CN117007022A - 一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统及测量方法，测量系统包括多个处于现实水域水面之下并随水流漂移的水流轨迹记录装置，以及处于现实水域水面上并随水流漂移的中继收集装置，水流轨迹记录装置上安装有第一卫星定位模块和第一数据采集模块，中继收集装置上安装有第二卫星定位模块和数据中继收集模块，第一卫星定位模块、第一数据采集模块和第二卫星定位模块均与数据中继收集模块通讯连接。本发明能精确测量现实水域中的水流水文信息，从而能真实反映现实水域中的实际水文特征。
Description
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统及测量方法。
背景技术
目前，水利行业中河流流态的分析通常采用计算机数值模拟进行，在此过程中需要使用数据采集模块进行数据采集，其中数据采集模块主要包括水位计、流量计以及水质检测仪等，这些数据采集模块大部分被固定在河流的某个特定点位并进行数据采集，而河流水体会随空间和时间发生变化，显然这些数据采集模块所采集到的数据为某个特定采集点的水文特征，所采集的数据并不能真实反映河流水体的实际水文特征。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统及测量方法，能精确测量现实水域中的水流水文信息，从而能真实反映现实水域中的实际水文特征。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，包括多个处于现实水域水面之下并随水流漂移的水流轨迹记录装置，以及处于现实水域水面上并随水流漂移的中继收集装置，所述水流轨迹记录装置上安装有第一卫星定位模块和第一数据采集模块，所述中继收集装置上安装有第二卫星定位模块和数据中继收集模块，所述第一卫星定位模块、第一数据采集模块和第二卫星定位模块均与数据中继收集模块通讯连接，所述第一卫星定位模块用于实时定位相应水流轨迹记录装置的位置并发送到数据中继收集模块，所述第一数据采集模块用于实时采集相应水流轨迹记录装置所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块，所述第二卫星定位模块用于实时定位中继收集装置的位置并发送到数据中继收集模块。
进一步地，还包括设置于水域堤岸处的数据存储分析装置，所述数据存储分析装置上安装有数据存储模块和数据分析模块，所述数据中继收集模块与数据存储模块通讯连接，所述数据存储模块与数据分析模块通讯连接，所述数据中继收集模块用于将接收的数据发送到数据存储模块，所述数据分析模块用于根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还用于根据所述数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。
进一步地，所述第一数据采集模块包括温度传感器和水质检测仪中的一种或两种，所述温度传感器用于实时检测相应水流轨迹记录装置所处位置处的水体温度数据并发送到数据中继收集模块，所述水质检测仪用于实时检测相应水流轨迹记录装置所处位置处的水质信息数据并发送到数据中继收集模块。
进一步地，所述水流轨迹记录装置上还安装有第一数据传输模块，所述第一数据采集模块通过第一数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接；所述中继收集装置上还安装有第二数据传输模块，所述数据中继收集模块通过第二数据传输模块与数据存储模块通讯连接；所述数据存储分析装置上还安装有第三数据传输模块，所述数据存储模块通过第三数据传输模块与数据分析模块通讯连接。
进一步地，所述中继收集装置上还安装有第二数据采集模块和第四数据传输模块，所述第二数据采集模块通过第四数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接，所述第二数据采集模块包括风速风向检测仪和水位计中的一种或两种，所述风速风向检测仪用于实时检测中继收集装置所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，所述水位计用于实时检测中继收集装置所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块。
进一步地，所述第一数据传输模块、第二数据传输模块、第三数据传输模块和第四数据传输模块均为无线传输模块。
进一步地，所述水流轨迹记录装置为空心的浮球，所述第一卫星定位模块密封安装于浮球的空腔内，所述第一数据采集模块安装于浮球的外表面上。
进一步地，所述水流轨迹记录装置上还安装有电池模块，用于对所述第一卫星定位模块和第一数据采集模块供电，所述中继收集装置顶面上安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板用于对第二卫星定位模块和数据中继收集模块供电。
一种现实水域中水流水文信息的测量方法，采用上述用于现实水域中水流水文信息的测量系统进行测量，包括以下步骤：
S1、所述第一卫星定位模块实时定位相应水流轨迹记录装置的位置并发送到数据中继收集模块，所述第一数据采集模块实时采集相应水流轨迹记录装置所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块；
S2、所述数据中继收集模块将接收的数据发送到数据存储模块，所述数据分析模块根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还根据所述数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。
进一步地，
步骤S1还包括：所述第二卫星定位模块实时定位中继收集装置的位置并发送到数据中继收集模块，所述中继收集装置上的风速风向检测仪实时检测中继收集装置所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，所述中继收集装置上的水位计实时检测中继收集装置所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块；
步骤S2还包括：所述数据分析模块根据数据存储模块上存储的中继收集装置所处位置处的实时风速风向数据或/和水位数据，分析现实水域中风速风向的变化情况或/和水位的变化情况。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的用于现实水域中水流水文信息的测量系统，由于多个水流轨迹记录装置处于现实水域水面之下并随水流漂移，水流轨迹记录装置上安装有第一卫星定位模块和第一数据采集模块，中继收集装置处于水面上并随水流漂移，中继收集装置上安装有数据中继收集模块，第一卫星定位模块和第一数据采集模块均与数据中继收集模块通讯连接；这样第一卫星定位模块能实时定位相应水流轨迹记录装置的位置并发送到数据中继收集模块，第一数据采集模块能实时采集相应水流轨迹记录装置所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块，进而能精确测量现实水域中的水流水文信息，从而能真实反映现实水域中的实际水文特征。
本发明的用于现实水域中水流水文信息的测量系统还包括设置于水域堤岸处的数据存储分析装置，数据存储分析装置上安装有数据存储模块和数据分析模块，数据中继收集模块与数据存储模块通讯连接，数据存储模块与数据分析模块通讯连接；这样数据中继收集模块能将接收的数据发送到数据存储模块，数据分析模块能根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还能根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。
本发明中，中继收集装置上还安装有第二卫星定位模块、第二数据采集模块和第四数据传输模块，第二卫星定位模块与数据中继收集模块通讯连接，第二数据采集模块通过第四数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接，第二数据采集模块包括风速风向检测仪和水位计中的一种或两种；这样第二卫星定位模块能实时定位中继收集装置的位置并发送到数据中继收集模块，风速风向检测仪能实时检测中继收集装置所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，水位计能实时检测中继收集装置所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块，数据分析模块能根据数据存储模块上存储的中继收集装置所处位置处的实时风速风向数据或/和水位数据，分析现实水域中风速风向的变化情况或/和水位的变化情况。
附图说明
图1为本发明的用于现实水域中水流水文信息的测量系统的结构示意图；
图2为本发明的用于现实水域中水流水文信息的测量系统的测量工艺流程图；
图3为本发明的用于现实水域中水流水文信息的测量系统的结构框图。
图中附图标记说明：1、水流轨迹记录装置，2、中继收集装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1和3所示，一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，包括多个处于现实水域水面之下并随水流漂移的水流轨迹记录装置1，以及处于现实水域水面上并随水流漂移的中继收集装置2，水流轨迹记录装置1上安装有第一卫星定位模块和第一数据采集模块，中继收集装置2上安装有第二卫星定位模块和数据中继收集模块，第一卫星定位模块、第一数据采集模块和第二卫星定位模块均与数据中继收集模块通讯连接，第一卫星定位模块用于实时定位相应水流轨迹记录装置1的位置并发送到数据中继收集模块，第一数据采集模块用于实时采集相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块，第二卫星定位模块用于实时定位中继收集装置2的位置并发送到数据中继收集模块。其中图1中A表示水流方向，B表示水面，C表示水底。
这样第一卫星定位模块能实时定位相应水流轨迹记录装置1的位置并发送到数据中继收集模块，第一数据采集模块能实时采集相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块，进而能精确测量现实水域中的水流水文信息，从而能真实反映现实水域中的实际水文特征。
在一个实施例中，用于现实水域中水流水文信息的测量系统还包括设置于水域堤岸处的数据存储分析装置，数据存储分析装置上安装有数据存储模块和数据分析模块，数据中继收集模块与数据存储模块通讯连接，数据存储模块与数据分析模块通讯连接；这样数据中继收集模块能将接收的数据发送到数据存储模块，数据分析模块能根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置1的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还能根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置1所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。其中数据存储模块为存储器，数据分析模块为计算机主机。
在一个实施例中，第一数据采集模块包括温度传感器和水质检测仪中的一种或两种，这样温度传感器能实时检测相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水体温度数据并发送到数据中继收集模块，水质检测仪能实时检测相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水质信息数据并发送到数据中继收集模块，数据分析模块能根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置1所处位置处的实时水体温度数据或/和水质信息数据，分析现实水域中水体温度的变化情况或/和水质的变化情况。
在一个实施例中，水流轨迹记录装置1上还安装有第一数据传输模块，第一数据采集模块通过第一数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接，中继收集装置2上还安装有第二数据传输模块，数据中继收集模块通过第二数据传输模块与数据存储模块通讯连接，数据存储分析装置上还安装有第三数据传输模块，数据存储模块通过第三数据传输模块与数据分析模块通讯连接，其中第一数据传输模块、第二数据传输模块和第三数据传输模块均为无线传输模块。
在一个实施例中，中继收集装置2上还安装有第二数据采集模块和第四数据传输模块，其中第四数据传输模块为无线传输模块，第二数据采集模块通过第四数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接，第二数据采集模块包括风速风向检测仪和水位计中的一种或两种；这样风速风向检测仪能实时检测中继收集装置2所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，水位计能实时检测中继收集装置2所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块，数据分析模块能根据数据存储模块上存储的中继收集装置2所处位置处的实时风速风向数据或/和水位数据，分析现实水域中风速风向的变化情况或/和水位的变化情况。
在一个实施例中，水流轨迹记录装置1为空心的浮球，第一卫星定位模块密封安装于浮球的空腔内，以防止第一卫星定位模块与水接触而影响工作性能，第一数据采集模块安装于浮球的外表面上。
在一个实施例中，水流轨迹记录装置1上还安装有电池模块，用于对第一卫星定位模块和第一数据采集模块供电，中继收集装置2顶面上安装有太阳能电池板，太阳能电池板用于对第二卫星定位模块和数据中继收集模块供电，其中第二卫星定位模块和数据中继收集模块密封安装于中继收集装置2上，以防止第二卫星定位模块和数据中继收集模块与水接触而影响工作性能。
如图2所示，一种现实水域中水流水文信息的测量方法，采用上述用于现实水域中水流水文信息的测量系统进行测量，包括以下步骤：
S1、第一卫星定位模块实时定位相应水流轨迹记录装置1的位置并发送到数据中继收集模块，温度传感器实时检测相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水体温度数据并发送到数据中继收集模块，水质检测仪实时检测相应水流轨迹记录装置1所处位置处的水质信息数据并发送到数据中继收集模块，第二卫星定位模块实时定位中继收集装置2的位置并发送到数据中继收集模块，风速风向检测仪实时检测中继收集装置2所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，水位计实时检测中继收集装置2所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块；
S2、数据中继收集模块将接收的数据发送到数据存储模块，数据分析模块根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置1的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置1所处位置处的实时水体温度数据或/和水质信息数据，分析现实水域中水体温度的变化情况或/和水质的变化情况，还根据数据存储模块上存储的中继收集装置2所处位置处的实时风速风向数据或/和水位数据，分析现实水域中风速风向的变化情况或/和水位的变化情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：包括多个处于现实水域水面之下并随水流漂移的水流轨迹记录装置(1)，以及处于现实水域水面上并随水流漂移的中继收集装置(2)，所述水流轨迹记录装置(1)上安装有第一卫星定位模块和第一数据采集模块，所述中继收集装置(2)上安装有第二卫星定位模块和数据中继收集模块，所述第一卫星定位模块、第一数据采集模块和第二卫星定位模块均与数据中继收集模块通讯连接，所述第一卫星定位模块用于实时定位相应水流轨迹记录装置(1)的位置并发送到数据中继收集模块，所述第一数据采集模块用于实时采集相应水流轨迹记录装置(1)所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块，所述第二卫星定位模块用于实时定位中继收集装置(2)的位置并发送到数据中继收集模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：还包括设置于水域堤岸处的数据存储分析装置，所述数据存储分析装置上安装有数据存储模块和数据分析模块，所述数据中继收集模块与数据存储模块通讯连接，所述数据存储模块与数据分析模块通讯连接，所述数据中继收集模块用于将接收的数据发送到数据存储模块，所述数据分析模块用于根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置(1)的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还用于根据所述数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置(1)所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。
3.根据权利要求2所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述第一数据采集模块包括温度传感器和水质检测仪中的一种或两种，所述温度传感器用于实时检测相应水流轨迹记录装置(1)所处位置处的水体温度数据并发送到数据中继收集模块，所述水质检测仪用于实时检测相应水流轨迹记录装置(1)所处位置处的水质信息数据并发送到数据中继收集模块。
4.根据权利要求2所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述水流轨迹记录装置(1)上还安装有第一数据传输模块，所述第一数据采集模块通过第一数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接；所述中继收集装置(2)上还安装有第二数据传输模块，所述数据中继收集模块通过第二数据传输模块与数据存储模块通讯连接；所述数据存储分析装置上还安装有第三数据传输模块，所述数据存储模块通过第三数据传输模块与数据分析模块通讯连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述中继收集装置(2)上还安装有第二数据采集模块和第四数据传输模块，所述第二数据采集模块通过第四数据传输模块与数据中继收集模块通讯连接，所述第二数据采集模块包括风速风向检测仪和水位计中的一种或两种，所述风速风向检测仪用于实时检测中继收集装置(2)所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，所述水位计用于实时检测中继收集装置(2)所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块。
6.根据权利要求5所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述第一数据传输模块、第二数据传输模块、第三数据传输模块和第四数据传输模块均为无线传输模块。
7.根据权利要求2所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述水流轨迹记录装置(1)为空心的浮球，所述第一卫星定位模块密封安装于浮球的空腔内，所述第一数据采集模块安装于浮球的外表面上。
8.根据权利要求2所述的一种用于现实水域中水流水文信息的测量系统，其特征在于：所述水流轨迹记录装置(1)上还安装有电池模块，用于对所述第一卫星定位模块和第一数据采集模块供电，所述中继收集装置(2)顶面上安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板用于对第二卫星定位模块和数据中继收集模块供电。
9.一种现实水域中水流水文信息的测量方法，采用如权利要求2-8任一项所述的用于现实水域中水流水文信息的测量系统进行测量，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述第一卫星定位模块实时定位相应水流轨迹记录装置(1)的位置并发送到数据中继收集模块，所述第一数据采集模块实时采集相应水流轨迹记录装置(1)所处位置处的水流水文信息数据并发送到数据中继收集模块；
S2、所述数据中继收集模块将接收的数据发送到数据存储模块，所述数据分析模块根据数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置(1)的实时位置信息，模拟污染物随水流扩散的路径以及水流的流速，还根据所述数据存储模块上存储的各水流轨迹记录装置(1)所处位置处的实时水流水文信息数据，分析现实水域中水流水文信息的变化情况。
10.根据权利要求9所述的一种现实水域中水流水文信息的测量方法，其特征在于，
步骤S1还包括：所述第二卫星定位模块实时定位中继收集装置(2)的位置并发送到数据中继收集模块，所述中继收集装置(2)上的风速风向检测仪实时检测中继收集装置(2)所处位置处的风速风向数据并发送到数据中继收集模块，所述中继收集装置(2)上的水位计实时检测中继收集装置(2)所处位置处的水位数据并发送到数据中继收集模块；
步骤S2还包括：所述数据分析模块根据数据存储模块上存储的中继收集装置(2)所处位置处的实时风速风向数据或/和水位数据，分析现实水域中风速风向的变化情况或/和水位的变化情况。
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