CN110849415B - 一种降雨点位布设及监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种降雨点位布设及监测系统及方法，包括三维模拟模块、地势渲染模块、网格划分模块、网格筛选模块、监测布设模块和控制处理器，先选择待监测的区位，将区位按照划分规则进行网格化，并通过正态模拟方法对网格化后的区位进行筛选以选定布设监测点位的网格；然后，在需要布设监测点位的网格内根据地貌特征划分不同类型的优势监测区带，并且不同的优势监测区带内按需设置监测探头；最后，对监测探头进行预试，并将监测探头的探测信息发送到服务器完成实时的监测；本方案根据不同的监测参数布设不同需求的降雨点位，获得每个降雨点位的优势监测区带，避免干扰因素引起的误差，取得相对准确的监测结果。

Description

一种降雨点位布设及监测系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及污染治理技术领域，具体涉及一种降雨点位布设及监测系统及方法。

背景技术

一直以来，降雨都是土质边坡失稳破坏的一个重要影响因素，由降雨作用所导致的边坡滑坡破坏占土质边坡失稳灾害的绝大多数。在降雨条件下，对土坡进行实时监控，预测滑坡时间，滑坡位置，可帮助人们在第一时间预知灾害来临，并可做出一些相应的防治措施，为人民的生命财产安全加以保证。

并且由于工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。

目前需要监测降雨水量和雨水中的其他元素含量，方便对后期的治理进一步的控制污染源头，以及对其他灾害的预防操作，因此需要在待监测区位的不同位置设置用于检测不同指标参数的降雨点位，但是现有的降雨点位监控系统还存在以下缺陷：

(1)降雨点位大多只用于监测降雨含量，对于雨水中的其他元素含量的监管不到位；

(2)在布设降雨点位时，没有针对不同监测对象匹配相应要求的地理位置，导致监测结果出现误差大。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种降雨点位布设及监测系统及方法，采用根据不同的监测参数布设不同需求的降雨点位，获得每个降雨点位的优势监测区带，避免干扰因素引起的误差，取得相对准确的监测结果，以解决现有技术中由于没有针对不同监测对象匹配相应要求的地理位置，导致监测结果出现误差大的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：一种降雨点位布设及监测方法，包括如下步骤：

步骤100、选择待监测的区位，将区位按照划分规则进行网格化，并通过正态模拟方法对网格化后的区位进行筛选以选定布设监测点位的网格；

步骤200、在需要布设监测点位的网格内根据地貌特征划分不同类型的优势监测区带，并且不同的优势监测区带内按需设置监测探头；

步骤300、对监测探头进行预试，并将监测探头的探测信息发送到服务器完成实时的监测。

作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，按划分规则将待监测区位进行网格划分的实现步骤为：

将待监测的区位进行三维模拟并标注待监测区位的地势高低，对将待监测区位中的不同地势高度差异处理并且将同等地势高度的区位归类；

识别同等地势高度的区分边界，将边界内的区域划分到表示同等地势高度的网格内；

将同等地势高度的网格按照面积相等均匀分割形成若干个监测点位田字格。

作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，利用正态模拟方法筛选布设监测点位的网格的具体实现方法为：

根据降雨监测点位的安全极限确定用于布设监测点位海拔高度的正态分布曲线；

对网格按序标号并识别区位三维模拟图中不同网格的海拔高度差异，获取每个网格对应的海拔高度数据；

判断每个网格对应的海拔高度数据是否符合正态分布曲线，过滤筛选不合格网格；

随机抽取符合指标正态分布曲线的网格样本布设降雨监测点位。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，利用不同类型的优势监测区带内布设的监测点位实时检测降雨参数，其中降雨参数具体是指降雨量监测参数、地表径流监测参数、雨水含氮监测参数和PH值监测参数，布设监测点位的网格划分成降雨量监测优势带、地表径流监测优势带、雨水含氮监测优势带和PH值监测优势带。

作为本发明的一种优选方案，一个布设所述监测点位的网格可根据优势带划分原则生成多个监测优势带，选择若干个不同类型的监测优势带中的若干个布设监测探头，一个网格内最多布设两个不同类型的监测探头。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，所述监测探头连接有临时储存单元，所述临时储存单元实时接收所述监测探头的数据并将数据暂存，所述临时储存单元连接有无线发射单元，所述无线发射单元将所述临时储存单元的数据发射到所述处理器，所述处理器对数据进行实时监控。

另外，本发明还提供了一种降雨点位的监测系统，包括：

三维模拟模块，用于获取待监测区位的三维模拟图以确定待监测区位的地势高度走向；

地势渲染模块，用于区分待监测区位中不同高度的区域；

网格划分模块，用于同等高度的区域划分到一个网格内，并对网格进行二次均匀分割形成若干个监测点位田字格；

网格筛选模块，用于根据监测点位布设安全极限过滤所有网格对应的海拔高度，筛选出符合安全规则的降雨布设网格并随机选定若干个网格布设监测点位；

监测布设模块，用于将不同类型的监测探头布设到选定的网格内；

控制处理器，用于接收监测探头的数据，并且对数据进行实时处理监控。

作为本发明的一种优选方案，所述地势渲染模块将不同高度范围内的区域利用不同的颜色标注，根据网格颜色即可识别对应的地势高度范围。

作为本发明的一种优选方案，还包括优势监测区带划分模块优势监测区带划分模块，所述优势监测区带划分模块根据每个网格内的地貌特征划分出网格内的优势监测区带，随机选择若干个优势监测区带布置对应所需的监测探头。

作为本发明的一种优选方案，还包括无线发射单元和无线接收单元，所述监测布设模块获得的监测数据通过无线发射单元发送到控制处理器，所述控制处理器通过无线接收单元接收监测数据并且监测数据进行进一步的处理。

本发明的实施方式具有如下优点：

(1)本发明根据待监测区位的地势高度划分为高地和平地，分别对高地和平地布设监测参数不同的降雨点位，从而可通过降雨点位的数据预测相应的污染灾害情况，方便实现下一步的污染管控操作；

(2)本发明通过将待监测区域划分成网格，按照每个监测参数的降雨单位需求布设到对应的网格内，从而可获得每个降雨点位的优势监测区带，避免干扰因素引起的误差，取得相对准确的监测结果，从而为降雨污染治理起到良好的导向作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施方式中降雨点位布设方法的流程示意图；

图2为本发明实施方式中降雨点位监控方法的流程示意图；

图3为本发明实施方式中降雨点位监控系统的结构框图。

图中：

1-三维模拟模块；2-地势渲染模块；3-网格划分模块；4-网格筛选模块；5-监测布设模块；6-控制处理器；7-优势监测区带划分模块；8-无线发射单元；9-无线接收单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。

如图1和图2所示，本发明提供了一种降雨点位布设及监测方法，在对一个水库区域布设降雨点位，主要用于监测降雨的雨量、雨水PH值、雨水中的金属含量以及降雨产生的地表径流量，但是由于水库区域的地势高低不平，而且为了检测到比较标准且无其他干扰误差的降雨参数，需要对待监测区域进行规划，将实现不同检测目的的降雨点位合理地布设在相应的区域。

具体包括如下步骤：

步骤100、选择待监测的区位，将区位按照划分规则进行网格化，并通过正态模拟方法对网格化后的区位进行筛选以选定布设监测点位的网格。

本步骤先将待监测区位按照不同的地势高度划分成若干个网格，在一块区位内地势高度A划分到网格A内，地势高度B划分到网格B内，从而将整个待监测区位划分成若干个代表不同地势高度的网格，然后对网格以地势高度为参数进行筛选，过滤地势高度过高以及地势高度过低的网格，保留适合布设监测点位的网格进行下一步的处理。

按划分规则将待监测区位进行网格划分的实现步骤为：

1、将待监测的区位进行三维模拟并标注待监测区位的地势高低，对将待监测区位中的不同地势高度差异处理并且将同等地势高度的区位归类；利用等高线处理方式，将一定高度差的区域划分到一个区块内，并且用颜色填充网格以区别不同高度差的网格代表的意义。

2、识别同等地势高度的区分边界，将边界内的区域划分到表示同等地势高度的网格内。

3、将同等地势高度的网格按照面积相等均匀分割形成若干个监测点位田字格。

通过将待监测区域将一定高度差的区域划分到一个区块内，可将待监测区域划分为高地和平地区块，在高地区块可布设用于监测地表径流量的降雨点位，实时监测降雨径流过大是否会造成山体滑坡，在无遮挡的平地上可布设用于检测降雨量的降雨点位，较为准确获取该区域的降雨量，因此在步骤100中，将待监测区域整体按照地势高度划分为高地和平地，可方便确定布设用于检测不同参数的降雨点位。

在确定待监测区位的高地和平地后，根据降雨点位的布设条件，将不合适布设条件的网格过滤清除，其中布设条件可以依据具体的安全准则规定，本实施方式以布设的高度为准则，利用正态模拟方法筛选布设监测点位的网格的具体实现方法为：

(1)根据降雨监测点位的安全极限确定用于布设监测点位海拔高度的正态分布曲线。

(2)对网格按序标号并识别区位三维模拟图中不同网格的海拔高度差异，获取每个网格对应的海拔高度数据。

(3)判断每个网格对应的海拔高度数据是否符合正态分布曲线，过滤筛选不合格网格。

(4)随机抽取符合指标正态分布曲线的网格样本布设降雨监测点位。将不合格条件的网格过滤后，只留下适合布置降雨点位的网格，既方便布置安装工作，同时也方便后期的数据传输工作。

步骤200、在需要布设监测点位的网格内根据地貌特征划分不同类型的优势监测区带，并且不同的优势监测区带内按需设置监测探头。

在随机选择的若干个需要布设监测点位的网格内，统计每个网格包含的地貌特征，确定每个网格包含的可用于检测降雨参数的监测区带，将所有监测区带对比选择最适合方便且准确率最高的优势监测区带设置相应的监测探头。

比如说一个网格内包含溪流、高地和平地，则在这个网格内可以设置对应雨水含氮监测参数、地表径流监测参数和降雨量监测参数的监测区带，另一个网格内包括平地，则在这个网格内可以设置对应降雨量监测参数的监测区带，在对比两个网格后，确定可以获得比较准确的用于检测降雨量监测参数的监测区带。

因此本实施利用不同类型的优势监测区带内布设的监测点位实时检测降雨参数，其中降雨参数具体是指降雨量监测参数、地表径流监测参数、雨水含氮监测参数和PH值监测参数，布设监测点位的网格划分成降雨量监测优势带、地表径流监测优势带、雨水含氮监测优势带和PH值监测优势带。

并且一个布设所述监测点位的网格可根据优势带划分原则生成多个监测优势带，选择若干个不同类型的监测优势带中的若干个布设监测探头，一个网格内最多布设两个不同类型的监测探头。

本实施方式的降雨点位可以检测的参数为雨水含氮监测参数、地表径流监测参数和降雨量监测参数等等，而对这些参数的检测对应有最匹配的地理位置，通过对每个挑选网格囊括的地貌特征并对比所有网格的地貌特征，选择最佳的优势监测区带作为布设对应检测参数的降雨点位，从而获得较为准确的降雨检测参数，尽量降低其他外在因素的干扰。

步骤300、对监测探头进行预试，并将监测探头的探测信息发送到服务器完成实时的监测。

所述监测探头连接有临时储存单元，所述临时储存单元实时接收所述监测探头的数据并将数据暂存，所述临时储存单元连接有无线发射单元，所述无线发射单元将所述临时储存单元的数据发射到所述处理器，所述处理器对数据进行实时监控。

在降雨时，由于闪电和降雨点位的偏僻位置影响，导致降雨点位检测的数据并不能完全实时转发到处理器，因此本实施方式在每个降雨点位处增加临时储存单元以补偿通讯时间延误，防止数据丢失。

另外如图3所示，本发明还提供了一种降雨点位的监测系统，包括三维模拟模块1、地势渲染模块2、网格划分模块3、网格筛选模块4、监测布设模块5和控制处理器6。

三维模拟模块1用于获取待监测区位的三维模拟图以确定待监测区位的地势高度走向；地势渲染模块2用于区分待监测区位中不同高度的区域；网格划分模块3用于同等高度的区域划分到一个网格内，并对网格进行二次均匀分割形成若干个监测点位田字格；网格筛选模块4用于根据监测点位布设安全极限过滤所有网格对应的海拔高度，筛选出符合安全规则的降雨布设网格并随机选定若干个网格布设监测点位；监测布设模块5用于将不同类型的监测探头布设到选定的网格内；控制处理器6，用于接收监测探头的数据，并且对数据进行实时处理监控。

所述地势渲染模块2将不同高度范围内的区域利用不同的颜色标注，根据网格颜色即可识别对应的地势高度范围。

还包括优势监测区带划分模块7，所述优势监测区带划分模块7根据每个网格内的地貌特征划分出网格内的优势监测区带，随机选择若干个优势监测区带布置对应所需的监测探头。

还包括无线发射单元8和无线接收单元9，所述监测布设模块5获得的监测数据通过无线发射单元8发送到控制处理器6，所述控制处理器6通过无线接收单元9接收监测数据并且监测数据进行进一步的处理。

三维模拟模块1、地势渲染模块2、网格划分模块3、网格筛选模块4和监测布设模块5的顺序工作，先将待监测区位的地势高度利用三维图显示，对一定高度差的区域可以归类到一个降雨监测单元内，对降雨监测单元用不同的颜色填充以区分每一个降雨监测单元的地势高度，从而可将待监测区域划分为若干个比较大面积的降雨监测单元。

然后对每个降雨监测单元按照面积均分的方式划分成若干个网格，一个网格内可能会包含不同的地貌特征，根据降雨点位的布设条件，筛选每个降雨监测单元的网格，将海拔过高或者海拔过低的网格过滤清除，根据降雨点位的标准高度正态图，选择多个用于布设降雨点位的网格。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、选择待监测的区位，将区位按照划分规则进行网格化，并通过正态模拟方法对网格化后的区位进行筛选以选定布设监测点位的网格；

步骤200、在需要布设监测点位的网格内根据地貌特征划分不同类型的优势监测区带，并且不同的优势监测区带内按需设置监测探头；

步骤300、对监测探头进行预试，并将监测探头的探测信息发送到服务器完成实时的监测；

在步骤100中，按划分规则将待监测区位进行网格划分的实现步骤为：

将待监测的区位进行三维模拟并标注待监测区位的地势高低，对将待监测区位中的不同地势高度差异处理并且将同等地势高度的区位归类；

识别同等地势高度的区分边界，将边界内的区域划分到表示同等地势高度的网格内；

将同等地势高度的网格按照面积相等均匀分割形成若干个监测点位田字格。

2.根据权利要求1所述的一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，在步骤100中，利用正态模拟方法筛选布设监测点位的网格的具体实现方法为：

根据降雨监测点位的安全极限确定用于布设监测点位海拔高度的正态分布曲线；

对网格按序标号并识别区位三维模拟图中不同网格的海拔高度差异，获取每个网格对应的海拔高度数据；

判断每个网格对应的海拔高度数据是否符合正态分布曲线，过滤筛选不合格网格；

随机抽取符合指标正态分布曲线的网格样本布设降雨监测点位。

3.根据权利要求1所述的一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，在步骤200中，利用不同类型的优势监测区带内布设的监测点位实时检测降雨参数，其中降雨参数具体是指降雨量监测参数、地表径流监测参数、雨水含氮监测参数和PH值监测参数，布设监测点位的网格划分成降雨量监测优势带、地表径流监测优势带、雨水含氮监测优势带和PH值监测优势带。

4.根据权利要求3所述的一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，一个布设所述监测点位的网格可根据优势带划分原则生成多个监测优势带，选择若干个不同类型的监测优势带中的若干个布设监测探头，一个网格内最多布设两个不同类型的监测探头。

5.根据权利要求1所述的一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，在步骤300中，所述监测探头连接有临时储存单元，所述临时储存单元实时接收所述监测探头的数据并将数据暂存，所述临时储存单元连接有无线发射单元，所述无线发射单元将所述临时储存单元的数据发射到处理器，所述处理器对数据进行实时监控。

6.一种降雨点位监测系统，基于权利要求1-5任意一项所述的一种降雨点位布设及监测方法，其特征在于，包括：

三维模拟模块(1)，用于获取待监测区位的三维模拟图以确定待监测区位的地势高度走向；

地势渲染模块(2)，用于区分待监测区位中不同高度的区域；

网格划分模块(3)，用于同等高度的区域划分到一个网格内，并对网格进行二次均匀分割形成若干个监测点位田字格；

网格筛选模块(4)，用于根据监测点位布设安全极限过滤所有网格对应的海拔高度，筛选出符合安全规则的降雨布设网格并随机选定若干个网格布设监测点位；

监测布设模块(5)，用于将不同类型的监测探头布设到选定的网格内；

控制处理器(6)，用于接收监测探头的数据，并且对数据进行实时处理监控。

7.根据权利要求6所述的一种降雨点位监测系统，其特征在于，所述地势渲染模块(2)将不同高度范围内的区域利用不同的颜色标注，根据网格颜色即可识别对应的地势高度范围。

8.根据权利要求6所述的一种降雨点位监测系统，其特征在于，还包括优势监测区带划分模块优势监测区带划分模块(7)，所述优势监测区带划分模块(7)根据每个网格内的地貌特征划分出网格内的优势监测区带，随机选择若干个优势监测区带布置对应所需的监测探头。

9.根据权利要求6所述的一种降雨点位监测系统，其特征在于，还包括无线发射单元(8)和无线接收单元(9)，所述监测布设模块(5)获得的监测数据通过无线发射单元(8)发送到控制处理器(6)，所述控制处理器(6)通过无线接收单元(9)接收监测数据并且监测数据进行进一步的处理。

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