CN109525955A - 水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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许家俊
黄磊
蒋隽毅
王波
王一波
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Abstract

本发明揭示了一种水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质，其中，水文信息监测方法包括以下步骤：通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息；通过配置于监测节点内的第一LoRa无线模块将实时水文信息发送至服务器。本发明的有益效果：水文监测装置通过配置于监测节点的采集模块采集水域内的实时水文信息，第一LoRa无线模块将实时水文信息通过网络及时发送给服务器，保证水文信息的准确性和时效性，通过服务器可有效解决水文信息管理困难的问题，且水文信息无需人工辅助采集，可节省大量人力物力。

Description

水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及水文信息监测领域，具体涉及一种水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
在水资源监测系统上，由于各个水文监测站是独立分开的，位置分布也比较散，因此在数据采集上不具有整体性、系统性，使得水文信息管理方面存在一定困难，另外，水文监测站需要采集较远地方的水文信息时，基本都依赖人工进行，耗费大量的人力物力，且不能确保准确性和时效性。
发明内容
本发明提供一种水文信息监测方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在解决现有技术中水文信息管理困难且不能确保准确性和时效性的问题。
本发明提出一种水文信息监测方法，所述水文信息监测方法包括以下步骤：
通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息；
通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器。
进一步，所述通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器的步骤包括：
通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至网关端；
通过配置于所述网关端的第二LoRa无线模块接收所述第一LoRa无线模块发送的所述实时水文信息；
通过配置于所述网关端的网口模块将所述实时水文信息发送至所述服务器。
进一步，所述通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器的步骤之后包括：
接收所述服务器反馈的比对结果，其中，所述“比对结果”为所述实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果；
当所述“比对结果”为“所述实时水文信息的测量值大于所述预设阈值”时，发出警报信号。
进一步，所述通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息的步骤之前包括：
所述第一LoRa无线模块、所述第二LoRa无线模块和所述服务器之间建立通讯连接。
本发明还提出一种水文信息监测装置，所述水文信息监测装置包括：
采集单元，用于通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息；
发送单元，用于通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器。
进一步，所述发送单元包括：
第一发送模块，用于通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至网关端；
接收模块，用于通过配置于所述网关端的第二LoRa无线模块接收所述第一LoRa无线模块发送的所述实时水文信息；
第二发送模块，用于通过配置于所述网关端的网口模块将所述实时水文信息发送至所述服务器。
进一步，所述水文信息监测装置还包括：
接收单元，用于接收所述服务器反馈的比对结果，其中，所述“比对结果”为所述实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果；
警报单元，用于当所述“比对结果”为“所述实时水文信息的测量值大于所述预设阈值”时，发出警报信号。
进一步，所述水文信息监测装置还包括：
通讯单元，用于所述第一LoRa无线模块、所述第二LoRa无线模块和所述服务器之间建立通讯连接。
本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述水文信息监测方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述任一项所述水文信息监测方法。
本发明的有益效果：水文监测装置通过配置于监测节点的采集模块采集水域内的实时水文信息，第一LoRa无线模块将实时水文信息通过网络及时发送给服务器，保证水文信息的准确性和时效性，通过服务器可有效解决水文信息管理困难的问题，且水文信息无需人工辅助采集，可节省大量人力物力。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的监测节点的结构框图；
图2是本发明第一实施例提供的网关端的结构框图；
图3是本发明第二实施例提供的水文信息监测方法的流程示意图；
图4是本发明第三实施例提供的水文信息监测方法的流程示意图；
图5是本发明第四实施例提供的水文信息监测方法的流程示意图；
图6是本发明第五实施例提供的水文信息监测方法的流程示意图；
图7是本发明第六实施例提供的水文信息监测装置的结构框图；
图8是本发明第七实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
图1-图2示出本发明第一实施例一种水文监测装置。水文监测装置包括网关端29与至少一个监测节点19。监测节点19设于水域内，包括采集模块15、第一LoRa无线模块17、第一控制模块16和第一电源模块18；第一控制模块16分别通讯连接采集模块15和第一LoRa无线模块17；第一电源模块18分别电连接采集模块15、第一LoRa无线模块17、第一控制模块16，用于给采集模块15、第一LoRa无线模块17、第一控制模块16供电。网关端29包括第二控制模块26、网口模块25、第二LoRa无线模块27和第二电源模块28；第二控制模块26分别通讯连接网口模块25和第二LoRa无线模块27；第二电源模块28分别电连接第二控制模块26、网口模块25、第二LoRa无线模块27，用于给第二控制模块26、网口模块25、第二LoRa无线模块27供电。
本实施例中，采集模块15包括水质检测传感器、水位传感器、水温传感器、液体流速流量传感器、液体PH值传感器、水含氧量传感器、余氯传感器或电导率传感器等用于采集水文信息的传感器，其中，采集模块15中的传感器可以是一个或多个，且不同监测节点19的采集模块15可以使用不同的传感器。实时水文信息包括水域当前的水质信息、水位信息、水温信息、水流速流量信息、水PH值信息、水含氧量信息、水余氯信息或水电导率信息等水文信息中的一种或多种。
LoRa技术是一种基于扩频技术的无线通讯技术，具有传输距离远、发射功耗低、抗干扰性强等特点，本实施例中，第一LoRa无线模块17和第二LoRa无线模块27可使用常规的LoRa射频芯片，例如SX127x系列芯片。
本实施例中，第一电源模块18和第二电源模块28可以是体积较小的电池以及与电池电连接的充电装置，其中，第二电源模块28还可以是与外部供电电路直接连接的供电组件。服务器为水文监测装置的服务器。
本实施例中，第一控制模块16和第二控制模块26可以是MCU或CPU等控制芯片。网口模块25用于连接因特网，以便将实时水文信息发送至服务器，网口模块25可以是连接网线的网线接口，也可以是无线网络发射接收装置。
图3示出本发明第二实施例水文信息监测方法的流程示意图，第二实施例以本发明第一实施例的结构为基础，进一步的，水文信息监测方法包括以下步骤：
S100、通过配置于监测节点19的采集模块15采集实时水文信息。
S200、通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至服务器。
本实施例中，水文信息监测方法的执行主体是水文监测装置。
本实施例中，监测节点19中的采集模块15采集实时水文信息后，发送给第一控制模块16，第一控制模块16将实时水文信息处理为LoRa协议数据包后通过第一LoRa无线模块17发送给服务器，服务器将实时水文信息进行储存，相关人员通过Web端可以登上服务器快速查看实时实时水文信息及历史水文信息。
本实施例中，服务器可以采用MySQL数据库对实时水文信息和历史水文信息进行链表式存储，以水文监测装置及其检测节点的设备号、水文信息类型、水文信息所处水域、水文信息上传的时间等多个维度对水文信息进行管理。相关人员调用时根据所需要的条件查找MySQL数据库，筛选出符合条件的水文信息，做到实时、高效地管理水文信息，同时，建立MySQL数据库的Web端管理，能使水文信息显示更加醒目，相关人员操作更加便捷。应当理解在其他实施例中，服务器也可以采用其他种类的数据库对水文信息进行存储。
本实施例中，水文监测装置通过配置于监测节点19的采集模块15采集水域内的实时水文信息，第一LoRa无线模块17将实时水文信息通过网络及时发送给服务器，保证水文信息的准确性和时效性，通过服务器可有效解决水文信息管理困难的问题，且无需人工辅助采集水文信息，可节省大量人力物力。
图4示出本发明第三实施例水文信息监测方法的流程示意图，第三实施例以本发明第二实施例为基础，进一步的，S200、通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至服务器的步骤包括：
S201、通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至网关端29。
S202、通过配置于网关端29的第二LoRa无线模块27接收第一LoRa无线模块17发送的实时水文信息。
S203、通过配置于网关端29的网口模块25将实时水文信息发送至服务器。
本实施例中，网关端29可以架设在水文监测站的监控中心附近，方便供电及及入网；监测节点19可以架设在距离监控中心较近或较远的水域中，由于监测节点19的功耗较低，所以第一电源模块18无需经常充电，另外，监测节点19使用第一LoRa无线模块17实现了远距离通信，解决了水域周边环境复杂无法人工采集水文信息和无法使用无线通信的问题。并且，采用LoRa技术使网关端29和监测节点19进行数据通信，基于时分复用(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)通信技术，网络内的所有监测节点19通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，提高网络整体服务质量(Quality of Service,QoS)，降低网络整体功耗。
本实施例中，第二LoRa无线模块27接收到第一LoRa无线模块17发送的实时水文信息后，发送给第二控制模块26，第二控制模块26将实时水文信息处理为TCP/IP协议的数据包，并通过网口模块25发送至服务器。
图5示出本发明第四实施例水文信息监测方法的流程示意图，第四实施例以本发明第二实施例为基础，进一步的，在S200、通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至服务器的步骤之后包括：
S300、接收服务器反馈的比对结果，其中，“比对结果”为实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果。
S400、当“比对结果”为“实时水文信息测量值大于预设阈值”时，发出警报信号。
本实施例中，预存阈值包括水质信息阈值、水位信息阈值、水温信息阈值、水流速流量信息阈值、水PH值信息阈值、水含氧量信息阈值、水余氯信息阈值或水电导率信息阈值等；当实时水文信息具有多个测量值，只需由一个水文信息的测量值超过对应的阀值，即可生成“实时水文信息测量值大于预设阈值”的比对结果。例如，实时水文信息具有水位信息测量值和水温信息测量值，只需水位信息测量值大于水位信息阈值或者水温信息测量值大于水温信息阈值即可生成“实时水文信息测量值大于预设阈值”的比对结果。本实施例中，发出警报信号的是水文监测装置，可以是水文监测装置的监测节点19，也可以是网关端29。
图6示出本发明第五实施例水文信息监测方法的流程示意图，第五实施例以本发明第二实施例为基础，进一步的，在S100、通过配置于监测节点19的采集模块15采集实时水文信息的步骤之前包括：
S90、第一LoRa无线模块17、第二LoRa无线模块27和服务器之间建立通讯连接，以便将实时水文信息发送至服务器。
进一步，在S90、第一LoRa无线模块17、第二LoRa无线模块27和服务器之间建立通讯连接之后，包括将监测节点19的设备号、水文监测装置的设备号和监测节点19的地点对应绑定后，通过第一LoRa无线模块17、第二LoRa无线模块27和网口模块25发送给服务器，以便服务器对水文信息进行统计，也避免了每次发送实时水文信息时，需要绑定监测节点19的地点。
图7示出本发明第六实施例水文信息监测装置的结构框图，包括采集单元10和发送单元20；采集单元10用于通过配置于监测节点19的采集模块15采集实时水文信息；发送单元20用于通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至服务器。
本实施例中，监测节点19中的采集模块15采集实时水文信息后，发送给第一控制模块16，第一控制模块16将实时水文信息处理为LoRa协议数据包后通过第一LoRa无线模块17发送给服务器，服务器将实时水文信息进行储存，相关人员通过Web端可以登上服务器快速查看实时实时水文信息及历史水文信息。
本实施例中，服务器可以采用MySQL数据库对实时水文信息和历史水文信息进行链表式存储，以水文监测装置及其检测节点的设备号、水文信息类型、水文信息所处水域、水文信息上传的时间等多个维度对水文信息进行管理。相关人员调用时根据所需要的条件查找MySQL数据库，筛选出符合条件的水文信息，做到实时、高效地管理水文信息，同时，建立MySQL数据库的Web端管理，能使水文信息显示更加醒目，相关人员操作更加便捷。应当理解在其他实施例中，服务器也可以采用其他种类的数据库对水文信息进行存储。
本实施例中，水文监测装置通过配置于监测节点19的采集模块15采集水域内的实时水文信息，第一LoRa无线模块17将实时水文信息通过网络及时发送给服务器，保证水文信息的准确性和时效性，通过服务器可有效解决水文信息管理困难的问题，且无需人工辅助采集水文信息，可节省大量人力物力。
进一步，发送单元包括第一发送模块、接收模块和第二发送模块；第一发送模块用于通过配置于监测节点19内的第一LoRa无线模块17将实时水文信息发送至网关端29；接收模块用于通过配置于网关端29的第二LoRa无线模块27接收第一LoRa无线模块17发送的实时水文信息；第二发送模块用于通过配置于网关端29的网口模块25将实时水文信息发送至服务器。
本实施例中，网关端29可以架设在水文监测站的监控中心附近，方便供电及及入网；监测节点19可以架设在距离监控中心较近或较远的水域中，由于监测节点19的功耗较低，所以第一电源模块18无需经常充电，另外，监测节点19使用第一LoRa无线模块17实现了远距离通信，解决了水域周边环境复杂无法人工采集水文信息和无法使用无线通信的问题。并且，采用LoRa技术使网关端29和监测节点19进行数据通信，基于时分复用(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)通信技术，网络内的所有监测节点19通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，提高网络整体服务质量(Quality of Service,QoS)，降低网络整体功耗。
本实施例中，第二LoRa无线模块27接收到第一LoRa无线模块17发送的实时水文信息后，发送给第二控制模块26，第二控制模块26将实时水文信息处理为TCP/IP协议的数据包，并通过网口模块25发送至服务器。
进一步，水文信息监测装置还包括接收单元和警报单元；接收单元用于接收服务器反馈的比对结果，其中，“比对结果”为实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果；警报单元用于当“比对结果”为“实时水文信息的测量值大于预设阈值”时，发出警报信号。
本实施例中，预存阈值包括水质信息阈值、水位信息阈值、水温信息阈值、水流速流量信息阈值、水PH值信息阈值、水含氧量信息阈值、水余氯信息阈值或水电导率信息阈值等；当实时水文信息具有多个测量值，只需由一个水文信息的测量值超过对应的阀值，即可生成“实时水文信息测量值大于预设阈值”的比对结果。例如，实时水文信息具有水位信息测量值和水温信息测量值，只需水位信息测量值大于水位信息阈值或者水温信息测量值大于水温信息阈值即可生成“实时水文信息测量值大于预设阈值”的比对结果。本实施例中，发出警报信号的是水文监测装置，可以是水文监测装置的监测节点19，也可以是网关端29。
进一步，水文信息监测装置还包括通讯单元；通讯单元用于第一LoRa无线模块17、第二LoRa无线模块27和服务器之间建立通讯连接，以便将实时水文信息发送至服务器。进一步，水文信息监测装置还包括绑定单元，用于将监测节点19的设备号、水文监测装置的设备号和监测节点19的地点对应绑定后，通过第一LoRa无线模块17、第二LoRa无线模块27和网口模块25发送给服务器，以便服务器对水文信息进行统计，也避免了每次发送实时水文信息时，需要绑定监测节点19的地点。
参见图8，示出本发明第七实施例一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500设备可以是终端设备。该终端设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。
该计算机设备500包括通过系统总线510连接的处理器520、存储器和网络接口550，其中，存储器可以包括非易失性存储介质530和内存储器540。
该非易失性存储介质530可存储操作系统531和计算机程序532。该计算机程序532被执行时，可使得处理器520执行一种水文信息监测方法。
该处理器520用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器540为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境，该计算机程序被处理器520执行时，可使得处理器520执行上述任一实施例所述水文信息监测方法。
该网络接口550用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，该计算机设备的示意性框图仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本发明还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，程序指令当被处理器执行时使处理器执行上述任一项实施例所述水文信息监测方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水文信息监测方法，其特征在于，所述水文信息监测方法包括以下步骤：
通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息；
通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器。
2.如权利要求1所述水文信息监测方法，其特征在于，所述通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器的步骤包括：
通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至网关端；
通过配置于所述网关端的第二LoRa无线模块接收所述第一LoRa无线模块发送的所述实时水文信息；
通过配置于所述网关端的网口模块将所述实时水文信息发送至所述服务器。
3.如权利要求1所述水文信息监测方法，其特征在于，所述通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器的步骤之后包括：
接收所述服务器反馈的比对结果，其中，所述“比对结果”为所述实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果；
当所述“比对结果”为“所述实时水文信息的测量值大于所述预设阈值”时，发出警报信号。
4.如权利要求2所述水文信息监测方法，其特征在于，所述通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息的步骤之前包括：
所述第一LoRa无线模块、所述第二LoRa无线模块和所述服务器之间建立通讯连接。
5.一种水文信息监测装置，其特征在于，所述水文信息监测装置包括：
采集单元，用于通过配置于监测节点的采集模块采集实时水文信息；
发送单元，用于通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至服务器。
6.如权利要求5所述水文信息监测装置，其特征在于，所述发送单元包括：
第一发送模块，用于通过配置于所述监测节点内的第一LoRa无线模块将所述实时水文信息发送至网关端；
接收模块，用于通过配置于所述网关端的第二LoRa无线模块接收所述第一LoRa无线模块发送的所述实时水文信息；
第二发送模块，用于通过配置于所述网关端的网口模块将所述实时水文信息发送至所述服务器。
7.如权利要求5所述水文信息监测装置，其特征在于，所述水文信息监测装置还包括：
接收单元，用于接收所述服务器反馈的比对结果，其中，所述“比对结果”为所述实时水文信息的测量值与预存阈值的比对结果；
警报单元，用于当所述“比对结果”为“所述实时水文信息的测量值大于所述预设阈值”时，发出警报信号。
8.如权利要求6所述水文信息监测装置，其特征在于，所述水文信息监测装置还包括：
通讯单元，用于所述第一LoRa无线模块、所述第二LoRa无线模块和所述服务器之间建立通讯连接。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4中任一项所述水文信息监测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至4任一项所述水文信息监测方法。
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