CN204425399U - 一种基于云计算的水文气象业务系统 - Google Patents

Abstract

一种基于云计算的水文气象业务系统，包括水文气象观测终端、预处理平台、云计算平台以及通过网络与云计算平台连接的终端设备。水文气象观测终端设有传感器，所述传感器通过信号调理电路、信号采集板与单片机连接，单片机与所述预处理平台通信连接；所述预处理平台包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的信号输入装置、信号输出装置、数据存储单元，所述中央处理器通过网络与云计算平台通信连接；所述云计算平台包括云计算数据处理单元、数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器，所述数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器分别与云计算数据处理单元连接。本实用新型利用云技术，使水文气象信息得到更广泛范围内的用户共享。

Description

一种基于云计算的水文气象业务系统

技术领域

本实用新型属涉及水文气象学和通信技术领域，具体为一种基于云计算的水文气象业务系统。

背景技术

云计算是近几年内迅速发展起来的综合运用分布式处理、并行处理、虚拟化等技术的网络应用技术，它的主要特点是可以将分布在不同地理位置的众多服务器组合成逻辑上统一的“云端”，把用户的运算和存储任务放到云端，而用户无需知道运算和存储发生的具体位置。

云计算水文气象业务能起到气候系统信息整合和无缝隙共享的作用，为进行气候系统和气候变化与可持续发展研究的各方提供帮助。目前水文气象信息系统的作用定位为“数据中心”，为其它行业用户提供实时观测数据和历史统计数据。对广大行业用户特别是非水文气象行业用户来说，它们需要的除了原始的探测数据外，更多的是加工处理过的水文气象信息。为进一步满足需要，提高服务水平，应该考虑如何提供更高级的水文气象信息服务形式。为了解决以上问题，基于云计算的思想，建立云计算水文气象业务系统，实现专业部门之间综合信息的规范化共享，改造和集成现有数据库，通过云计算平台开发丰富气象服务的内容和气象服务产品。

实用新型内容

本实用新型的技术目的是在现有技术基础上，开发一种基于云计算的水文气象业务系统，使用户能够更方便、快捷的查询到需要的水文气象信息。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，包括水文气象观测终端、预处理平台、云计算平台以及通过网络与云计算平台连接的终端设备；

所述水文气象观测终端设有采集水文气象信息的传感器、信号调理电路、数据采集电路、单片机以及通信单元，所述传感器的输出端与信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端通过信号采集板与单片机连接，所述单片机通过通信单元与所述预处理平台通信连接；

所述预处理平台包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的信号输入装置、信号输出装置、数据存储单元、通信接口、网络通信服务器，所述中央处理器通过网络与云计算平台通信连接；

所述云计算平台包括云计算数据处理单元、数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器、网络通信服务器，所述数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器分别与云计算数据处理单元连接。

进一步的技术方案还包括：

所述传感器为温湿度传感器、气压传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器、能见度传感器、潮位传感器以及盐度传感器中的一种或多种。

所述水文气象观测终端上设有RFID识读器，用于识别管理者身份，保障数据传输安全性。

所述终端设备设有警报装置，所述警报装置与终端设备的处理器连接。

所述云计算平台还包括地理信息系统(GIS)服务器，所述地理信息系统服务器与所述云计算数据处理单元连接。使各个地区发生的水文气象事件通过GIS系统进行可视化成图和分析，便于监测。

所述水文气象观测终端设有摄像头，所述摄像头与单片机连接，必要时， 启动摄像头可方便观测水文气象终端周围的环境。

所述水文气象观测终端包括水面观测终端，所述水面观测终端设有GPS或北斗定位系统，所述GPS或北斗定位系统与所述单片机连接，水面观测终端底部设有浮体，使其可漂浮在水面上。所述浮体可通过锚链固定在河床或海床上。或者将所述水面观测终端设置为可移动，在其浮体底部设置螺旋桨，所述螺旋桨通过伸缩杆悬吊在浮体下方，控制伸缩杆的驱动机构与驱动螺旋桨的电机分别与单片机连接。可移动的水面观测终端可通过遥控的方式或远程通信的方式控制其整体移动，一般适用于湖泊等较平静的水面。采用遥控器控制的方式时，所述水面观测终端上设有遥控设备的接收端，所述接收端与所述单片机连接。

本实用新型利用云计算的数据处理技术对水文气象数据实现实时、无缝的远程控制和管理，使数据传输、运算分析效率大大提高，用户通过云终端等可随时获取需要的水文气象信息,便于在更广的范围内实现数据共享，降低用户成本。同时，在终端与云平台之间增设对数量众多观测终端所发送的海量数据进行质量控制的预处理平台，保证了云平台共享信息的可靠度。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构示意图；

图2为水文气象终端的模块结构示意图；

图3为预处理平台的模块结构示意图。

具体实施方式

为了进一步阐明本实用新型的技术方案和技术目的，下面结合具体实施例与附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1至图3所示，一种基于云计算的水文气象业务系统，包括以下组成 部分：

1)水文气象观测终端；

所述水文气象观测终端设有摄像头、多个传感器以及电路系统，所述传感器包括温湿度传感器、气压传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器、能见度传感器、潮位传感器以及盐度传感器中的一种或多种。所述电路系统包括信号调理电路、数据采集电路、单片机和通信单元，所述单片机上配置有实时时钟芯片以及大容量非易失性存储芯片。

所述传感器的输出端与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路将传感器信号滤波放大后完成模数转换，并通过信号采集板与单片机信号输出端连接，所述单片机通过通信单元与所述预处理平台通信连接，进行原始采集数据的上传。传感器与信号调理电路采用屏蔽电缆连接，以减少干扰。所述摄像头与单片机连接。

上述的各种传感器在水面环境上工作时，水面观测终端上还设有GPS或北斗定位系统，所述GPS或北斗定位系统与所述单片机连接，水面观测终端底部设有浮体。所述浮体通过锚链固定，如设置为可移动水面观测终端，可在浮体底部设置螺旋桨，并将所述螺旋桨通过伸缩杆悬吊在浮体下方，控制伸缩杆的驱动机构与驱动螺旋桨的电机分别与单片机连接。

如操作者采用遥控器控制所述水面观测终端的方式，可根据水面或水底的情况控制螺旋桨所处的高度，避免螺旋桨被水草缠绕或发生碰撞。

2)预处理平台； 

所述预处理平台包括中央处理器以及分别与中央处理器(CPU)连接的信号输入装置、信号输出装置、数据存储单元、用户通信接口(如USB等)、网络通 信服务器等，所述中央处理器与云计算平台通信连接。所述信号输出装置包括显示器、报警装置等。

由于气候环境的复杂性以及意外事件的不可预料性，且会有在无人监管的条件下进行工作的水文气象观测终端，所以观测终端采集的大量数据中不可避免会存在因终端内部或外部情况所造成的无效或无用数据、错误数据等，这些数据并不需要在云平台中进行分析计算，占用网络资源，故可在一个区域中设置一个预处理平台，该区域内的水文气象观测终端与预处理平台连接，在平台中预先设置好筛选条件或检测流程，即可通过CPU将这些无需共享的数据单独存储或删减，并不上传互联网，该预处理平台一般可在水文气象站中设置。

运行时，水文气象观测终端与预处理平台通信连接，自动或按照预处理平台的指令将数据上传至平台的中央处理器，中央处理器接收到数据后可经过量程转换、审核、分析、判断后进行统计、存储，出现数据异常或系统故障时发出报警信号，并定时在本地服务器上进行数据归档和制作报表操作等。预处理平台设置还可用于对观测终端通讯状态、传感器以及采集板工作状态进行监控。监测到故障时，预处理平台发出报警，提醒处理，从而保证系统稳定运行。

一种预处理平台工作流程如下：

水文气象观测终端按照预处理平台的指令将采集的观测值数据发送给平台，平台的中央处理器接收数据包后首先进行校验，如校验正确，则解析数据包，如校验错误，则发送信号给水文气象观测终端，控制采集板重新采集数据。预处理平台的中央处理器接收数据包的同时检查通信状态，数据包解析后检查信号电压，检查观测值数据是否异常等，以上检查步骤如发生异常，中央处理器均发出报警信号。观测值数据经检查后，有效数据被统计记录生成报文上传 云计算平台，而无效数据则用于单独分析。

管理者通过用户通信接口，可将这些数据拷贝单独分析。所述水文气象观测终端上设有RFID识读器，配合设置了射频标签的工作牌使用，用于识别管理者身份。

3)云计算平台； 

所述云计算平台包括云计算数据处理单元和分别与云计算数据处理单元连接的数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器、地理信息系统服务器和网络通信服务器等。

所述预处理平台将有效数据传输至云计算平台后存储在数据存储单元中，通过云计算数据处理单元完成处理和分析，完成处理和分析后的数据被存入水文气象参数历史信息数据库服务器中，同时也可被传输给地理信息系统服务器，通过GIS电子地图等可视化技术，实时显示各区域的水文气象状况。

4)终端设备； 

所述终端设备可以为手机、电脑等可访问互联网的传统终端，或者是现有的一些云终端、云手机等新型终端。

所述终端设备设有输入装置和显示装置，优选采用触摸屏。所述终端设备上可进一步配置警报装置，所述警报装置与终端设备的处理器连接，当终端设备接收到超出设定的水文气象信息时，可发出警报。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。本实用新型要求保护范围由 所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，包括水文气象观测终端、预处理平台、云计算平台以及通过网络与云计算平台连接的终端设备；

所述水文气象观测终端设有采集水文气象信息的传感器、信号调理电路、数据采集电路、单片机以及通信单元，所述传感器的输出端与信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端通过信号采集板与单片机连接，所述单片机通过通信单元与所述预处理平台通信连接；

所述预处理平台包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的信号输入装置、信号输出装置、数据存储单元、通信接口、网络通信服务器，所述中央处理器通过网络与云计算平台通信连接；

所述云计算平台包括云计算数据处理单元、数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器以及网络通信服务器，所述数据存储单元、水文气象参数历史信息数据库服务器分别与云计算数据处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述传感器为温湿度传感器、气压传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器、能见度传感器、潮位传感器以及盐度传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水文气象观测终端设有RFID识读器。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述终端设备设有警报装置，所述警报装置与终端设备的处理器连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述云计算平台还包括地理信息系统服务器，所述地理信息系统服务器与所述云计算数据处理单元连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水文气象观测终端设有摄像头，所述摄像头与单片机连接。

7.根据权利要求1-6中任一权项所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水文气象观测终端包括水面观测终端，所述水面观测终端设有GPS或北斗定位系统，所述GPS或北斗定位系统与所述单片机连接，水面观测终端底部设有浮体。

8.根据权利要求7所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水面观测终端底部的浮体通过锚链固定。

9.根据权利要求7所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水面观测终端的浮体底部设有螺旋桨，所述螺旋桨通过伸缩杆悬吊在浮体下方，控制伸缩杆的驱动机构与驱动螺旋桨的电机分别与单片机连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于云计算的水文气象业务系统，其特征在于，所述水面观测终端设有遥控设备接收端，所述接收端与所述单片机连接。