测数据的传输受外界变化环境的影响较大，难以满足城市内涝应对的准确性和时效性要求。将北斗技术应用到城市内涝监测中，开展城市低洼地带等易涝点的全天候监测，目前国内外还没有应用报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，解决了现有监测装置数据传输上存在滞后性，且数据传输受到外界环境影响较大的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，包括北斗卫星，北斗卫星通过北斗双向短报文通信和定位协议分别信号连接有自动监测模块、手动监测模块和数据管理模块；手动监测模块包括北斗手持终端，北斗手持终端内部设置有位移传感器，自动监测模块位于城市内涝监测点。
本发明的特点还在于，
自动监测模块包含太阳能供电模块、北斗一体机、遥测终端RTU、前端监测模块和避雷器；前端监测模块包括雨量计和水位计，遥测终端RTU通过1路扩展485接口分别与雨量计和水位计连接，并通过GPRS通信模块将雨量计和水位计的数据传送到北斗一体机；
太阳能供电模块还分别与北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器连接。
北斗一体机通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星通信。
数据管理模块包括数据接收模块、数据处理模块和数据存储模块，数据接收模块通过数据处理模块和数据存储模块连接，数据接收模块内部集成有北斗一体机的RDSS和RNSS功能，并通过内置的3G通信协议将实时接收的监测数据传送给数据处理模块，数据接收模块通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星信号连接。
太阳能供电模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能蓄电池，太阳能蓄电池通过导线分别连接北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器。
本发明的有益效果是，
1、本发明能够提供全天候、高精度和多维度的城市内涝监测数据，通过北斗卫星进行监测数据的通信和传输，避免传统传输手段造成的传输时间滞后和数据缺失等问题，为城市防汛办提供及时、准确和全面的监测数据支持，为城市内涝应对服务。
2、本发明将北斗技术应用到城市内涝监测中，将自动监测模块和手动监测模块相结合，采用北斗一体机自动监测城市易涝点雨量和水位数据，北斗手持终端作为补充，监测未安装自动监测模块的淹没点数据，并通过北斗卫星进行数据传输，监测的内涝数据全面，传输安全且时效性好。
3、北斗卫星导航系统基础产品由中国自主研发，结合互联网、大数据和物联网等技术发展，逐步应用到各个领域，将北斗技术服务经济社会发展和改善民生是未来发展目标。本发明将北斗技术成功应用于城市防洪减灾技术领域，可为其应用推广提供有益参考。
附图说明
图1是本发明一种基于北斗技术的城市内涝监测系统的结构示意图；
图2是本发明一种基于北斗技术的城市内涝监测系统的自动监测模块示意图；
图3是本发明一种基于北斗技术的城市内涝监测系统的数据接收模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，包括北斗卫星，所述北斗卫星通过北斗双向短报文通信和定位协议分别信号连接有自动监测模块、手动监测模块和数据管理模块；所述手动监测模块包括北斗手持终端，所述北斗手持终端上设置有位移传感器，所述自动监测模块位于城市内涝监测点。
如图2所示，自动监测模块包含太阳能供电模块、北斗一体机、遥测终端RTU、前端监测模块和避雷器；所述前端监测模块包括雨量计和水位计，所述遥测终端RTU通过1路扩展485接口分别与雨量计和水位计连接，并通过GPRS通信模块将雨量计和水位计的数据传送到北斗一体机；
所述太阳能供电模块还分别与北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器连接，所述的前端监测设备模块通过遥测终端RTU连接到北斗一体机，用于前端监测设备数据的采集，支持短信和北斗卫星等多种通信方式的数据传输通道；所述的避雷器与太阳能供电模块连接，用于太阳能供电模块的防雷保护。
雨量计采用自动雨量计，用于对城市监测站点雨量的监测，水位计采用雷达水位计，用于城市监测站点水位值的监测，雨量计和水位计均为无人值守监测设备，全天候工作，对雨量和水位进行全程监测和记录。
北斗一体机通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星通信。
如图3所示，所述数据管理模块包括数据接收模块、数据处理模块和数据存储模块，所述数据接收模块通过数据处理模块和数据存储模块连接，所述的数据接收模块内部集成有北斗一体机的RDSS和RNSS功能，并通过内置的3G通信协议将实时接收的监测数据传送给数据处理模块，所述数据接收模块通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星信号连接。通过数据接收模块接收北斗卫星传输的监测数据，经过数据处理模块对接收的监测数据进行解析和清洗，并将清洗后的监测数据传输到数据存储模块，所述的数据存储模块采用Oracle关系数据库管理系统进行监测数据的存储。
太阳能供电模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池通过导线分别连接北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器。
所述的北斗一体机集成卫星无线电测定业务(Radio Determination SatelliteService,RDSS)模块、卫星无线电导航业务(Radio Navigation Satellite System,RNSS)模块和天线，提供全天候的双向短报文通信和定位功能，用于前端监测设备模块监测的雨量和水位数据的通信和传输。
所述的手动监测模块采用北斗手持终端上报城市内涝淹没点的地理位置和淹没面积，所述的北斗手持终端具备短报文通信和定位功能。
北斗手持终端内部设置有定位器，实现监测点的实时定位，在北斗手持终端随人体移动时，位移传感器将位移信息实时传输到北斗一体机，并最终传输到数据接收模块和数据处理模块，得到内涝面积。手动监测模块作为自动监测模块的补充，得到的监测数据更加全面。
自动监测模块安装在城市低洼地带等易涝点，全天候自动监测城市易涝点的雨量和水位，并通过北斗卫星的短报文和定位模块将实时监测数据发送至数据管理模块；手动监测模块用于未安装自动监测模块区域内涝淹没点的监测，采用北斗手持终端将监测的淹没点的地理位置和淹没面积通过北斗卫星的短报文和定位模块发送至数据管理模块，对自动监测模块进行补充，为城市防汛办提供多维度和全面的内涝监测数据。
本发明将北斗技术应用到城市内涝监测中，将自动监测模块和手动监测模块相结合，通过北斗卫星进行监测数据的通信和传输，避免传统传输手段造成的传输时间滞后和数据缺失等问题，能够提供全天候、高精度和多维度的城市内涝监测数据，为城市防汛办提供及时、准确和全面的监测数据支持，为城市内涝应对服务。
本发明的上述实施例仅是为了清楚说明本发明所做的举例，并非对本发明具体实施方式的限定。对所属技术领域的普通技术人员在本实施例的基础上还可以做出其他不同形式的变动，仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，其特征在于，包括北斗卫星，所述北斗卫星通过北斗双向短报文通信和定位协议分别信号连接有自动监测模块、手动监测模块和数据管理模块；所述手动监测模块包括北斗手持终端，所述北斗手持终端内部设置有位移传感器，所述自动监测模块位于城市内涝监测点。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，其特征在于，所述自动监测模块包含太阳能供电模块、北斗一体机、遥测终端RTU、前端监测模块和避雷器；所述前端监测模块包括雨量计和水位计，所述遥测终端RTU通过1路扩展485接口分别与雨量计和水位计连接，并通过GPRS通信模块将雨量计和水位计的数据传送到北斗一体机；
所述太阳能供电模块还分别与北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，其特征在于，所述北斗一体机通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星通信。
4.根据权利要求2所述的一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，其特征在于，所述数据管理模块包括数据接收模块、数据处理模块和数据存储模块，所述数据接收模块通过数据处理模块和数据存储模块连接，所述数据接收模块内部集成有北斗一体机的RDSS和RNSS功能，并通过内置的3G通信协议将实时接收的监测数据传送给数据处理模块，所述数据接收模块通过北斗双向短报文通信和定位协议与北斗卫星信号连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于北斗技术的城市内涝监测系统，其特征在于，所述的太阳能供电模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池通过导线分别连接北斗一体机、遥测终端RTU和避雷器。
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