CN111579004A - 基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质，所述基于北斗卫星应用的水利监测系统包括数据采集单元、北斗通信单元、数据处理单元、客户终端和电源；所述数据采集单元，通过数据采集终端采集相关水域的水文气象数据；所述北斗通信单元，用于将采集得到的相关水域水文气象数据传输至所述数据处理单元；所述数据处理单元，数据处理服务终端对数据采集终端采集得到的相关水域水文气象数据进行分析处理；将分析处理结果传送至客户终端；所述客户终端，用于接收数据处理单元处理得到的数据，和用于向数据采集单元发送监测指令；根据与系统预设的水文气象数据进行对比，进行相应等级的预警。本申请可以科学监测水域水文气象。
Description
技术领域
本发明涉及水文水利监测处理技术领域，具体而言，涉及基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质。
背景技术
我国是世界上洪水灾害频繁且严重的国家之一，具有发生范围广、发生频繁、突发性强，损失大等特点。安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，目前主要江、河、大型水库、大型水利工程已建成基本监测系统，但中小型湖泊、水库、溪流、地方小型水利工程的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，大部分缺少必要的水雨情测报及闸门联动控制、堤坝安全监测等设施，检查手段落后，隐患极大。一旦发生局部暴雨洪水，极易引发溃坝、溃堤事件，轻则造成财产损失，重则造成人员伤亡。
根据我国北斗卫星技术的发展，研发部门规划北斗卫星技术将会在2020年实现与世界上其他卫星定位系统共同的卫星导航服务。目前看来，我国国内的北斗卫星导航系统也在发展当中，其中关键技术都在不断的提高，例如，在抗震过程中北斗卫星系统的应用，能够在通信以及指挥过程中发挥其作用；因此，开发北斗卫星系统能够在事件发生后最大限度的保证生命财产安全，一般用于常规通信以及搜救等。北斗卫星系统作为应急系统在国家主权的维护以及领土保障中起到重要作用，对一些大型自然灾害、地形地貌、江河流域的监测防范也起到一定作用。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质，可以实现对相关水域进行科学的监测。
本发明是这样实现的：
一种基于北斗卫星应用的水利监测系统，包括数据采集单元、北斗通信单元、数据处理单元、客户终端和电源；
所述数据采集单元，包括数据采集终端和数据储存装置，通过数据采集终端采集相关水域的水文气象数据，所述数据储存装置对采集得到的水文气象数据进行本地存储；
所述北斗通信单元，用于将采集得到的相关水域水文气象数据传输至所述数据处理单元；
所述数据处理单元，用于数据处理服务终端对数据采集终端采集得到的相关水域水文气象数据进行分析处理；将分析处理结果传送至客户终端；
所述客户终端，用于接收数据处理单元处理得到的数据，和用于向数据采集单元发送监测指令；根据与系统预设的水文气象数据进行对比，进行相应等级的预警；
所述电源，与数据采集单元、数据处理单元分别电连接，为数据采集单元、数据处理单元提供电力。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集终端包括降雨量采集终端、蒸发量采集终端、水位采集终端(潮位、地下水位)、流量采集终端(流速、水量)、风向风速采集终端、水质采集终端、形变采集终端、渗流采集终端、液压采集终端中的一种或多种。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集终端包括定位模块、数据传输模块、北斗卫星终端；定位模块用于获知数据采集终端的位置信息；数据传输模块用于包括将水文气象监测数据和数据采集终端的位置信息传输给所述北斗卫星终端；北斗卫星终端包括用于接收所述水文气象监测数据及所述位置信息，并通过卫星转发给数据处理单元。
在本发明的一些实施方式中，所述北斗通信单元为RDSS模块通信和GNSS芯片定位混合通信定位模式。
在本发明的一些实施方式中，所述数据储存装置包括设有数据库，所述数据库用于储存包括各个时期的相关监测水域的水文气象数据。
在本发明的一些实施方式中，所述数据处理单元的分析处理方法包括根据历史时期监测水域的水文气象数据进行统计得到相关水文气象安全值，将当期监测水域的水文气象数据和历史时期监测水域的水文气象数据进行综合分析对比，并参考安全值，判断是否进行水文预警。
在本发明的一些实施方式中，所述客户终端包括桌面客户终端和非桌面客户终端；所述非桌面客户终端包括平板、智能手机和笔记本中一种或多种。
在本发明的一些实施方式中，所述非桌面客户终端与数据处理服务终端通过无线连接方式连接，所述无线连接包括ZIGBEE、NB-IOT、WIFI、GPRS、3G、4G和5G中的一种或多种。
本发明还提供了一种基于北斗卫星应用的水利监测系统的监测方法，包括以下步骤：
1)数据采集单元采集水域水文气象数据，并对采集得到的水文气象数据进行本地存储，然后将相应的水文气象数据和数据采集终端信息通过北斗通信单元传递给数据处理单元；
2)所述数据处理单元接收数据采集终端自身信息和采集得到的水域水文气象数据，通过内置的算法对采集得到的水域水文气象数据进行分析处理，并得出分析结果；所述数据处理单元还包括对接收到的数据进行存储；
3)所述分析得到的结果通过信息通讯传输到客户终端，客户终端接收到相应的数据，并给出相应等级的预警；操作人员通过客户终端给出操作指令，并传输给前端的数据采集终端。
在本发明的一些实施方式中，所述数据处理单元包括对采集数据是否异常的判断处理，如果采集的水文气象数据传输时间与北京时间不一致，并且最新传输数据时间和数据均不变化，则提示处于“异常”状态；如果最新传输数据时间与北京时间一致，并且最新传输数据时间和数据均在发生变化，则提示处于“正常”状态，此处的传输时间指代的是采集数据以后回传至数据处理单元的时间。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现基于北斗卫星应用的水利监测系统。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明提供了一种基于北斗卫星应用的水利监测系统，采用该体统可以对相应水域进行科学的水文气象监测，实现包括对水位、雨量实时监测等数据的监测，特别的对水库大坝的监测，包括在线渗压、渗流、应变等实时监测并预警具有重要的意义，当发生异常情况，有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。通过对采集数据的分析处理，能够对现场各采集装置的正常工作状态进行实时监控，能够实时判断其数据采集的持续性状态，该监测方法操作简单、实时监测效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一种基于北斗卫星应用的水利监测系统一实施例的流程图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例
参照附图所示，本实施例提供一种基于北斗卫星应用的水利监测系统，包括包括数据采集单元、北斗通信单元、数据处理单元、客户终端和电源；
所述数据采集单元，包括数据采集终端和数据储存装置，通过数据采集终端采集相关水域的水文气象数据，所述数据储存装置对采集得到的水文气象数据进行本地存储；
所述北斗通信单元，用于将采集得到的相关水域水文气象数据传输至所述数据处理单元；
所述数据处理单元，数据处理服务终端对数据采集终端采集得到的相关水域水文气象数据进行分析处理；将分析处理结果传送至客户终端；
所述客户终端，用于接收数据处理单元处理得到的数据，和用于向数据采集单元发送监测指令；根据与系统预设的水文气象数据进行对比，进行相应等级的预警；
所述电源，与数据采集单元、数据处理单元分别电连接，为数据采集单元、数据处理单元提供电力。
在本发明的一些实施方式中，数据采集终端包括降雨量采集终端、蒸发量采集终端、水位采集终端(潮位、地下水位)、流量采集终端(流速、水量)、风向风速采集终端、水质采集终端、形变采集终端、渗流采集终端、液压采集终端中的一种或多种，根据需要采集的水文气象数据设置相应的数据采集终端。
数据采集终端可以采用市面上任一所售的采集传感器，及其封装产品；或者任一现有技术公开的具有相同或相似功能的采集数据信息的设备。
实时接收监测站的雨情、水情、工情等信息。对数据进行检查、纠错、插补、分类、格式化处理，加注时标，自动检查数据帧格式，并进行合理性判别，建立计算用表和数据库，自动存贮。
数据采集方法：
监测数据的采集方法有：巡测、定时巡测、选测、人工测量。采集周期根据工程要求，运行人员可在系统上设定或修改起始测量时间和定时自动测量周期。能实时接收自动监测站的雨水情数据和工况信息；具有对自动监测站进行远程控制功能；能实时处理接收的数据信息，并分类存入数据库中；具有人工数据的录入功能。
在本发明的一些实施方式中，数据采集终端包括定位模块、数据传输模块、北斗卫星终端；定位模块用于获知数据采集终端的位置信息；数据传输模块用于包括将水文气象监测数据和数据采集终端的位置信息传输给北斗卫星终端；北斗卫星终端用于接收水文气象监测数据及位置信息，并通过利用北斗卫星的短报文通信功能将水文气象监测数据及位置信息转发给数据处理单元。当然还包括主要的功能采集模块，用于采集数据，具体的可参照现有的任一市售或公开的产品。
在本发明的一些实施方式中，北斗通信单元为RDSS模块通信和GNSS芯片定位混合通信定位模式。
在本发明的一些实施方式中，所述数据储存装置包括设有数据库，所述数据库用于储存包括各个时期的相关监测水域的水文气象数据。通过对数据库的访问，可以实现各小流域、中小型水库水位、流量实时监测信息、历史资料信息查询，为预报决策提供历史资料对比分析。可以实现单站、多站实时或者历史水雨情图形化查询。具体包括：水文(水位)站雨量、水位(流量)实时和历史资料查询(包括日平均水位/流量、月水位/流量等)，以及降雨量统计表、降雨量图等形式对雨量资料进行日、时段等综合查询。
数据库信息包括：
基础信息：雨量检测的基本信息，如：雨量监测点类别(自动、人工、简易等)、水系、河名、站号，站名，站址位置、设立日期、所属部门等。
水文(位)站的基本信息，如：监测点类别(自动、人工、简易等)、站号，站名，站址，经度，纬度，高程、设立日期等。
堤防工程、水库、山塘等的基本信息，如：建设地点、所在河流、集水面积、多年平均降雨量(径流量)、设计洪水位(流量)、库容、坝顶高程等。
查询的基本信息，如：地理、地质、气候特点、人口密度、基础设施、灾害频繁程度等。
气象信息：得到的气象信息显示给客户终端，主要包括：中央气象台、省气象台和临近省气象台、本地市(县)气象台发布的当日天气预报(文字、图、表)，卫星云图信息(图片)、多普勒雷达测雨信息、台风警报信息、自建小型气象站等。
监测数据：包含原始、历史、预报或成果数据库的形成、检索、查询等。对水位、雨量数据等进行插入、修改；录入水位流量、水位库容关系曲线；设置各站雨量权重；修改各站特征参数，如河道站防洪任务、闸坝站防洪任务和水库站防洪任务参数表等；添加、删减、修改数据库中测站站名、站类、遥测数据类型等参数；数据库查询/修改：选择得到一个或几个特定的数据项、记录、表、数据进行同期对比；数据转贮：当数据库数据日积月累到一定程度或指定时间后，系统自动提示同时将数据库部份数据转存到其它存储媒体，以实现数据备份、装载功能，历史数据筛选处理功能。
在本发明的一些实施方式中，所述数据处理单元分析处理方法包括根据通过历史时期监测水域的水文气象数据进行统计得到相关水文气象安全值，将当期监测水域的水文气象数据和历史时期监测水域的水文气象数据进行综合分析对比，并参考安全值，判断是否进行水文预警。
在本发明的一些实施方式中，所述客户终端包括桌面客户终端和非桌面客户终端；所述非桌面客户终端包括平板、智能手机、笔记本。可通过屏幕、打印机、绘图仪等设备输出雨量直方图、水位、流量过程线、等雨量线图等。
在本发明的一些实施方式中，所述非桌面客户终端与数据处理服务终端通过无线连接方式连接，所述无线连接包括ZIGBEE、NB-IOT、WIFI、GPRS、3G、4G、5G中的一种或多种。
本发明还提供了一种基于北斗卫星应用的水利监测系统的监测方法，包括以下步骤：
1)数据采集单元采集水域水文气象数据，并对采集得到的水文气象数据进行本地存储，然后将相应的水文气象数据和数据采集终端信息通过北斗通信单元传递给数据处理单元；
2)所述数据处理单元接收数据采集终端自身信息和采集得到的水域水文气象数据，通过内置的算法对采集得到的水域水文气象数据进行分析处理，并得出分析结果；所述数据处理单元还包括对接收到的数据进行存储；
3)所述分析得到的结果通过信息通讯传输到客户终端，客户终端接收到相应的数据，并给出相应等级的预警；操作人员通过客户终端给出操作指令，并传输给前端的数据采集终端。
所述数据处理单元包括对采集数据是否异常的判断处理，如果采集的水文气象数据传输时间与北京时间不一致，并且最新传输数据时间和数据均不变化，则提示处于“异常”状态；如果最新传输数据时间与北京时间一致，并且最新传输数据时间和数据均在发生变化，则提示处于“正常”状态。可以实现对采集设备的实时监控，可以判断数据采集的持续性，该监测方法操作简单、实时监测效率高。
水文预报在防汛斗争中起着耳目和参谋的作用，根据洪水预报可以有计划地采取分洪、蓄洪等有效措施，使洪涝灾害损失降到最低限度。自动定时完成不同断面，不同方案的预报功能，人机对话控制预报软件运行的功能，以及在遥测信息漏缺的情况下进行人工定时预报的功能。包括：自动进行逐时段滚动预报；对历史某时段进行模拟预报计算；通过用户输入的预估雨量进行预报计算；实时预报、预估雨量预报及次洪预报成果查询，并支持成果图表的打印输出及文件导出；进行洪水预报参数查询、修改；按预报模型要求进行数据处理；具有自动预报和人工交互预报两种功能。
另外，结合上述实施例中监测方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现基于北斗卫星应用的水利监测系统监测方法。
以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：包括数据采集单元、北斗通信单元、数据处理单元、客户终端和电源；
所述数据采集单元，包括数据采集终端和数据储存装置，通过数据采集终端采集相关水域的水文气象数据，所述数据储存装置对采集得到的水文气象数据进行本地存储；
所述北斗通信单元，用于将采集得到的相关水域水文气象数据传输至所述数据处理单元；
所述数据处理单元，用于数据处理服务终端对数据采集终端采集得到的相关水域水文气象数据进行分析处理；将分析处理结果传送至客户终端；
所述客户终端，用于接收数据处理单元处理得到的数据，和用于向数据采集单元发送监测指令；根据与系统预设的水文气象数据进行对比，进行相应等级的预警；
所述电源，与数据采集单元、数据处理单元分别电连接，为数据采集单元、数据处理单元提供电力。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：所述数据采集终端包括降雨量采集终端、蒸发量采集终端、水位采集终端、流量采集终端、风向风速采集终端、水质采集终端、形变采集终端、渗流采集终端和液压采集终端中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：任一所述数据采集终端包括定位模块、数据传输模块、北斗卫星终端；所述定位模块用于获知数据采集终端的位置信息；所述数据传输模块用于将水文气象监测数据和所述数据采集终端的位置信息传输给所述北斗卫星终端；所述北斗卫星终端包括用于接收所述水文气象监测数据及所述数据采集终端的位置信息，并通过卫星转发给数据处理单元。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：所述北斗通信单元为RDSS模块通信和GNSS芯片定位混合通信定位模式。
5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：所述数据储存装置包括设有数据库，所述数据库用于储存包括各个时期的相关监测水域的水文气象数据。
6.根据权利要求5所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：数据处理单元的分析处理方法包括根据历史时期监测水域的水文气象数据进行统计得到相关水文气象安全值，将当期监测水域的水文气象数据和历史时期监测水域的水文气象数据进行综合分析对比，并参考安全值，判断是否进行水文预警。
7.根据权利要求1所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统，其特征在于：所述客户终端包括桌面客户终端和非桌面客户终端；所述非桌面客户终端包括平板、智能手机和笔记本中一种或多种；所述非桌面客户终端与所述数据处理服务终端通过无线连接方式连接，所述无线连接包括ZIGBEE、NB-IOT、WIFI、GPRS、3G、4G和5G中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)数据采集单元采集水域水文气象数据，并对采集得到的水文气象数据进行本地存储，然后将相应的水文气象数据和数据采集终端信息通过北斗通信单元传递给数据处理单元；
2)所述数据处理单元接收数据采集终端自身信息和采集得到的水域水文气象数据，通过内置的算法对采集得到的水域水文气象数据进行分析处理，并得出分析结果；所述数据处理单元还包括对接收到的数据进行存储；
3)所述分析结果通过信息通讯传输到客户终端，客户终端接收到相应的数据，并给出相应等级的预警；操作人员通过客户终端给出操作指令，并传输给前端的数据采集终端。
9.根据权利要求8所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统的监测方法，其特征在于：所述数据处理单元包括对采集数据是否异常的判断处理，如果采集的水文气象数据传输时间与北京时间不一致，并且最新传输数据时间和数据均不变化，则提示处于“异常”状态；如果最新传输数据时间与北京时间一致，并且最新传输数据时间和数据均在发生变化，则提示处于“正常”状态。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求8-9任一所述的基于北斗卫星应用的水利监测系统的监测方法。
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|---|---|---|---|
| CN202010554520.2A CN111579004A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质 |
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| CN202010554520.2A CN111579004A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 基于北斗卫星应用的水利监测系统、监测方法及存储介质 |
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| CN111579004A true CN111579004A (zh) | 2020-08-25 |
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ID=72120206
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