CN117675871B - 基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网通信技术领域，尤其涉及一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法及系统。所述方法包括以下步骤：基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集。本发明可以使监测数据能够在自然灾害和突发事件发生时有效传输。

Description

基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方 法及系统

技术领域

本发明涉及物联网通信技术领域，尤其涉及一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法及系统。

背景技术

目前，我国的智慧水利监测感知体系主要基于光纤专网、工业以太网交换机、4G和5G无线公网技术相结合的方式为数据传输提供通信信道。近年来极端天气和自然灾害时有发生，传统的通信方式变得脆弱单薄，例如台风、地震、洪水、雨雪冰冻的发生造成了蜂窝网络的信道拥堵甚至通信基站的破坏，很可能会影响监测感知体系的正常运行。因此，如何在自然灾害和突发事件发生的情况下，保证监测感知体系监测数据信息的有效、可靠传输，是亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本发明有必要提供一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，以解决至少一个上述技术问题。

为实现上述目的，一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，包括以下步骤：

步骤S1：基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

步骤S2：利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

步骤S3：将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

步骤S4：基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

步骤S5：通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。

本发明通过IPv6升级改造使得智慧水利监测感知站点能够适应IPv6网络环境，提高了网络的可用性和扩展性。IPv6的地址空间更大，能够满足未来智慧水利系统的扩展需求。多信道水利智慧网络的构建增加了数据传输的可靠性和稳定性，通过多个信道进行数据传输，降低了单一信道故障对监测感知体系的影响。在极端天气和自然灾害发生时，即使某个信道发生故障，其他信道仍可以正常传输数据，确保数据的连续性和可靠性。水文数据采集模块和无线通信模块的引入，使得监测感知站点能够实时采集水文数据，并通过无线通信模块传输数据，提高了数据采集和传输的效率。通过无线通信，可以实现远程数据采集，减少人工采集的工作量和时间成本。感知设备的使用能够实时采集目标水域的水文要素数据，提供了对水利状况的准确监测和评估。通过采集水位、流量、水质等数据，可以了解水资源的状况，为水利决策提供科学依据。通过无线通信模块将水文要素数据传输至数据接收平台，实现了远程数据传输和集中管理，减少了人工干预和数据传输的时间成本。数据接收平台可以实时接收和存储水文要素数据，方便后续的数据分析和决策支持。通过将水文要素数据集上传至水文业务平台，实现了数据的存储和管理，方便后续的数据分析和决策支持。水文业务平台可以对水文要素数据进行汇总、分析和展示，为水利部门和相关专家提供数据支持。业务水文要素数据集的获取为水利部门和相关专家提供了数据资源，可以进行水利监测、预警、调度等工作，提高水资源的合理利用和灾害防治能力。通过分析业务水文要素数据，可以及时发现水文异常情况并采取相应的措施。多模融合即时消息服务模块的构建使得水利智慧网络能够支持多种通信方式，提高了网络的灵活性和互操作性。无论是通过文本、图像还是音频等形式，都可以实现与客户端之间的实时通信和信息交流。心跳检测模块的使用可以实时监测通信链路的存活状态，及时发现通信故障或断连情况，保证数据传输的连续性和稳定性。通过监测心跳信号，可以及时采取措施修复故障或重新建立通信连接。通过提取客户端请求数据并生成客户端推送数据，实现了与客户端的及时互动和信息交流，提升了用户体验和服务质量。客户端可以向系统发送请求，系统可以根据请求生成相应的推送数据，满足客户端的需求。通过将客户端推送数据返回给相应的客户端，实现了及时的信息反馈和交流，提高了用户的参与度和满意度。客户端可以接收系统生成的推送数据，及时了解水文要素数据和系统状态的变化。根据心跳检测结果数据进行重连或报警，能够快速响应通信故障和断连情况，保证监测感知系统的正常运行和数据传输的连续性。系统可以根据心跳检测结果，自动进行重连操作或发送报警信息，确保通信链路的稳定和可靠。综上所述，本发明通过基于IPv6的通信设备对智慧水利监测感知站点进行升级改造，并构建多信道水利智慧网络，解决了传统通信方式脆弱单薄的问题。采用IPv6协议和多信道传输，提高了通信的稳定性和可靠性，使监测数据能够在自然灾害和突发事件发生时有效传输。

优选地，本发明还提供了一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统，用于执行如上所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，该基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统包括：

多信道水利智慧网络构建模块，用于基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

水文要素数据采集模块，用于利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

水文数据上传模块，用于将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

业务平台-客户端交互模块，用于基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

通信链路管理模块，用于通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。

本发明通过对智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，实现了基于IPv6网络的通信设备的兼容性，提高了网络的互通性和扩展性。构建多信道水利智慧网络，增加了网络的容量和可靠性，提供了多个通信信道以支持大量水文要素数据的采集和传输，提高了数据采集的效率和准确性。通过利用感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，实现了对水文要素的实时监测和采集。通过无线通信模块将采集到的水文要素数据传输至预设的数据接收平台，实现了数据的远程传输和集中管理。通过将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，实现了数据的集成和共享。提供了业务水文要素数据集，为水文业务平台的分析、处理和决策提供了准确的数据基础。构建了多模融合即时消息服务模块，实现了多信道水利智慧网络与水文业务平台之间的即时通信，提高了信息传递的实时性和准确性。通过心跳检测模块对通信链路进行监测，及时发现链路故障，提供了链路状态的实时监控和管理。通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回给相应的客户端，实现了客户端请求的响应和数据交互。心跳检测模块定时对通信链路进行存活检测，提供了链路的稳定性和可靠性保障。根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警，及时处理链路故障，确保通信的连续性和可用性。本系统基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统的引入，提供了新的通信方式，克服了传统通信方式的脆弱性和单一性。多信道水利智慧网络的构建，增加了通信信道的数量，提高了系统的容量和可靠性，降低了单一信道拥堵和通信基站破坏的风险。有效地克服了传统智慧水利监测感知体系通信方式的脆弱性，保证了监测数据信息在自然灾害和突发事件发生时的有效、可靠传输，提高了水利监测体系的稳定性和可持续运行能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了一实施例的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法的步骤流程示意图。

图2示出了一实施例的步骤S24的详细步骤流程示意图。

图3示出了一实施例的步骤S245的详细步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利的技术方法进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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，本领域所属的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。

此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器方法和/或微控制器方法中实现这些功能实体。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

为实现上述目的，请参阅图1至图3，本发明提供了一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

具体地，例如，可以针对原智慧水利监测感知站点中的通信设备，进行硬件和软件的升级改造，以支持IPv6协议。替换原有的通信设备中的IPv4模块为支持IPv6的模块，例如将原有的4G模组替换为支持IPv6的ML307A模组。进行软件升级，更新现有水文传输规约中的通信接口定义，以适应IPv6协议的要求。部署多个升级后的智慧水利监测感知站点，这些站点具备支持IPv6的通信设备。每个智慧水利监测感知站点包括水文数据采集模块和无线通信模块。水文数据采集模块负责收集水文要素数据，包括水位、流量、降雨量等，通过传感器等感知设备进行采集。采集到的水文要素数据通过无线通信模块传输至数据接收平台。

步骤S2：利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

具体地，例如，可以在目标水域内部署水文数据采集模块的感知设备，包括水位计、流速计、雨量计等。感知设备的安装位置需要根据实际情况选择，以确保准确采集到目标水域的水文要素数据。感知设备定期采集水文要素数据，例如每小时或每日进行一次采集。感知设备将采集到的水文要素数据存储在水文数据采集模块中，等待传输至数据接收平台。水文数据采集模块中的无线通信模块负责将采集到的水文要素数据传输至预设的数据接收平台。无线通信模块使用无线通信技术（如4G、NB-IoT等）将数据封装成数据包，并通过网络传输至数据接收平台。预设的数据接收平台接收从水文数据采集模块传输过来的数据包。数据接收平台解析数据包，提取水文要素数据，并将其存储在数据库或其他数据存储系统中。

步骤S3：将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

具体地，例如，可以预设的水文业务平台需要准备好相应的硬件设备和软件环境，以支持数据上传和存储功能。水文业务平台可以是位于云端的服务器或者专门的数据处理中心。数据接收平台从存储系统中取出平台水文要素数据集。使用合适的通信协议（如HTTP、MQTT等），将数据以数据包的形式上传至水文业务平台。数据包中应包含必要的标识信息和数据内容，以便水文业务平台正确解析和处理数据。水文业务平台接收到数据包后，将数据解析并存储到相应的数据库或数据仓库中。水文业务平台可以对数据进行进一步的处理、分析和计算，生成业务水文要素数据集。

步骤S4：基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

具体地，例如，可以在多信道水利智慧网络中，构建多模融合即时消息服务模块，用于处理消息的传输和推送。该模块可以支持多种通信方式，如短信、邮件、App推送等，以满足不同客户端的需求。在多信道水利智慧网络中，构建心跳检测模块，用于监测客户端的在线状态。心跳检测模块定期向客户端发送心跳包，并等待客户端的响应，以确定客户端的在线状态。预设的客户端请求渠道可能包括Web页面、手机App、API接口等。从这些请求渠道中提取客户端请求数据，包括用户的查询请求、订阅请求等。根据客户端请求数据，通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据。推送数据可以是业务水文要素数据集的查询结果、订阅的实时数据等，根据客户端需求定制。

步骤S5：通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。

具体地，例如，可以预设的客户端请求渠道可以是Web页面、手机App、API接口等。当水文业务平台生成客户端推送数据后，通过相应的客户端请求渠道将数据返回给对应的客户端。根据客户端的接收能力和需求，可以选择推送方式，如推送通知、实时数据更新等。心跳检测模块定时向预设的水文业务平台和客户端请求渠道发送心跳包。心跳包可以是简单的网络请求或特定的协议，用于检测通信链路的存活状态。心跳检测模块等待预设的水文业务平台和客户端请求渠道的响应。根据响应结果，心跳检测模块获取心跳检测结果数据，包括通信链路的存活状态，如在线、离线、延迟等信息。根据心跳检测结果数据，判断通信链路的状态是否正常。如果检测到通信链路出现异常，如离线或延迟过高，可以触发重连机制，尝试重新建立通信连接。如果重连失败或持续出现异常情况，可以触发报警机制，通知相关人员进行故障排查和修复。

本发明通过IPv6升级改造使得智慧水利监测感知站点能够适应IPv6网络环境，提高了网络的可用性和扩展性。IPv6的地址空间更大，能够满足未来智慧水利系统的扩展需求。多信道水利智慧网络的构建增加了数据传输的可靠性和稳定性，通过多个信道进行数据传输，降低了单一信道故障对监测感知体系的影响。在极端天气和自然灾害发生时，即使某个信道发生故障，其他信道仍可以正常传输数据，确保数据的连续性和可靠性。水文数据采集模块和无线通信模块的引入，使得监测感知站点能够实时采集水文数据，并通过无线通信模块传输数据，提高了数据采集和传输的效率。通过无线通信，可以实现远程数据采集，减少人工采集的工作量和时间成本。感知设备的使用能够实时采集目标水域的水文要素数据，提供了对水利状况的准确监测和评估。通过采集水位、流量、水质等数据，可以了解水资源的状况，为水利决策提供科学依据。通过无线通信模块将水文要素数据传输至数据接收平台，实现了远程数据传输和集中管理，减少了人工干预和数据传输的时间成本。数据接收平台可以实时接收和存储水文要素数据，方便后续的数据分析和决策支持。通过将水文要素数据集上传至水文业务平台，实现了数据的存储和管理，方便后续的数据分析和决策支持。水文业务平台可以对水文要素数据进行汇总、分析和展示，为水利部门和相关专家提供数据支持。业务水文要素数据集的获取为水利部门和相关专家提供了数据资源，可以进行水利监测、预警、调度等工作，提高水资源的合理利用和灾害防治能力。通过分析业务水文要素数据，可以及时发现水文异常情况并采取相应的措施。多模融合即时消息服务模块的构建使得水利智慧网络能够支持多种通信方式，提高了网络的灵活性和互操作性。无论是通过文本、图像还是音频等形式，都可以实现与客户端之间的实时通信和信息交流。心跳检测模块的使用可以实时监测通信链路的存活状态，及时发现通信故障或断连情况，保证数据传输的连续性和稳定性。通过监测心跳信号，可以及时采取措施修复故障或重新建立通信连接。通过提取客户端请求数据并生成客户端推送数据，实现了与客户端的及时互动和信息交流，提升了用户体验和服务质量。客户端可以向系统发送请求，系统可以根据请求生成相应的推送数据，满足客户端的需求。通过将客户端推送数据返回给相应的客户端，实现了及时的信息反馈和交流，提高了用户的参与度和满意度。客户端可以接收系统生成的推送数据，及时了解水文要素数据和系统状态的变化。根据心跳检测结果数据进行重连或报警，能够快速响应通信故障和断连情况，保证监测感知系统的正常运行和数据传输的连续性。系统可以根据心跳检测结果，自动进行重连操作或发送报警信息，确保通信链路的稳定和可靠。综上所述，本发明通过基于IPv6的通信设备对智慧水利监测感知站点进行升级改造，并构建多信道水利智慧网络，解决了传统通信方式脆弱单薄的问题。采用IPv6协议和多信道传输，提高了通信的稳定性和可靠性，使监测数据能够在自然灾害和突发事件发生时有效传输。

优选地，步骤S1包括以下步骤：

步骤S11：基于IPv4的通信设备将原智慧水利监测感知站点中的G8100模组替换为ML307A模组，并对ML307A模组的接口进行IPv6接口定义，从而获取IPv6协议数据；利用IPv6协议数据对ML307A模组的接口进行地址自动配置和路由选择；将升级后的ML307A模组应用到原智慧水利监测感知站点的通信链路中，从而获取无线IPv6通信链路；

具体地，例如，可以将原智慧水利监测感知站点中的G8100模组逐个替换为ML307A模组。这涉及物理操作，包括打开监测感知站点设备、拆卸G8100模组，并插入ML307A模组。接下来，针对ML307A模组的接口，团队会进行IPv6接口定义，确保模组能够支持IPv6协议，并能够获取IPv6协议数据。这可能会涉及到配置文件的修改、接口参数的设置等操作。一旦ML307A模组的接口进行了IPv6接口定义，团队将利用IPv6协议数据对模组的接口进行地址自动配置和路由选择。这可以通过IPv6协议中的无状态地址自动配置（Stateless AddressAutoconfiguration，SLAAC）和路由协议（如OSPFv3、RIPng等）来实现。SLAAC可让设备根据网络上的路由器发送的路由通告消息（Router Advertisement，RA）自动配置IPv6地址。路由选择协议用于确定通信路径，并选择最佳的路由。一旦ML307A模组经过IPv6接口定义、地址自动配置和路由选择，就将升级后的ML307A模组应用到原智慧水利监测感知站点的模组与其他设备之间建立无线IPv6通信链路。这可能涉及物理连接、设备配置和网络设置等操作。

步骤S12：根据第一北斗通讯终端、第二北斗通讯终端以及第三北斗通讯终端以及若干个感知设备进行北斗三号短报文通信链路构建，从而获取北斗三号短报文通信链路；

具体地，例如，可以根据需求，选择第一、第二和第三北斗通讯终端，以及若干个感知设备。确保它们符合水利智慧网络的要求，并能够满足数据采集和通信的需求。对每个选定的北斗通讯终端进行配置。这包括设置通信参数、选择短报文通信模式以及配置接收和发送频率等。使用设备自带的配置界面或命令行接口进行配置。对每个选定的感知设备进行配置，确保它们能够与对应的北斗通讯终端进行通信。配置涉及的内容可能包括通信协议、地址设置和数据格式等。根据感知设备的类型和供应商提供的配置工具或接口，进行相应的配置。将每个配置好的北斗通讯终端和相应的感知设备进行物理连接。这可能包括使用串口、无线连接或其他适当的物理接口。确保连接的稳定性和可靠性，以确保设备之间能够互相通信。对每个北斗通讯终端和感知设备进行测试和验证，确保它们能够正常交换数据。通过发送和接收短报文进行测试，验证数据的正确性和可靠性。对每个设备逐一进行测试，确保整个北斗三号短报文通信链路的可靠性。

步骤S13：根据无线IPv6通信链路以及北斗三号短报文通信链路进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块。

具体地，例如，可以根据需求和具体场景，设计多信道水利智慧网络的拓扑结构。确定各个节点的位置和连接方式，包括水文数据采集模块和无线通信模块的布置。根据步骤S11中所述的实施例，配置无线IPv6通信链路，确保各个节点之间能够通过IPv6协议进行通信。这可能涉及到无线接入点的设置、网络配置和参数设置等。根据步骤S12中所述的实施例，配置北斗三号短报文通信链路，确保水文数据采集模块和北斗通讯终端能够通过短报文通信进行数据交换。这可能涉及到北斗通讯终端的设置、通信参数配置和数据格式定义等。根据设计的网络拓扑，将水文数据采集模块和无线通信模块与对应的通信链路（无线IPv6和北斗短报文）进行物理连接。确保节点之间的连接稳定，并能够通过相应的通信链路进行数据传输。配置水文数据采集模块，使其能够采集水利相关数据。通过无线IPv6通信链路和北斗三号短报文通信链路，将采集到的数据传输到目标节点或中心服务器。这可能涉及到数据格式的定义、数据包的封装和解析等。建立适当的网络管理和监控系统，对多信道水利智慧网络进行管理和监测。这可能包括网络拓扑的维护、节点状态的监测、通信链路的故障排除等。

本发明通过将原智慧水利监测感知站点中的G8100模组替换为ML307A模组，利用ML307A模组的IPv6接口定义，实现与现有通信设备的兼容，并提供更好的扩展性，使系统能够适应未来网络发展的需求。通过ML307A模组的接口进行地址自动配置和路由选择，实现基于IPv6协议的数据传输。IPv6协议具有更大的地址空间和更好的安全性，能够提供更稳定、高效的数据传输，确保监测数据在传输过程中的可靠性和完整性。将升级后的ML307A模组应用到原智慧水利监测感知站点的通信链路中，实现无线IPv6通信链路的建立。这将使得监测数据可以通过无线方式传输，不再受限于有线网络，提高了监测感知系统的灵活性和覆盖范围。通过构建北斗三号短报文通信链路，为智慧水利监测感知系统提供了备用通信链路，或者可以将北斗三号短报文通信链路作为通信的主链路之一。在自然灾害或其他突发事件导致无线IPv6通信链路中断或不可靠时，可以切换到北斗三号短报文通信链路，确保监测数据的传输不受影响，提高系统的稳定性和可靠性。北斗三号短报文通信链路具有广播覆盖、无视地形限制等特点，能够在偏远地区或地形复杂的区域提供通信支持。通过构建北斗三号短报文通信链路，扩展了智慧水利监测感知系统的通信覆盖范围，使得监测数据可以在更广泛的区域内传输。通过多信道水利智慧网络的构建，将水文数据采集模块和无线通信模块集成在一起，实现了水文要素数据的实时采集和远程传输。这样可以减少人工采集的工作量和时间成本，并提高数据采集和传输的效率，使监测数据能够及时、准确地传输到预设的数据接收平台。多信道水利智慧网络结合了无线IPv6通信链路和北斗三号短报文通信链路，具备了通信链路冗余和备份的能力。在自然灾害或突发事件发生时，当某一通信链路受到影响时，系统可以自动切换到其他可用的通信链路，确保监测数据的连续传输，增强了系统的抗灾能力。

优选地，步骤S12包括以下步骤：

步骤S121：对若干个感知设备进行位置数据采集，从而获取感知设备位置数据；

具体地，例如，可以根据实际需求和环境条件，选择适合的定位技术。例如，使用GPS模块可以提供较高的定位精度和全球覆盖。将选择的定位设备（如GPS模块）安装在每个感知设备上，并确保其能够正常工作和获取位置数据。在感知设备运行期间，定期采集位置数据。可以根据需要设置采集频率，以获取实时或间隔一定时间的位置数据。在感知设备运行期间，定期采集位置数据。可以根据需要设置采集频率，以获取实时或间隔一定时间的位置数据。

步骤S122：根据感知设备位置数据进行北斗通信边缘计算网关布置规划，从而获取网关布置参数；

具体地，例如，可以分析收集到的感知设备位置数据，了解设备的分布情况和区域覆盖范围。根据感知设备的位置数据和网络要求，确定合适的位置布置北斗通信边缘计算网关。考虑到感知设备的分布、通信距离和信号强度等因素，选择合适的位置布置网关。根据感知设备的数量和通信需求，确定需要设置的网关数量。确保每个感知设备都能够与至少一个网关进行通信。根据感知设备位置数据和通信要求，规划每个网关的参数，如通信频率、数据传输速率和通信协议等。

步骤S123：根据网关布置参数通过RS-485通信标准将第一北斗通讯终端、第二北斗通讯终端以及第三北斗通讯终端与若干个感知设备进行串口通信连接，从而获取北斗三号短报文通信链路。

具体地，例如，可以选择符合RS-485通信标准的适配器、转接器或其他串口通信设备，确保其与北斗通讯终端和感知设备兼容。根据网关布置规划，使用RS-485通信设备将第一、第二和第三北斗通讯终端分别与相应的感知设备进行串口连接。根据网关布置参数，对北斗通讯终端进行配置，包括设置通信参数、选择通信模式和配置串口通信参数等。确保北斗通讯终端能够与感知设备进行正常的串口通信。

本发明通过对若干个感知设备进行位置数据采集，可以获取这些设备的准确位置信息。这些位置数据可以包括设备所在地理坐标、高程信息等。这些数据是构建北斗三号短报文通信链路的基础，为后续的网关布置和通信连接提供准确的位置参考。感知设备位置数据采集可以通过使用高精度的定位技术（如全球定位系统，GPS）来获取设备的准确位置。这将提高系统对感知设备位置的精确度，确保后续的北斗三号短报文通信链路的建立可以准确地连接到每个感知设备。根据感知设备位置数据，进行北斗通信边缘计算网关布置规划。这可以帮助确定在哪些位置设置北斗通信网关，以最大限度地覆盖感知设备，并确保通信链路的可靠性和稳定性。通过合理的网关布置规划，可以减少通信距离，降低信号衰减和传输延迟，提高通信质量和效率。通过规划网关布置，可以确保系统具有良好的扩展性。在未来需要增加感知设备或扩展监测范围时，可以根据布置规划进行网关的增加或重新布置，而无需对整个系统进行大规模的改动。这样可以降低系统维护和升级的成本，提高系统的灵活性和可扩展性。根据网关布置参数，通过RS-485通信标准将第一、二、三个北斗通讯终端与若干个感知设备进行串口通信连接。这样可以实现感知设备与北斗通讯终端之间的数据交互和通信，建立起北斗三号短报文通信链路。这种通信链路可以用于传输监测数据、指令和控制信息，实现远程监测和控制。通过串口通信连接，感知设备与北斗通讯终端之间建立起稳定可靠的物理连接。这种物理连接使用RS-485通信标准，具有抗干扰能力强、传输距离远的特点，能够保证数据传输的可靠性和稳定性。这样可以确保监测数据和指令的准确传输，提高监测系统的可靠性和稳定性。通过串口通信连接，感知设备与北斗通讯终端之间可以进行双向数据交互。这使得监测系统可以实现远程监测和控制功能，监测设备的数据可以传输到北斗通讯终端并进一步传输到指定的数据接收平台。同时，指令和控制信息也可以从数据接收平台传输到北斗通讯终端，再通过串口通信连接传输到感知设备。这样可以实现对感知设备的遥测、遥控和故障排除，提高监测系统的智能化和自动化水平。综上所述，本发明构建了可靠、高效的北斗三号短报文通信链路，提升了监测系统的性能和功能。

优选地，步骤S2包括以下步骤：

步骤S21：利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；

具体地，例如，可以对每个感知设备进行配置，确保其能够正常工作并采集水文要素数据。配置内容可能包括设备的通信参数、采样频率、数据格式等。感知设备开始工作后，定期采集目标水域的水文要素数据。根据需要设置采集频率和采样间隔，以获取实时或间隔一定时间的水文要素数据。

步骤S22：对无线通信模块中的无线IPv6通信链路进行实时信道空闲容量监测，从而获取IPv6信道空闲容量数据；

具体地，例如，可以在无线通信模块中选择合适的监测设备，并对其进行配置。监测设备可以是专用的信道监测设备或具备信道监测功能的无线通信设备。通过监测设备对无线IPv6通信链路进行实时信道空闲容量监测。监测设备可以扫描周围的信道，并收集信道空闲状态的数据。监测设备将采集到的信道空闲容量数据进行存储和处理。可以将数据存储在本地或发送到中央服务器进行进一步的分析和处理。

步骤S23：对无线通信模块中的北斗三号短报文通信链路进行实时信道空闲容量监测，从而获取短报文信道空闲容量数据；

具体地，例如，可以在无线通信模块中选择合适的监测设备，并对其进行配置。监测设备可以是专用的信道监测设备或具备信道监测功能的无线通信设备。通过监测设备对北斗三号短报文通信链路进行实时信道空闲容量监测。监测设备可以扫描通信链路的信道状态，并收集信道空闲容量的数据。

步骤S24：根据IPv6信道空闲容量数据以及短报文信道空闲容量数据对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划，从而获取水文数据传输方案；

具体地，例如，可以基于之前获取的IPv6信道空闲容量数据和短报文信道空闲容量数据，对其进行分析和评估。根据水文要素数据集的大小、传输频率和实时性要求，确定对水文数据的传输需求。这可以包括确定传输的数据量、传输的时间窗口等。根据分析和需求，选择合适的水文数据传输方案。这可能包括基于IPv6的无线数据传输方案、基于短报文通信的数据传输方案，或者结合两者的混合方案。

步骤S25：根据水文数据传输方案利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集。

具体地，例如，可以准备预设的数据接收平台，包括设置接收设备、配置通信参数和数据处理软件等。在水文数据采集模块中的无线通信模块中进行配置，确保其能够与数据接收平台进行通信。配置内容可能包括通信协议、网络设置、数据格式等。根据所选的水文数据传输方案，对数据传输进行设置。将水文要素数据集通过无线通信模块传输至数据接收平台。根据设置的传输策略，按照预定的频率或触发条件进行数据传输。

本发明通过利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，可以获取水体的相关参数和特征，如水位、流速、水温等。这些数据是对水体状态和特性的定量描述，对于水文学研究、水资源管理和水灾防控具有重要意义。通过感知设备的实时采集，可以获得水文要素数据的实时变化情况。这有助于对水体的动态变化进行监测和分析，提供及时的水文信息，为水资源管理、洪水预警和环境保护等方面的决策提供可靠的依据。通过对无线通信模块中的无线IPv6通信链路和北斗三号短报文通信链路进行实时信道空闲容量监测，可以获取当前通信链路的可用带宽、信号质量和传输容量等信息。这些数据对于评估通信链路的可靠性和性能，以及规划数据传输方案具有重要意义。通过实时监测IPv6信道空闲容量和短报文信道空闲容量，可以根据当前的通信状况和可用带宽，动态调整数据传输策略和传输速率，以实现最佳的数据传输效率。这样可以充分利用通信资源，提高数据传输的速度和稳定性，减少数据传输的延迟和丢包率。根据IPv6信道空闲容量数据和短报文信道空闲容量数据，可以基于实际通信环境和要求，规划出适合当前情况的水文数据传输方案。这包括选择合适的通信链路、调整传输速率和时机等，以最大程度地提高数据传输的效率和成功率。通过利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，可以实现数据的共享和协同。数据接收平台可以是一个中央数据库或云平台，多个利益相关方可以共享和访问这些数据，促进数据的交流和合作，提升水文研究和管理的效能。通过及时传输水文要素数据至数据接收平台，可以实现对水体状态的实时监测和反馈。利用数据接收平台的分析和可视化功能，可以实时显示水文要素数据的变化趋势和异常情况，提供给决策者和相关人员及时的警报和预警信息，促进对水体状况的及时响应和调整。

优选地，步骤S24包括以下步骤：

步骤S241：获取重点感知设备标识数据集，其中重点感知设备标识数据集包括若干个重点的感知设备的标识数据；

具体地，例如，可以根据具体的应用场景和需求，确定哪些感知设备被认为是重点设备。这可能基于设备的重要性、采集的数据类型、数据可靠性要求等因素。针对确定的重点感知设备，收集它们的标识数据。标识数据可以是设备的唯一ID、MAC地址、IPv6地址等，用于唯一标识每个感知设备。

步骤S242：根据重点感知设备标识数据集对水文要素数据集进行传输优先级划分，从而获取重点水文要素数据集以及普通水文要素数据集；

具体地，例如，可以将重点感知设备标识数据集与水文要素数据集进行关联，确定哪些水文要素数据与重点感知设备相关联。根据关联结果，将相关联的水文要素数据划分为重点水文要素数据和普通水文要素数据。

步骤S243：对重点水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，从而获取第一信道传输占用量数据；对普通水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，从而获取第二信道传输占用量数据；对第一信道传输占用量数据与第二信道传输占用量数据进行相加，从而获取信道传输总占用量数据；

具体地，例如，可以根据重点水文要素数据集和普通水文要素数据集的大小、传输频率和传输时长等参数，计算每个数据集所需的信道传输容量。这可以基于数据量、传输速率和传输时长等指标进行计算。将计算得到的重点水文要素数据集的信道传输容量需求进行累加，得到第一信道传输占用量数据。将计算得到的普通水文要素数据集的信道传输容量需求进行累加，得到第二信道传输占用量数据。将第一信道传输占用量数据与第二信道传输占用量数据进行相加，得到信道传输总占用量数据。该数据表示在当前方案下所需的信道传输资源总量。

步骤S244：对IPv6信道空闲容量数据与短报文信道空闲容量数据进行相加，从而获取第一信道空闲总容量数据；

具体地，例如，可以将IPv6信道空闲容量数据与短报文信道空闲容量数据进行相加，得到第一信道空闲总容量数据。

步骤S245：将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，从而获取比较结果数据；根据比较结果数据对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划，从而获取水文数据传输方案。

具体地，例如，可以将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较。如果信道传输总占用量数据小于或等于第一信道空闲总容量数据，表示当前方案下有足够的传输资源容量来传输水文要素数据；如果信道传输总占用量数据大于第一信道空闲总容量数据，表示当前方案下传输资源容量不足，需要进行对水文要素数据集进行分配传输调整。根据比较结果数据，对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划。如果比较结果表明传输资源容量充足，可以按照原定方案进行传输，即同时传输重点水文要素数据集和普通水文要素数据集；如果比较结果表明传输资源容量不足，需要重新规划传输方案，例如对水文要素数据集进行分批次传输，优先传输重点水文要素数据集，然后再传输普通水文要素数据集。从而得到水文数据传输方案。

本发明通过获取重点感知设备标识数据集，可以明确哪些感知设备在水文数据采集中具有重要性或优先级。这些设备可能是关键的监测点或具有特殊功能的传感器，它们的数据对于水文要素的全面了解和分析至关重要。重点感知设备标识数据集提供了对每个重点设备的唯一标识符。这些标识符可以用于在后续步骤中识别和区分重点设备，以便进行传输优先级的划分和数据处理的策略制定。根据重点感知设备标识数据集，对水文要素数据集进行传输优先级划分。这样可以将重点水文要素数据集和普通水文要素数据集区分开来，重点水文要素数据集具有更高的传输优先级，确保其及时传输和处理，而普通水文要素数据集则可以根据传输资源的可用性进行延迟传输或适当的处理。对重点水文要素数据集和普通水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，得到第一信道传输占用量数据和第二信道传输占用量数据。这些数据用于评估不同水文要素数据集在传输过程中所需的资源和带宽，以便进行后续的传输方案规划和优化。通过计算信道传输占用量数据，可以量化当前传输资源的占用情况。这有助于了解当前通信链路的负载和利用率，为后续的传输方案规划提供实际数据依据，确保数据传输的稳定性和效率。将IPv6信道空闲容量数据与短报文信道空闲容量数据相加，得到第一信道空闲总容量数据。这样可以综合考虑两个通信链路的可用带宽和空闲容量，评估当前通信链路的资源情况，为后续传输方案的制定提供依据。根据比较结果数据，对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划。如果传输资源占用量超过可用资源容量，可能需要重新分配或优化传输策略，以确保数据传输的成功和稳定。通过比较结果，可以制定合理的传输方案，最大限度地利用可用资源，并满足重点水文要素数据的优先传输需求。

优选地，步骤S243中通过传输容量需求计算公式对重点水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，其中，传输容量需求计算公式如下所示：

；

式中，为传输容量需求，/>为传输时间，/>为重点水文要素数据集的传输过程中的时刻，/>为重点水文要素数据集的数据量，/>为信道的平均功率，/>为信道的噪声功率谱密度，/>为感知设备的总数，/>为感知设备的编号，/>为第/>个感知设备的距离IPv6信道的水平距离，/>为第/>个感知设备的距离IPv6信道的垂直距离，/>为圆周率，/>为第/>个感知设备的与IPv6信道的夹角。

本发明构建了一个传输容量需求计算公式，该公式中，通过动态地计算出重点水文要素数据集在给定信道功率和噪声下的最大传输速率，然后乘以传输时间得到的传输容量需求。这能够充分利用信道的带宽和信噪比，实现重点水文要素数据集的高速传输，缩短传输时间，提高传输效率。通过/>能够根据感知设备的位置和角度计算出与IPv6信道的信号衰减，然后求和并取极限得到的传输容量需求的补偿值。这能够根据感知设备的分布情况，动态地调整传输容量需求，避免信号过强或过弱，保证传输质量，提高传输可靠性。其中，/>表示第/>个感知设备的距离IPv6信道的直线距离，当知道第/>个感知设备的水平距离和垂直距离，通过这一项就可以计算出它的直线距离，这个距离与信号的衰减有关，距离越远，信号越弱。通过/>表示第/>个感知设备的与IPv6信道的夹角的正弦值，当知道第/>个感知设备的角度，通过这一项就可以计算出它的正弦值，这个正弦值与信号的衰减有关，正弦值越大，信号越强。表示所有感知设备的距离和角度的乘积的求和，当知道所有感知设备的位置和方向，就可以计算出它们与IPv6信道的信号衰减的总和，这个总和与传输容量需求的补偿值有关，总和越大，补偿值越大。该公式能够根据信道和感知设备的实时变化，动态地计算出重点水文要素数据集的传输容量需求，从而实现水利智慧交互的高效和高质。

优选地，步骤S245包括以下步骤：

步骤S2451：将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，从而获取比较结果数据；

具体地，例如，可以将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，得到比较结果数据。

步骤S2452：确定比较结果数据为信道传输总占用量数据小于或等于第一信道空闲总容量数据时，根据第一信道传输占用量数据、第二信道传输占用量数据、IPv6信道空闲容量数据、短报文信道空闲容量数据对水文要素数据集进行第一传输比例分配，从而获取第一分配比例数据；将第一分配比例数据作为水文数据传输方案；

具体地，例如，可以根据第一信道传输占用量数据、第二信道传输占用量数据、IPv6信道空闲容量数据和短报文信道空闲容量数据，进行第一传输比例的分配计算。这个比例表示将水文要素数据集按照一定比例分配到不同信道进行传输的方案。比如，如果第一分配比例数据为30%和70%，则可以将水文要素数据集的30%分配到IPv6信道，70%分配到短报文信道。

步骤S2453：确定比较结果数据为信道传输总占用量数据大于第一信道空闲总容量数据，且第一信道传输占用量数据小于第一信道空闲总容量数据时，对信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行相减，从而获取信道传输差量数据；

具体地，例如，可以假设信道传输总占用量数据为150 MB，第一信道空闲总容量数据为100MB，第一信道传输占用量数据70MB，对信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行相减，即信道传输差量数据为50MB。

步骤S2454：对第二信道传输占用量数据与信道传输差量数据进行相减，从而获取第三信道传输占用量数据；将普通水文要素数据集按照第三信道传输占用量数据与信道传输差量数据的比例进行水文数据集体量划分，从而获取第一批水文要素传输数据集以及第二批水文要素传输数据集；

具体地，例如，根据步骤S2453的实施例中可以假设第二信道传输占用量数据为80MB，由步骤S2453的实施例可以得到信道传输差量数据为50MB，对第二信道传输占用量数据与信道传输差量数据进行相减，得到第三信道传输占用量数据，即第三信道传输占用量数据为30MB，将普通水文要素数据集按照第三信道传输占用量数据与信道传输差量数据的比例进行水文数据集体量划分，即将普通水文要素数据集按照3：5进行数据集大小划分，即第一批水文要素传输数据集为普通水文要素数据集的，第二批水文要素传输数据集为普通水文要素数据集的/>。

步骤S2455：根据IPv6信道空闲容量数据、短报文信道空闲容量数据、第一信道传输占用量数据与第三信道传输占用量数据对重点水文要素数据集与第一批水文要素传输数据集进行第二传输比例分配，从而获取第二分配比例数据；

具体地，例如，由前例的步骤可以得知第一信道空闲总容量数据为100 MB，第一信道空闲总容量数据是IPv6信道空闲容量数据与短报文信道空闲容量数据相加得到的，可以假设IPv6信道空闲容量数据为30MB，短报文信道空闲容量数据70MB，第一信道传输占用量数据70MB，第三信道传输占用量数据为30MB，根据以上数据，可以将第一批水文要素传输数据集使用IPv6信道来传输，重点水文要素数据集使用短报文信道来传输，从而得到第二分配比例数据。

步骤S2456：对无线通信模块进行第一批水文数据传输监测，当第一批水文数据传输完成时，重新对无线通信模块中的无线IPv6通信链路与北斗三号短报文通信链路进行信道空闲容量监测，从而获取第二信道空闲总容量数据；根据第三北斗三短报文通信链路以及第二信道空闲总容量数据对第二批水文要素传输数据集进行第三传输比例分配，从而获取第三分配比例数据；将第二分配比例数据与第三分配比例数据作为水文数据传输方案；

具体地，例如，监测第一批水文数据传输完成后的信道空闲容量，并根据第三北斗三短报文通信链路以及第二信道空闲总容量数据对第二批水文要素传输数据集进行第三传输比例分配，第三传输比例分配方式与步骤S2451至步骤S2455类似，从而得到第三分配比例数据。

本发明通过将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，可以评估当前传输资源的占用情况与可用资源的空闲容量之间的关系。这有助于确定传输资源的利用程度和可用性，并为后续的传输方案规划提供依据。根据比较结果数据为信道传输总占用量数据小于或等于第一信道空闲总容量数据时，利用第一信道传输占用量数据、第二信道传输占用量数据、IPv6信道空闲容量数据和短报文信道空闲容量数据，对水文要素数据集进行第一传输比例分配。这样可以根据实际传输资源的占用情况和可用资源的空闲容量，合理分配传输比例，确保水文要素数据的有效传输和处理。通过进行第一传输比例分配，可以优化传输资源的利用，最大化传输效率。将不同信道的传输占用量和空闲容量纳入考虑，确保数据传输的稳定性和可靠性，提高水文要素数据的传输速度和准确性。通过计算信道传输差量数据，可以确定传输资源的不足情况。这有助于计算水文要素数据集在传输过程中的数据集的大小。通过对第二信道传输占用量数据与信道传输差量数据进行相减，可以获取第三信道传输占用量数据。这个数据表示第三信道在当前传输资源不足的情况下的传输利用情况，有助于进一步评估传输资源的分配需求和优化方案。将普通水文要素数据集按照第三信道传输占用量数据与信道传输差量数据的比例进行划分，可以得到第一批水文要素传输数据集和第二批水文要素传输数据集。这样的划分方案可以根据实际的传输占用情况，将水文要素数据集合理地分批传输，以便更有效地利用传输资源和提高数据传输的效率。根据IPv6信道空闲容量数据、短报文信道空闲容量数据、第一信道传输占用量数据与第三信道传输占用量数据，对重点水文要素数据集与第一批水文要素传输数据集进行第二传输比例分配。这样可以根据实际的信道空闲容量和传输占用情况，合理分配传输比例，确保重点水文要素数据和第一批水文要素数据的有效传输和处理。在对第一批水文数据传输完成后，对无线通信模块中的无线IPv6通信链路和北斗三号短报文通信链路进行信道空闲容量监测，以获取第二信道空闲总容量数据。根据第三北斗三短报文通信链路和第二信道空闲总容量数据，对第二批水文要素传输数据集进行第三传输比例分配，从而获取第三分配比例数据。这样可以根据实际的信道空闲容量和传输需求，制定合理的传输比例，确保第二批水文要素数据的有效传输。综上所述，本发明可以实现对水文要素数据的有效传输和资源利用，提高水文数据的处理效率和质量。

优选地，步骤S4包括以下步骤：

步骤S41：基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；

具体地，例如，可以基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台提供一个多模融合技术的即时通讯解决方案，建立多模融合即时消息服务。多模融合即时消息服务具有多个连接渠道的能力，通过接收不同渠道的客户端连接，并根据连接中的字符与各对应的协议报文头进行匹配，识别连接渠道客户端所使用的协议，并解析报文数据。通过统一的协议与业务系统进行通讯，并将解析出的数据传递给业务系统进行处理，同时将业务系统返回的结果推送给各渠道的客户端。多模融合即时消息服务可实现与业务系统的统一通讯，且具备可扩展性，可以轻松支持新增的渠道客户端协议。多模融合即时消息服务通过心跳检测模块定时向渠道客户端和业务系统发送心跳包以检测其存活状态。心跳检测模块监测连接链路的稳定性，及时发现链路故障并进行处理，保障通信的连续性和可靠性。

步骤S42：对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；

具体地，例如，预设的客户端请求渠道有通过HTTP协议的Web接口、通过UDP协议的数据报文、通过MQTT协议的发布/订阅消息队列等，例如，如果有一个使用HTTP协议的Web接口，可以通过监听HTTP请求，提取请求的URL、请求参数、请求方法等信息作为客户端请求数据。对于UDP协议的数据报文，可以监听指定的UDP端口，接收数据报文，并提取其中的有效信息作为客户端请求数据。对于MQTT协议的发布/订阅消息队列，可以订阅指定的主题（Topic），接收客户端发布的消息，并提取其中的有效信息作为客户端请求数据。

步骤S43：利用多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架对客户端请求数据进行通信协议识别，从而获取通信协议数据；

具体地，例如，多模融合即时消息服务在启动时调用多模融合框架进行初始化。多模融合框架读取配置文件，并监听配置文件配置的网络端口，再通过EPOLL事件驱动机制实现与渠道客户端及业务系统的网络通讯。同时初始化一个哈希表，用于协议解码器和协议编码器的注册，以便识别出协议后可以快速查找到解码器和编码器并对网络报文进行编码和解码，编解码器需一一对应，一个解码器只对应且必须对应一个编码器。例如，对于HTTP请求数据，可以通过检查请求的特征（如请求方法、URL路径等）来判断是否符合HTTP协议。对于UDP数据报文，可以通过检查报文头部的格式和标识符来判断是否符合UDP协议。对于MQTT消息，可以通过检查消息的固定报头和可变报头来判断是否符合MQTT协议。通过多模融合框架的协议解码器，可以对客户端请求数据进行通信协议识别，并获取相应的通信协议数据。

步骤S44：根据通信协议数据利用多模融合即时消息服务模块中的解码器对客户端请求数据进行请求报文解析，从而获取客户端请求报文数据；

具体地，例如，根据步骤S43的实施例，可以利用通信协议对应的解码器对客户端请求数据进行请求报文解析，从而得到客户端请求报文数据；

步骤S45：利用多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架将客户端请求报文数据传输至预设的水文业务平台进行业务处理，从而获取客户端推送数据。

具体地，例如，根据步骤S43的实施例，多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架读取配置文件，并监听配置文件配置的网络端口，再通过EPOLL事件驱动机制实现与渠道客户端及业务系统的网络通讯。根据所述建立的网络通讯可以将客户端请求报文数据传输至预设的水文业务平台并接收业务平台返回的数据，从而得到客户端推送数据。

本发明通过基于多信道水利智慧网络和预设的水文业务平台，构建多模融合即时消息服务模块，可以提供多种通信方式的支持，例如文本消息、图片、音频等。这样可以满足不同客户端的通信需求，提供灵活多样的数据传输方式，提高用户体验和数据交互的便捷性。心跳检测模块用于监测客户端与服务端之间的连接状态。通过定期发送心跳信号并接收心跳响应，可以实时检测客户端的在线状态，确保通信的稳定性和可靠性。这有助于及时发现连接异常和故障，并采取相应的措施进行处理，提高系统的可用性和可靠性。对预设的客户端请求渠道进行提取，可以获取客户端发送的请求数据。这样可以及时捕获客户端的请求信息，为后续的处理提供数据基础，确保客户端请求的准确性和完整性。利用多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架对客户端请求数据进行通信协议识别，可以确定客户端使用的通信协议。这样可以根据具体的通信协议，进行后续的数据解析和处理，确保数据的正确解析和有效利用。利用多模融合即时消息服务模块中的解码器对客户端请求数据进行解析，可以将请求报文数据从原始的二进制或其他格式转换为可读性高的数据结构。这样可以提取出请求报文中的关键信息，例如请求类型、参数、目标数据等，为后续的业务处理提供准确的数据基础。将客户端请求报文数据传输至预设的水文业务平台进行业务处理，可以实现客户端请求的响应和数据处理。通过将客户端的请求数据传输至业务平台，可以实现数据解析、处理、存储等一系列业务操作，并生成相应的处理结果或推送数据给客户端。

优选地，步骤S5包括以下步骤：

步骤S51：通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；

具体地，例如，可以使用一个基于HTTP协议的API接口作为客户端请求渠道。当收到客户端的请求时，可以根据请求的内容进行数据处理，并将处理结果返回给客户端。

步骤S52：利用心跳检测模块中的检测程序按预设周期向预设的水文业务平台和客户端请求渠道的网络接口发送TCP心跳检测分组，并对返回确认信号进行监听，当在预设的时延内监听到返回确认信号时，心跳检测模块对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行状态良好记录；

具体地，例如，心跳检测模块启动，按照预设的周期（例如10秒）执行心跳检测。心跳检测模块向预设的水文业务平台和客户端请求渠道的网络接口发送一个TCP心跳检测分组。心跳检测模块开始监听返回确认信号，等待预设的时延（例如5秒）。如果在时延内监听到返回确认信号，表示链路状态良好，模块将记录链路状态为良好。

步骤S53：当在预设的时延内没有监听到返回确认信号时，心跳检测模块对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行连接断开记录；

具体地，例如，当心跳检测模块在预设的时延内没有监听到返回确认信号时，模块判定链路连接出现问题。模块将记录链路连接断开的信息，可以将该信息输出到日志文件或通过其他方式进行记录。

步骤S54：利用心跳检测模块中的联动程序对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行断链原因判断，从而获取断链原因数据；

具体地，例如，当心跳检测模块在预设的时延内没有监听到返回确认信号时，模块判定链路连接出现问题。联动程序根据链路断链的特征和网络通信状态进行判断，确定断链原因。断链原因可以是网络超时、连接拒绝、数据包丢失等。联动程序将获取的断链原因数据保存或传递给后续处理步骤，以便进行进一步操作。

步骤S55：当断链原因数据为客户端请求渠道异常数据时，对客户端请求渠道的网络管理端进行重连指令发送；

具体地，例如，接收到断链原因数据后，该数据为客户端请求渠道异常数据时，联动程序触发重连操作。联动程序向客户端请求渠道的网络管理端发送重连指令。网络管理端接收到重连指令后，尝试重新建立与客户端请求渠道的连接。如果连接成功，联动程序将链路状态更新为连接恢复；如果连接失败，联动程序可以记录失败信息或触发其他相应的处理机制。

步骤S56：当断链原因数据为水文业务平台接口故障数据时，利用心跳检测模块中的联动程序向预设的业务平台网络管理模块发送故障报警信息。

具体地，例如，接收到断链原因数据后，该数据为水文业务平台接口故障数据时，联动程序触发故障报警操作。联动程序将故障报警信息发送给预设的业务平台网络管理模块。网络管理模块接收到故障报警信息后，可以进行相应的故障处理措施，例如通知维护人员、尝试重新启动接口服务等。故障处理完成后，联动程序可以更新链路状态为连接恢复或进行其他必要的操作。

本发明通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回给相应的客户端。这样可以实现客户端与服务端之间的双向数据交互，确保客户端的请求得到及时响应和处理结果的返回。提供高效的数据传输和交互，增强用户体验和满足业务需求。通过利用心跳检测模块中的检测程序按预设周期向预设的水文业务平台和客户端请求渠道的网络接口发送TCP心跳检测分组，并对返回确认信号进行监听。通过发送心跳检测分组并监听返回确认信号，可以实时监测预设的水文业务平台和客户端请求渠道的网络连接状态。记录连接状态有助于及时发现连接异常和故障，提高系统的稳定性和可靠性。当在预设的时延内没有监听到返回确认信号时，心跳检测模块对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行连接断开记录。通过记录连接断开的情况，可以提供故障诊断和问题排查的依据。这样可以及时发现连接中断的情况，为后续的处理提供准确的故障信息。通过利用心跳检测模块中的联动程序对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行断链原因判断，从而获取断链原因数据。通过判断断链的原因，可以确定连接中断的具体原因，例如网络故障、设备故障等。这有助于快速定位问题，采取相应的措施进行修复和恢复连接，提高系统的可用性和稳定性。当断链原因数据为客户端请求渠道异常数据时，对客户端请求渠道的网络管理端发送重连指令。通过发送重连指令，可以触发客户端请求渠道进行重新连接，恢复与服务端的通信。这样可以解决客户端请求渠道异常导致的连接中断问题，确保客户端的正常访问和数据交互。当断链原因数据为水文业务平台接口故障数据时，利用心跳检测模块中的联动程序向预设的业务平台网络管理模块发送故障报警信息。通过发送故障报警信息，可以及时通知业务平台的网络管理人员，提醒其注意接口故障并采取相应的维修措施。这样可以加速故障处理过程，减少故障对业务运行的影响，提高系统的可靠性和稳定性。

优选地，本发明还提供了一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统，用于执行如上所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，该基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统包括：

多信道水利智慧网络构建模块，用于基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

水文要素数据采集模块，用于利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

水文数据上传模块，用于将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

业务平台-客户端交互模块，用于基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

通信链路管理模块，用于通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。

本发明通过对智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，实现了基于IPv6网络的通信设备的兼容性，提高了网络的互通性和扩展性。构建多信道水利智慧网络，增加了网络的容量和可靠性，提供了多个通信信道以支持大量水文要素数据的采集和传输，提高了数据采集的效率和准确性。通过利用感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，实现了对水文要素的实时监测和采集。通过无线通信模块将采集到的水文要素数据传输至预设的数据接收平台，实现了数据的远程传输和集中管理。通过将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，实现了数据的集成和共享。提供了业务水文要素数据集，为水文业务平台的分析、处理和决策提供了准确的数据基础。构建了多模融合即时消息服务模块，实现了多信道水利智慧网络与水文业务平台之间的即时通信，提高了信息传递的实时性和准确性。通过心跳检测模块对通信链路进行监测，及时发现链路故障，提供了链路状态的实时监控和管理。通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回给相应的客户端，实现了客户端请求的响应和数据交互。心跳检测模块定时对通信链路进行存活检测，提供了链路的稳定性和可靠性保障。根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警，及时处理链路故障，确保通信的连续性和可用性。本系统基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统的引入，提供了新的通信方式，克服了传统通信方式的脆弱性和单一性。多信道水利智慧网络的构建，增加了通信信道的数量，提高了系统的容量和可靠性，降低了单一信道拥堵和通信基站破坏的风险。有效地克服了传统智慧水利监测感知体系通信方式的脆弱性，保证了监测数据信息在自然灾害和突发事件发生时的有效、可靠传输，提高了水利监测体系的稳定性和可持续运行能力。

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，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在申请文件的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

步骤S2：利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；

步骤S22：对无线通信模块中的无线IPv6通信链路进行实时信道空闲容量监测，从而获取IPv6信道空闲容量数据；

步骤S23：对无线通信模块中的北斗三号短报文通信链路进行实时信道空闲容量监测，从而获取短报文信道空闲容量数据；

步骤S24：根据IPv6信道空闲容量数据以及短报文信道空闲容量数据对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划，从而获取水文数据传输方案；步骤S24具体包括以下步骤：

步骤S241：获取重点感知设备标识数据集，其中重点感知设备标识数据集包括若干个重点的感知设备的标识数据；

步骤S242：根据重点感知设备标识数据集对水文要素数据集进行传输优先级划分，从而获取重点水文要素数据集以及普通水文要素数据集；

步骤S243：对重点水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，从而获取第一信道传输占用量数据；对普通水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，从而获取第二信道传输占用量数据；对第一信道传输占用量数据与第二信道传输占用量数据进行相加，从而获取信道传输总占用量数据；其中，步骤S243中通过传输容量需求计算公式对重点水文要素数据集进行信道传输容量需求计算，其中，传输容量需求计算公式如下所示：

；

式中，为传输容量需求，/>为传输时间，/>为重点水文要素数据集的传输过程中的时刻，为重点水文要素数据集的数据量，/>为信道的平均功率，/>为信道的噪声功率谱密度，/>为感知设备的总数，/>为感知设备的编号，/>为第/>个感知设备的距离IPv6信道的水平距离，/>为第/>个感知设备的距离IPv6信道的垂直距离，/>为圆周率，/>为第/>个感知设备的与IPv6信道的夹角；

步骤S244：对IPv6信道空闲容量数据与短报文信道空闲容量数据进行相加，从而获取第一信道空闲总容量数据；

步骤S245：将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，从而获取比较结果数据；根据比较结果数据对水文要素数据集进行水文数据传输方案规划，从而获取水文数据传输方案；

步骤S25：根据水文数据传输方案利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

步骤S3：将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

步骤S4：基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

步骤S5：通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。

2.根据权利要求1所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

步骤S11：基于IPv4的通信设备将原智慧水利监测感知站点中的G8100模组替换为ML307A模组，并对ML307A模组的接口进行IPv6接口定义，从而获取IPv6协议数据；利用IPv6协议数据对ML307A模组的接口进行地址自动配置和路由选择；将升级后的ML307A模组应用到原智慧水利监测感知站点的通信链路中，从而获取无线IPv6通信链路；

步骤S12：根据第一北斗通讯终端、第二北斗通讯终端以及第三北斗通讯终端以及若干个感知设备进行北斗三号短报文通信链路构建，从而获取北斗三号短报文通信链路；

步骤S13：根据无线IPv6通信链路以及北斗三号短报文通信链路进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块。

3.根据权利要求2所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，步骤S12包括以下步骤：

步骤S121：对若干个感知设备进行位置数据采集，从而获取感知设备位置数据；

步骤S122：根据感知设备位置数据进行北斗通信边缘计算网关布置规划，从而获取网关布置参数；

步骤S123：根据网关布置参数通过RS-485通信标准将第一北斗通讯终端、第二北斗通讯终端以及第三北斗通讯终端与若干个感知设备进行串口通信连接，从而获取北斗三号短报文通信链路。

4.根据权利要求1所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，步骤S245包括以下步骤：

步骤S2451：将信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行比较，从而获取比较结果数据；

步骤S2452：确定比较结果数据为信道传输总占用量数据小于或等于第一信道空闲总容量数据时，根据第一信道传输占用量数据、第二信道传输占用量数据、IPv6信道空闲容量数据、短报文信道空闲容量数据对水文要素数据集进行第一传输比例分配，从而获取第一分配比例数据；将第一分配比例数据作为水文数据传输方案；

步骤S2453：确定比较结果数据为信道传输总占用量数据大于第一信道空闲总容量数据，且第一信道传输占用量数据小于第一信道空闲总容量数据时，对信道传输总占用量数据与第一信道空闲总容量数据进行相减，从而获取信道传输差量数据；

步骤S2454：对第二信道传输占用量数据与信道传输差量数据进行相减，从而获取第三信道传输占用量数据；将普通水文要素数据集按照第三信道传输占用量数据与信道传输差量数据的比例进行水文数据集体量划分，从而获取第一批水文要素传输数据集以及第二批水文要素传输数据集；

步骤S2455：根据IPv6信道空闲容量数据、短报文信道空闲容量数据、第一信道传输占用量数据与第三信道传输占用量数据对重点水文要素数据集与第一批水文要素传输数据集进行第二传输比例分配，从而获取第二分配比例数据；

步骤S2456：对无线通信模块进行第一批水文数据传输监测，当第一批水文数据传输完成时，重新对无线通信模块中的无线IPv6通信链路与北斗三号短报文通信链路进行信道空闲容量监测，从而获取第二信道空闲总容量数据；根据第三北斗三短报文通信链路以及第二信道空闲总容量数据对第二批水文要素传输数据集进行第三传输比例分配，从而获取第三分配比例数据；将第二分配比例数据与第三分配比例数据作为水文数据传输方案。

5.根据权利要求1所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：

步骤S41：基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；

步骤S42：对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；

步骤S43：利用多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架对客户端请求数据进行通信协议识别，从而获取通信协议数据；

步骤S44：根据通信协议数据利用多模融合即时消息服务模块中的解码器对客户端请求数据进行请求报文解析，从而获取客户端请求报文数据；

步骤S45：利用多模融合即时消息服务模块中的多模融合框架将客户端请求报文数据传输至预设的水文业务平台进行业务处理，从而获取客户端推送数据。

6.根据权利要求1所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：

步骤S51：通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；

步骤S52：利用心跳检测模块中的检测程序按预设周期向预设的水文业务平台和客户端请求渠道的网络接口发送TCP心跳检测分组，并对返回确认信号进行监听，当在预设的时延内监听到返回确认信号时，心跳检测模块对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行状态良好记录；

步骤S53：当在预设的时延内没有监听到返回确认信号时，心跳检测模块对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行连接断开记录；

步骤S54：利用心跳检测模块中的联动程序对预设的水文业务平台和客户端请求渠道的链路进行断链原因判断，从而获取断链原因数据；

步骤S55：当断链原因数据为客户端请求渠道异常数据时，对客户端请求渠道的网络管理端进行重连指令发送；

步骤S56：当断链原因数据为水文业务平台接口故障数据时，利用心跳检测模块中的联动程序向预设的业务平台网络管理模块发送故障报警信息。

7.一种基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网方法，该基于IPv6网络及北斗三号的多信道水利智慧交互前端联网系统包括：

多信道水利智慧网络构建模块，用于基于IPv4的通信设备对原智慧水利监测感知站点进行IPv6升级改造，并根据升级后的智慧水利监测感知站点进行多信道水利智慧网络构建，从而获取多信道水利智慧网络，其中多信道水利智慧网络包括水文数据采集模块以及无线通信模块；

水文要素数据采集模块，用于利用水文数据采集模块中的感知设备对目标水域进行水文要素数据采集，从而获取水文要素数据集；利用无线通信模块将水文要素数据集传输至预设的数据接收平台，从而获取平台水文要素数据集；

水文数据上传模块，用于将平台水文要素数据集上传至预设的水文业务平台，从而获取业务水文要素数据集；

业务平台-客户端交互模块，用于基于多信道水利智慧网络以及预设的水文业务平台构建多模融合即时消息服务模块以及心跳检测模块；对预设的客户端请求渠道进行客户端请求提取，从而获取客户端请求数据；根据客户端请求数据通过多模融合即时消息服务模块生成客户端推送数据；

通信链路管理模块，用于通过预设的客户端请求渠道将客户端推送数据返回相应的客户端；利用心跳检测模块定时对预设的水文业务平台与预设的客户端请求渠道之间的通信链路进行存活检测，从而获取心跳检测结果数据；根据心跳检测结果数据对通信链路进行重连或报警。