CN220323904U - 一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，包括用于搜集流域水系统数据和城市水系统数据的流域‑城市水系统监测装置；所述流域‑城市水系统监测装置包括漂浮在水面的浮台以及设置于浮台下的伸缩杆，浮台底面与浮台外侧设有浮力气囊；伸缩杆伸缩端设有监测单元；浮台内设有用于传输数据的通讯单元。本实用新型通过设置流域‑城市水系统监测装置对水系统的基本参数进行监测，能够基于得到的实际参数保证在后续进行流域‑城市水系统耦合模拟时的精度。
Description
技术领域
本实用新型属于水系统模拟技术领域，尤其是涉及一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统。
背景技术
快速的城市化进程将流域水系统切割为多个相对独立而又相互作用的流域和城市子系统，因此流域和城市交汇地区的水系统模拟过程需要同时考虑流域和城市水系统的耦合作用。
现有的水系统模拟方法在流域水系统和城市水系统耦合模拟方面考虑较少，大多是单独对流域水系统或城市水系统开展的模拟。流域水系统模拟主要针对流域水系进行水文模拟、水动力模拟或水环境等方面的模拟；城市水系统主要针对城市河湖进行水文模拟、水环境模拟，或针对城市管网进行内涝方面的水动力模拟。现有的流域和城市水系统耦合综合模拟方法，主要侧重在流域或城市某一方面的综合模拟，对流域和城市的交互作用过程模拟不够精确。申请号为：CN110728423A，名称为：一种长江流域水系统综合模拟方法及装置，对流域和城市群耦合过程进行综合模拟，对流域和城市交汇地区的细节考虑不足，无法实时对流域-城市水系统进行监测；导致对流域和城市群耦综合模拟时精度大大降低。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的旨在提供一种模拟精度高的应用于流域和城市水系统耦合的综合模拟系统。
技术方案：本实用新型所述的应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，包括用于搜集流域水系统数据和城市水系统数据的流域-城市水系统监测装置；所述流域-城市水系统监测装置包括漂浮在水面的浮台以及设置于浮台下的伸缩杆，浮台底部设有浮力气囊；伸缩杆伸缩端设有监测单元；浮台内设有用于传输数据的通讯单元。
其中，所述浮台上设有太阳能电池板，太阳能电池板下方设有蓄电池保护罩以及位于保护罩内部的蓄电池。
其中，所述监测单元包括水位传感器、流量传感器、溶解氧传感器和温度传感器。
其中，所述伸缩杆为圆柱形结构，伸缩杆包括固定端和伸缩端，伸缩杆固定端安装于浮力气囊内圈的位置。
其中，所述浮力气囊为具有缺口的环形结构。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型通过设置流域-城市水系统监测装置对水系统的基本参数进行监测，能够基于得到的实际参数保证在后续进行流域-城市水系统耦合模拟时的精度。
附图说明
图1为本实用新型流域-城市水系统监测装置结构示意图；
图2为本实用新型监测模块结构示意图
图3为本实用新型的系统框架图；
图4为本实用新型城市水系统模拟示意图；
图5为本实用新型的一二维(河流-城市)水动力数据交互示意图。
具体实施方式
如图1～2所示，本实用新型应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，包括用于搜集流域水系统数据和城市水系统数据的流域-城市水系统监测装置；流域-城市水系统监测装置包括漂浮在水面上的浮台1、固定在浮台1下侧的伸缩杆8以及包裹在伸缩杆8外侧的浮力气囊7，浮力气囊7为具有缺口的环形结构，伸缩杆8包括固定端和伸缩端，伸缩杆8固定端安装于浮力气囊7内圈的位置，伸缩端右侧装有监测模块9，监测模块9上设置有水位传感器201、流量传感器202、溶解氧传感器203和温度传感器204，监测模块9通过水位传感器201、流量传感器202、溶解氧传感器203和温度传感器204来采集信号。伸缩杆8伸缩杆和监测模块都通过电缆与浮台1内固定板5上的无线通讯模块6相连，以便采集到信号能及时发出，得到最终需要的监测数据。流域-城市水系统监测装置由蓄电池4进行供电，无需外部供电。浮台1及伸缩杆8外部使用不透水塑料膜覆盖，作防水处理。
本实用新型中的流域-城市水系统监测装置的工作过程为：在所需数据采集的水域中放置该监测装置，待该装置垂直进入水域并稳定后，伸缩杆伸缩进行长度调整。待长度固定后，检测模块9开始工作，各个传感器采集的信号通过无线通讯模块6传至岸边，经过处理后得到相应的监测数据。这样通过伸缩杆8的上下移动就可以得到不同深度的监测数据。此外，太阳能电池板2和蓄电池4给通讯模块6供电，可以保证装置的稳定运行。
如图3～5所示，本实用新型流域和城市水系统耦合综合模拟系统，还包括流域和城市水系统数据处理模块，流域水系统模拟模块，城市水系统模拟模块，流域-城市水系统耦合模拟模块，耦合模拟系统信息化展示模块。
该综合模拟系统的工作过程为：在流域-城市水系统监测装置收集到数据后，流域和城市水系统数据处理模块通过大数据技术、调研访谈、实验等方法实现前期的数据获取；通过人工智能技术按照结构化数据、非结构化数据和半结构化数据等类型对不同数据进行自动分类实现数据识别；通过移动互联网、物联网和云计算等技术实现数据上传，并将不同水系统数据自动上传至数据管理云平台。数据管理功能通过数据管理云平台实现，将水系统数据按照不同数据类型储存在不同的数据库，并根据不同模型用途对数据进行自动预处理。
流域水系统模拟模块中，流域产流模型采用非线性时变增益水文模型；流域河道水环境模型采用河流一维水质模型；流域湖泊水环境模型采用湖泊二维水动力—水质模型；流域湿地水生态模型采用湿地指示物种的生境适宜度表征湿地生态状况。
城市水系统模拟模块中，城市产流模型输出区间产流；城市一维管网水动力模型输出流量、氮、磷、BOD、COD浓度；城市污水处理模型流量、氮、磷、BOD、COD浓度；所述城市河道一维污染物迁移转化模型输出氮磷浓度；所述城市湖泊水生态模型输出湖泊目标富营养化等级状况下的水量和水质条件；城市湿地水生态模型输出所述指示物种适宜的水量、水质和水动力条件。
进行流域水系统模拟和城市水系统模拟后，进行流域-城市水系统耦合模拟，将城市产流模型的模拟输出值作为流域产流模型的输入值，城市一维管网水动力模型和城市污水处理模型的模拟输出值作为流域河道水环境模型的输入值；城市河道一维污染物迁移转化模型的模拟输出值作为流域湖泊水环境模型的输入值；城市湖泊水生态模型和城市湿地水生态模型的模拟输出值作为流域湿地水生态模型的输入值。
耦合模拟系统信息化展示模块包括数据多媒体可视化平台，模拟多元后处理平台，耦合信息化展示平台。多媒体可视化平台用于在大屏上以图表形式可视化展示流域和城市水系统数据，模拟多元后处理平台用于处理流域-城市水系统耦合模块的模拟数据，耦合信息化展示平台用于展示耦合水系统模拟的计算结果，实现耦合模拟的结果可视化。
Claims (5)
1.一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，其特征在于：包括用于搜集流域水系统数据和城市水系统数据的流域-城市水系统监测装置；所述流域-城市水系统监测装置包括漂浮在水面的浮台（1）以及设置于浮台（1）下的伸缩杆（8），浮台（1）底部设有浮力气囊（7）；伸缩杆（8）伸缩端设有监测单元（9）；浮台（1）内设有用于传输数据的通讯单元（6）。
2.根据权利要求1所述的应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，其特征在于，所述浮台（1）上设有太阳能电池板（2），太阳能电池板（2）下方设有蓄电池保护罩（3）以及位于保护罩（3）内部的蓄电池（4）。
3.根据权利要求1所述的一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，其特征在于，所述监测单元（9）包括水位传感器（201）、流量传感器（202）、溶解氧传感器（203）和温度传感器（204）。
4.根据权利要求1所述的一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，其特征在于，所述伸缩杆（8）为圆柱形结构，伸缩杆（8）包括固定端和伸缩端，伸缩杆（8）固定端安装于浮力气囊（7）内圈的位置。
5.根据权利要求1所述的一种应用于流域和城市水系统的耦合综合模拟系统，其特征在于，所述浮力气囊（7）为具有缺口的环形结构。
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