水文水资源监测系统的制作方法

水文水资源监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器网络技术领域，具体而言，涉及水文水资源监测系统。
【背景技术】
[0002]水文水资源监测是指以水资源为主要研宄对象，监测水资源的分布、形成以及演化等方面的信息。水文水资源的监测对水利规划、水工程建设管理、防汛抗旱以及水资源管理与保护等方面具有重要意义。
[0003]相关技术中，对水文水资源进行监测的主要方法为:在监测水域设置水文监测点，通过水文监测点获取水文水资源的相关信息。但一般地，水文监测点分布分散、范围广，而且水文监测点设置的位置多在环境恶劣的山区和无人区域，网络覆盖不全，水文监测点上采集的水文数据难以有效及时进行传输。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种水文水资源监测系统，以提高水文水资源监测数据传输的及时有效性。
[0005]第一方面，本实用新型实施例提供了一种水文水资源监测系统，包括:数据采集子系统、数据传输子系统及数据显示子系统；所述数据采集子系统包括分布在监测水域的水文监测设备，所述水文监测设备用于采集所述监测水域的水文监测数据；所述数据传输子系统至少包括北斗卫星通信装置，用于将所述水文监测数据传输给所述数据显示子系统；所述数据显示子系统，用于显示所述水文监测数据并进行告警。
[0006]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述水文监测设备包括以下一种或多种传感器:雨量计、流速计、风速风向计、土壤含水量计、地下水位传感器以及压力传感器。
[0007]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述水文监测设备还包括:用于获取自身所在位置信息的定位单元。
[0008]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述水文监测设备还包括:通信部件；所述通信部件，用于接收所述水文监测数据及所述位置信息，并将所述水文监测数据及所述位置信息转发给所述数据传输子系统。
[0009]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述通信部件包括:传感器连接单元；还包括以下一种或多种:北斗通信单元、移动通信单元以及有线传输单元。
[0010]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述数据传输子系统还包括以下一种或多种:GPS通信装置以及移动数据通信装置。
[0011]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述数据显示子系统包括:数据存储装置、数据显示装置及告警发布装置。
[0012]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述数据显示装置包括:LED屏幕显示装置及主机显示装置。
[0013]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述告警发布装置包括:无线广播装置、电话发布装置及手机短信发布装置。
[0014]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述数据显示子系统还包括上报装置，用于将所述水文监测数据上报至国家水文水资源监测网络中。
[0015]本实用新型实施例提供的水文水资源监测系统，水文监测设备分布在监测水域的各个监测位置，采集对应区域的水文监测数据，水文监测设备采集的水文监测数据通过数据传输子系统传输到数据显示子系统中进行显示及告警，其中，由于数据传输子系统中至少包括北斗卫星通信装置，其覆盖我国全部区域，数据传输时，不受地形、环境的影响，使得水文监测设备采集的水文监测数据能够及时发送，进而提高水文水资源监测数据传输的及时有效性。
[0016]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018]图1示出了本实用新型实施例水文水资源监测系统的一种结构示意图；
[0019]图2示出了本实用新型实施例中水文监测设备的结构示意图；
[0020]图3示出了本实用新型实施例水文水资源监测系统的另一种结构示意图。
[0021]【附图说明】:1_数据采集子系统，2-数据传输子系统，3-数据显示子系统，11-流速计，12-雨量计，13-北斗通信天线，14-风速风向计，15-太阳能板，16-蓄电池。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]为了克服相关技术中，由于环境、地形的影响造成的水文水资源监测数据不能及时有效传输的技术问题，本实用新型实施例提供了一种自动化进行水文水资源监测的水文水资源监测系统，该系统利用设置在监测水域的水文监测设备采集水文监测参数，如水资源的流速、流量等；获取到水文水资源的监测参数后，利用数据传输子系统将水文监测数据传输给数据显示子系统，由数据显示子系统显示上述监测参数，以展示水文水资源的状态，同时当监测参数超出其对应的阈值时，自动进行告警，其中由于数据传输子系统中至少包括北斗卫星通信装置，北斗卫星通信装置覆盖我国全部区域，不受地形、环境等因素的影响，由此可以保证水文监测数据的及时有效传输。以下将结合附图对本实用新型实施例的水文水资源监测系统进行详细说明。
[0024]如图1所示，本实用新型实施例提供的水文水资源监测系统，主要包括:数据采集子系统1、数据传输子系统2及数据显示子系统3 ;数据采集子系统I中包括水文监测设备，各个水文监测设备分布在监测水域的各个监测点上，并采集相应区域的水文监测数据。数据采集子系统I采集到水文水资源监测参数后，通过数据传输子系统2自动传输到数据显示子系统3中，由数据显示子系统3进行监测参数的显示，并且当监测参数超出相应的阈值后进行告警。
[0025]由于数据传输子系统2中至少包括北斗通信装置，水文监测设备所采集的水文监测数据可以通过北斗通信方式对水文监测数据进行传输，不受地形、环境的影响。
[0026]另外，本实用新型实施例的水文水资源监测系统，从水文水资源监测参数的数据采集、数据传输、数据显示到告警，均可自动完成，实现水文水资源的自动一体化，改善水文水资源监测的全面性、自动化、及时性及有效性等问题。
[0027]实际建设环境中，水文监测设备多设置在周围环境比较恶劣的水域区域，要求设备安装简易，扩展方面，为了满足上述需求，本实用新型实施例中提供了一种水文监测设备的具体实现结构，如图2所示，在水文监测设备中包括水文数据采集传感器，例如可以通过雨量计12进行雨量检测，通过流速计11进行流速检测，通过风速风向计14进行风速风向的检测，通过土壤含水量计进行土壤水量检测，通过地下水位传感器进行地下水位的检测以及通过压力传感器进行相应压力的检测等，具体实施时，传感器的类型、数量及位置可以根据实际需要进行设置。例如，上述的流速计11可以采用声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers, ADCP)实现。ADCP 米用多普勒效应原理，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体进行反射散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。本实施例中，将ADCP替代传统流速流量传感器，在监测点能够自动完成对监测水域的流速流量数据的采集和上报。
[0028]由于水文监测设备广泛分布在监测水域的各个位置，为了保持采集的水文监测数据与监测点位置的一致性，水文监测设备除获取水文监测数据外还通过定位单元获取其自身所在的位置，在进行数据传输时将采集的水文监测数据与自身的位置信息绑定发送，由此以保证采集的监测数据的准确性及有效性。其中，水文监测设备中的定位单元可以由北斗定位装置实现。
[0029]水文监测设备中设置的各传感器采集到水文监测数据后，若分别上传给数据传输子系统2进行传输，由于各类传感器上报数据的随机性可能会造成数据传输子系统2的传输压力，而且，传感器若采用有线方式将数据传输到传输子系统中可能会造成布线困难的问题，若采用无线方式传输会造成传输距离短、数据传输不稳定等问题，为了便于水文监测设备上各类传感器数据传输的稳定性以及数据传输的便捷性，在水文监测设备中还设置了通信部件；该通信部件接收传感器采集的水文监测数据以及定位单元采集的位置信息，并转发给数据传输子系统2，由数据传输子系统2对水文监测数据进行集中发送，保证了传感器数据传输的时序性。进一步，水文监测设备中的各传感器与通信部件连接的方式可以采用有线、无线及zigbee等方式，连接方便，尤其当有新的传感器加入时，新加入的传感器仅需要连接到通信部件上，提高了数据传输网络的稳定性。
[0030]为了便于水文监测设备上各类传感器的连接，在通信部件中包括传感器连接单元，用于与各类传感器连接，以获取各类传感器采集的水文监测数据，具体地，传感器连接单元可以采用RJ45接口和/或RS232串口。
[0031]为了将传感器采集的水文监测数据发送到传输子系统中，通信部件中还包括北斗通信单元、移动通信单元以及有线传输单元中的一种或多种，具体实现时可以将上述多种传输方式进行组合并行对水文监测数据进行传输，尤其通信部件中至少包括北斗通信单元以及移动通信单元，使得水文监测数据可以采用北斗通信方式以及移动通信方式对 数据进行发送，既保证了数据传输方式的多样性，同时多种方式互为备份，保证了数据传输的可靠性。
[0032]具体实现时，上述的通信部件可以采用GNSS接收机中的RDSS通信模块实现，并且设备北斗通信天线13以进行北斗通信。
[0033]为了支持数据传输以及传输方式的灵活多样性，数据传输子系统2在包括北斗卫星通信装置之外，还可以包括GPS通信装置以及移动数据通信装置中的一种或多种方式。
[0034]上述的水文监测设备，可以采用太阳能和蓄电池16供电方式，同时兼容市电，可实现在无人值守的情况下自动采集和上报采集点的水文数据，如图2所示，为了支持太阳能供电方式，在水文监测设备上设置有太阳能板用以采集光能，在水文监测设备中还包括光电转换电路用于将光能转换为电能，以及蓄电供电电路用于利用转换得到的电能进行供电。
[0035]数据传输子系统2将数据采集子系统I所采集的水文监测数据传输给数据显示子系统3，在数据显示子系统3中通过数据存储装置进行存储、通过数据显示装置进行显示、通过告警发布装置进行告警信息发布。
[0036]上述的数据显示装置中可以包括LED屏幕显示装置及主机显示装置，通过LED屏幕显示以及主机显示实现本地监控。
[0037]在告警发布装置中包括:无线广播装置、电话发布装置及手机短信发布装置，以分别通过广播、电话、手机短信等方式对水文监测数据进行发布，实现水文水资源数据的远程监控及移动监控。
[0038]数据显示子系统3还包括上报装置，用于将水文监测数据上报至国家水文水资源监测网络中。
[0039]本实用新型实施例中还进一步提供了水文水资源监测系统的一种具体实施例，如图3所示，该监测系统包括数据采集子系统、数据传输子系统以及数据显示子系统。
[0040]第一部分:数据采集子系统
[0041]该系统中包括分布在监测水域的多个水文监测设备，监测内容主要包括监测水域的流量、流速、水位以及雨量等。
[0042]上述水文监测设备，其供电方式可以采用蓄电池供电，优选可以采用太阳能供电系统供电。
[0043]在水文监测设备中还可以设置通信装置如北斗通信部件，以使采集的水文监测可以通过北斗方式进行通信，例如可以通过北斗通信的RDSS功能实现。
[0044]优选地，水文监测设备中设备多种通信部件，既可以保证通信方式的灵活性，同时各种通信方式互为冗余备份，还可以保证数据通信的可靠性。
[0045]为了便于对各类传感器中采集的水文监测数据进行发送，可以采用北斗RDSS系统作为通信部件，以便兼容接入其它传感器并作为其它数据的传输模块。本实施例中，水文监测设备的分布式设计使采集系统灵活方便，可随意增加各类传感器。另外，各类监测传感器可以采用心跳技术定时报告设备的工作状态，使监控中心及时发现设备故障并采取相应的措施。
[0046]第二部分:数据传输子系统
[0047]传输方式:有线传输、移动数据业务(2G/3G/4G)、无线传输和/或北斗卫星通信等多种通讯方式。
[0048]数据采集阶段的数据传输兼容传统的传输数方式，也可将数据集中到GNSS接收机，利用GNSS接收机中的RDSS传输单元传输数据。传输阶段主要采用北斗系统与移动通信系统互为备份的方式进行无缝传输，同样可以兼容传统的数据传输方式，以达到连续不间断，不受地形限制传输的目的。
[0049]第三部分:数据显示子系统
[0050]数据显示子系统主要用于数据获取、数据存储、GIS平台地理信息系统、数据展示、图形统计分析、报表输出以及数据查询等。
[0051 ] 在数据显示子系统中，监控中心在获取上报数据之后，首先对数据进行存储，存储到本地数据服务器，实现随时查询的功能。同时根据需要将数据直接或者以图形的形式传递给告警系统。支持各种报表、统计图形的生成和输出。
[0052]数据显示子系统中包括告警发布装置。告警发布装置中包括无线广播装置、手机短信发布装置、APP推送装置以及电话发布装置等。
[0053]监控中心还设置有LED屏幕，用于显示实时监控数据，同时根据设定告警等级通过广播、短信、电话等方式向外界发布告警。支持授权用户手机APP的告警推送功能，实现对告警的及时发布和对数据的实时掌握。
[0054]数据上报:水文监测数据上报上级监控中心，并入国家监测网络。
[0055]根据国家的战略，实现对我国水文水资源数据的统一监测和管理，需要将数据上报给国家，纳入国家水文水资源水文监测数据库。
[0056]远程监控:WEB端远程监控、移动终端远程监控。
[0057]另外，数据显示子系统还可以通过传输子系统下发指令，主动获取水文监测数据或者下达操作命令。各监测点除了按照配置，定时采集上报水文监测数据之外，还可以主动采集数据并上报。采集点的水文监测设备在接收到监控中心通过北斗通信系统或者移动通信系统下发的指令，立刻将指令发送给相应的传感器，读取传感器当前的数据，然后该传感器采集的水文监测数据传送到监控中心，使得监控中心可以获得实时数据。
[0058]本实用新型实施例的水文水资源监测系统，采用了北斗通信RDSS、移动数据业务和传统有线传输相结合的冗余备份方式进行传感数据的传输，实现连续不间断，不受天气地形等环境因素限制的传输。采用数据采集和传输分离的方式，采用采集和分离一对多的模式，使是采集系统中可以随时根据需求增加传感器或者增加传输模块。传输模块同时具有一定的管理功能，因此传输模块可以按照固定频率报告自身和传感器的工作状态信息，使得监控中心及时掌握整个监控网络中各采集点设备的工作状态。
[0059]本实用新型实施例的水文水资源监测系统，采用分布式架构方案，使系统更加灵活易于安装和扩展；移动数据业务的冗余备份传输方式，使数据传输万无一失；非接触的ADCP测流方式完全自动化节省人工又减少误差。
[0060]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0061]作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0062]另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0063]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.水文水资源监测系统，其特征在于，包括:数据采集子系统、数据传输子系统及数据显不子系统； 所述数据采集子系统包括分布在监测水域的水文监测设备，所述水文监测设备用于采集所述监测水域的水文监测数据； 所述数据传输子系统至少包括北斗卫星通信装置，用于将所述水文监测数据传输给所述数据显示子系统； 所述数据显示子系统，用于显示所述水文监测数据并进行告警。
2.根据权利要求1所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述水文监测设备包括以下一种或多种传感器:雨量计、流速计、风速风向计、土壤含水量计、地下水位传感器以及压力传感器。
3.根据权利要求2所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述水文监测设备还包括:用于获取自身所在位置信息的定位单元。
4.根据权利要求3所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述水文监测设备还包括:通信部件； 所述通信部件，用于接收所述水文监测数据及所述位置信息，并将所述水文监测数据及所述位置信息转发给所述数据传输子系统。
5.根据权利要求4所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述通信部件包括:传感器连接单元；还包括以下一种或多种:北斗通信单元、移动通信单元以及有线传输单元。
6.根据权利要求1所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述数据传输子系统还包括以下一种或多种:GPS通信装置以及移动数据通信装置。
7.根据权利要求1所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述数据显示子系统包括:数据存储装置、数据显示装置及告警发布装置。
8.根据权利要求7所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述数据显示装置包括:LED屏幕显示装置及主机显示装置。
9.根据权利要求7所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述告警发布装置包括:无线广播装置、电话发布装置及手机短信发布装置。
10.根据权利要求7所述的水文水资源监测系统，其特征在于，所述数据显示子系统还包括上报装置，用于将所述水文监测数据上报至国家水文水资源监测网络中。
【专利摘要】本实用新型涉及传感器网络技术领域，尤其涉及水文水资源监测系统。水文水资源监测系统，包括：数据采集子系统、数据传输子系统及数据显示子系统；所述数据采集子系统包括分布在监测水域的水文监测设备，所述水文监测设备用于采集所述监测水域的水文监测数据；所述数据传输子系统至少包括北斗卫星通信装置，用于将所述水文监测数据传输给所述数据显示子系统；所述数据显示子系统，用于显示所述水文监测数据并进行告警。本实用新型水文水资源监测系统，能够提高水文水资源监测数据传输的及时有效性。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN204613732
【申请号】CN201520365282
【发明人】席亚飞, 章珂
【申请人】中水银星科技（北京）有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月29日