CN209070377U - 一种基于mqtt协议的生态下泄流量在线监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，包括：智能采集终端和云服务器；所述智能采集终端包括：采集终端，用于采集水电站生态下泄时的水流流速和水流的液位信息；处理器，与所述采集终端连接；通讯模块，与所述处理器连接，所述通讯模块采用MQTT协议；供电模块，与所述采集终端、处理器和通讯模块连接，用于为所述采集终端、处理器和通讯模块供电；所述云服务器与所述通讯模块通讯连接；本基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，可实时监测水电站的下泄流量，为保证下游及上游河道的生态流量提供监测依据。

Description

一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域，特别涉及一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统。

背景技术

目前，我国水电开发近十几年来一直呈加速度发展,已建、在建电站装机容量居世界首位，2015年水电总装机容量将达2.9亿千瓦，2020年将达4.2亿千瓦。水电开发对优化我国能源结构、促进经济发展起到了重要作用，但对河流生态环境的不利影响也日益凸显。其中，电站蓄水和运行使坝下河段减脱水引发的环境问题十分突出，水电工程中引水式开发、混合式开发，以及堤坝式开发水库初期蓄水期和参与系统调峰的电站，会造成闸坝至厂房河段或坝址下游河段减水甚至断流，使河段水环境容量降低从而影响水质，使水生生态系统遭受破坏，并影响到鱼类资源。水位降低和水面积减少还会导致河谷及河岸植被退化，对河段工农业取水、航运、景观产生不利影响。因此必须下泄一定的生态流量及采取相应的生态流量泄放保障措施，从而减缓不利影响。

根据《水利部关于开展绿色小水电站创建工作的通知(水电[2017]220号)》，发展小水电科学发展，就有必要对生态下泄流量进行管理。但由于小水电现场工况环境差异明显，为了能够更好的水资源利用与生态环境直接的关系，有必要采取实时监控系统。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，可实时监测水电站的下泄流量，为保证下游及上游河道的生态流量提供监测依据。

本实用新型提供一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，包括：智能采集终端和云服务器；

所述智能采集终端包括：

采集终端，用于采集水电站生态下泄时的水流流速和水流的液位信息；

处理器，与所述采集终端连接；

通讯模块，与所述处理器连接，所述通讯模块采用MQTT协议；

供电模块，与所述采集终端、处理器和通讯模块连接，用于为所述采集终端、处理器和通讯模块供电；

所述云服务器与所述通讯模块通讯连接；

所述处理器将所述采集终端采集的水流流速和水流的液位信息通过通讯模块发送到云服务器。

在一个实施例中，采集终端设置在电站泄水口设立智能采集终端，或者在电站下游附近的河道断面。

在一个实施例中，采集终端包括：超声波液位计、多普勒流速计、温度计、湿度计和工业照相机中一种或多种结合。

在一个实施例中，监控系统还包括：监控终端，

所述监控终端包括：

触摸屏；

网关设备，与触摸屏和云服务连接。

在一个实施例中，监控系统还包括报警模块，所述报警模块与所述云服务通讯连接。

在一个实施例中，监控系统还包括移动终端，所述移动终端与所述服务器通讯连接；

所述移动终端包括手机、笔记本电脑中一种或多种结合。

在一个实施例中，供电模块包括：太阳能供电模块、市电其中一种或多种结合。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统的示意图；

图2为本实用新型实施例中又一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统的示意图；

图3为本实用新型实施例中一种由多个本基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统组成的监控网络的示意图；

图4为本实用新型实施例中一种报警判断条件图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，如图1所示，包括：智能采集终端1和云服务器2；

所述智能采集终端1包括：

采集终端11，用于采集水电站生态下泄时的水流流速和水流的液位信息；

处理器12，与所述采集终端11连接；

通讯模块13，与所述处理器12连接，所述通讯模块13采用MQTT协议；

供电模块14，与所述采集终端11、处理器12和通讯模块13连接，用于为所述采集终端11、处理器12和通讯模块13供电；

所述云服务器2与所述通讯模块13通讯连接；

所述处理器12将所述采集终端11采集的水流流速和水流的液位信息通过通讯模块13发送到云服务器2，云服务器2根据水流流速和水流液位信息计算出流量数据；形成流量变化曲线。

上述基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统的工作原理及有益效果为：

采集终端采集多种数据，主要使用高精度的超声波液位计和多普勒流速计使得生态流量的测量精度得到保证，包括流速、液位，此外还将仪器的温度、电池充电电流、充电电源、输出电流、输出电源等信息与云服务器进行通信，按照MQTT通信协议将以上数据发送到云服务器中。

云服务器可以利用现有的分析手段对以上数据进行分析，例如获得流量变化曲线等，为河道的生态流量提供监测依据。

在一个实施例中，采集终端设置在电站泄水口设立智能采集终端，或者在电站下游附近的河道断面。

例如：在引水渠的生态流量排放口水流平缓且有规则截面的地方安装一多普勒流速计测量水流速度；在水面上方安装一超声波液位计测量液位高度，将所测得的数值进行运算得出水流截面。

该测量法对现场工况要求较高，需要在上游靠近坝体的地方有规则截面的明渠，还要保证修建的明渠水流均匀平缓。

如果生态流量在标准管道中，能够保证稳定的流量截面，则可以采用管路流速仪，测定流速后，再乘以流体截面换算成流量。

如果生态流量排放口水流湍急、空间狭窄、渠道不规则造成测量难度极大，可采用差法测量，即下泄生态流量等于渠总流量减去发电流量及其他流量。该发放可在引水渠生态流量排放口上游安装普勒流速计和液位计测量渠总流量，再在生态流量排放口下游(各非生态流量排风口)安装多普勒流速计测量发电流量或其余流量，将测得的总瞬时流量与其余非生态流量之和求差即可得出实时生态流量，该方案虽然设备成本较高，但施工成本低，可实施性较高，而且生态流量测量精度较高。

在一个实施例中，如图2所示，采集终端包括：超声波液位计21、多普勒流速计22、温度计23、湿度计24和工业照相机25中一种或多种结合。

采集包括流速、液位、温度、电池充电电流、充电电源、输出电流、输出电源等信息，其中主要以流速传感器和液位传感器实现最基本数据采集工作。

通过以太网等多种通信方式实现采集终端和处理器的数据传输，依监测需求和现场网络条件确定GPRS/CDMA3G/4G光纤/ADSL等；硬件配置由RS485 接口，SDI接口，IO接口，以太网接口(可外接多种转换模块)满足用户各种应用环境需求。支持Modbus协议，《水文监测数据传输规约(SL651-2014)》，《水资源监测数据传输规约(SZY206-2016)》，通讯模块通过MQTT Server/Client轻松整合现场I/O设备及第三方设备的数据资料，导入云端的SCADA、ERP等数据管理系统。

处理器包括电脑主机，支持USB，可实现数据查询和历史数据导出，自带存储功能，可永久存储历史数据，掉电不丢失。

在一个实施例中，监控系统还包括：监控终端，

所述监控终端包括：

触摸屏；

网关设备，与触摸屏和云服务连接。

在一个实施例中，监控系统还包括报警模块，所述报警模块与所述云服务通讯连接。

当生态流量瞬时值小于目标阈值时，系统将会报警，并通过网络上传到云端服务器，然后通知各级管理部门。

除了实时流量(速度)的上下限阈值告警，还可以还设置了液位和日、周、月、年总流量的阈值告警，从多角度保证了下泄总量；此外还可还设置了采集终端的额定电压阈值告警，以及网络通断告警信息，以保证设备的供电和信息传输。例如采用如图3所示的报警判断方式。

在一个实施例中，监控系统还包括移动终端，所述移动终端与所述服务器通讯连接；

所述移动终端包括手机、笔记本电脑中一种或多种结合。

电脑或手机可以登录云服务器可实时查看各个站点的水位、流速、流量等信息。还能实现站端管理，全部站点实时数据的查看，单个站点的实时数据、历史数据、报表、曲线、历史数据导出、历史曲线的导出。

这样不仅可以实现本地监控，还可实现远程PC端登陆监控，手机客户端进行登陆监控，做到随时随地的监控。

此外，还可以采用远程PC端登陆进行监控并下载生态流量数据，同时可以把生态流量数据上传到多级监控中心。

在一个实施例中，供电模块包括：太阳能供电模块、市电其中一种或多种结合。

本基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，实时监测各水电站下泄断面的水位、流量、稳定等数据；定时或实时上传各水电站下泄断面的现场图像或视频(视通信方式)；水位/流量过低、监测设备异常时自动报警；如图 4所示，可以采用多套独立系统，整合成一套系统。

此外结合现有技术还可以实现：通过矢量地图宏观展示测点分布位置、运行状态、报警状态；监测数据、图像、视频自动存储，方便历史查询、事故追溯；自动统计日、月、年等时段历史数据，通过报表、曲线图、柱状图等多种形式展现；支持数据/报表导出为Excel或直接打印输出；远程管理在线监测设备：修改数据采集、上报频率或升级程序等；通过数据库等多种形式对接上一级监控平台。

有益效果：

1)基于MQTT的协议传输，利用4G无线卡实现数据传输，绿色小水电生态流量云监控系统采用MQTT协议作为通信协议，为低带宽和不稳定的网络环境中的智能仪表提供网络服务。MQTT协议使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布；其次，它有三种消息发布服务质量，可以避免消息丢失； MQTT是小型传输，固定长度的头部只有两个字节，只需要HTTP约1/4的数据流量，可以降低网络流量、节约运营成本。以上这些优点使得绿色小水电生态流量云监控系统更稳定可靠、成本低廉，推广应用前景更为广泛。

3)户外独立通讯与独立供电，实现野外系统的实施数据采集；实现了采集端部署的通用性。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，包括：智能采集终端和云服务器；

所述智能采集终端包括：

采集终端，用于采集水电站生态下泄时的水流流速和水流的液位信息；

处理器，与所述采集终端连接；

通讯模块，与所述处理器连接，所述通讯模块采用MQTT协议；

供电模块，与所述采集终端、处理器和通讯模块连接，用于为所述采集终端、处理器和通讯模块供电；

所述云服务器与所述通讯模块通讯连接；

所述处理器将所述采集终端采集的水流流速和水流的液位信息通过通讯模块发送到云服务器。

2.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述采集终端设置在电站泄水口设立智能采集终端，或者在电站下游附近的河道断面。

3.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述采集终端包括：超声波液位计、多普勒流速计、温度计、湿度计和工业照相机中一种或多种结合。

4.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括：监控终端，

所述监控终端包括：

触摸屏；

网关设备，与触摸屏和云服务连接。

5.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括报警模块，所述报警模块与所述云服务器通讯连接。

6.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括移动终端，所述移动终端与所述服务器通讯连接；

所述移动终端包括手机、笔记本电脑中一种或多种结合。

7.如权利要求1所述的基于MQTT协议的生态下泄流量在线监控系统，其特征在于，所述供电模块包括：太阳能供电模块、市电其中一种或多种结合。