基于北斗通信的水利水情监测管理系统的制作方法

本实用新型涉及通信控制技术领域，具体涉及一种基于北斗通信的水利水情监测管理系统。

背景技术：

水利为工业生产、农业生产和人们的日常生活提供水资源，其直接关系到国计民生，需要对水利进行有效监测。水利监测包括防洪监测和水质监测。现有的水利监测系统是在水利工程中设置多个监测点，在监测点设置相应的水利参数采集传感器，在监控中心设置水利监测平台，通过有线网络或者无线网络将水利参数采集传感器采集到的水利参数传递给水利监测平台，在水利监测平台的人机交互界面上以图表的方式显示出来。然而，实际应用中，监测点的设置受限于网络通信网络的覆盖范围及电力电网的覆盖范围，导致监测点设置的合理性较差，影响到水利监测管理的有效性。

因此，对水利监测管理系统进行改进,是水利管理领域期望解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种覆盖地理区域广的基于北斗通信的水利水情监测管理系统，进一步提高水利管理的有效性。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于北斗通信的水利水情监测管理系统，包括：

水情监测传感器系统，水情监测传感器系统设置在监测点，采集监测点的水情监测参数数据；

监测参数数据集成处理装置，监测参数数据集成处理装置与水情监测传感器系统信号连接，接收水情监测传感器系统传来的监测点的水情监测参数数据，对监测点的水情监测参数数据进行汇集存储；

监控点北斗数据传输终端，监控点北斗数据传输终端与监测参数数据集成处理装置电连接，接收监测参数数据集成处理装置传来的监测点的水情监测参数数据，并以短报文形式转发给北斗卫星系统；

电源，电源与水情监测传感器系统、监测参数数据集成处理装置、监控点北斗数据传输终端均电连接，为水情监测传感器系统、监测参数数据集成处理装置、监控点北斗数据传输终端提供电力；

监控中心北斗通信终端，监控中心北斗通信终端接收北斗卫星系统以短报文形式转发来的监测点的水情监测参数数据；

监测管理平台，监测管理平台与监控中心北斗通信终端电连接，接收监控中心北斗通信终端转发来的监测点的水情监测参数数据，并在监测管理平台的显示界面上显示出来。

进一步，水情监测传感器系统为水量监测传感器系统、水质监测传感器系统中的至少一种，水量监测传感器系统，采集监测点的水量监测参数数据，水质监测传感器系统，采集监测点的水质监测参数数据。

进一步，水量监测传感器系统包括与电源电连接的水位计、雨量计、流速计，水位计、雨量计、流速计均与监测参数数据集成处理装置信号连接。

进一步，水量监测传感器系统还包括与电源电连接的孔隙水压力计，孔隙水压力计与监测参数数据集成处理装置信号连接。

进一步，雨量计为翻斗式遥测雨量计。

进一步，水位计为浮子式水位计。

进一步，水质监测传感器系统包括与电源电连接的溶解氧传感器、浊度检测传感器、氨氮检测传感器、PH值检测传感器、总有机碳TOC检测传感器，溶解氧传感器、浊度检测传感器、氨氮检测传感器、PH值检测传感器、总有机碳TOC检测传感器均与监测参数数据集成处理装置信号连接。

进一步，信号连接为ZigBee无线通信连接。

进一步，电源为可充电电池。

进一步，电源还包括设置在监测点的太阳能电池板，与太阳能电池板电连接的太阳能充电器，太阳能充电器电连接可充电电池。

采用北斗卫星通信系统进行数据交互通信，能实现全疆域无缝覆盖，全天候数据交互通信，监控中心的工作人员能实时了解被监测水量和/或水质的具体情况。因此，能及时发现水量和/或水质异常，并对异常情况进行有效应急处理。

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

图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于北斗通信的水利水情监测管理系统的结构示意图。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种能对水量和水质同时进行监测管理的基于北斗通信的水利水情监测管理系统的结构示意图。

图3示出了本实用新型实施例的水量监测传感器系统的结构示意图。

图4示出了本实用新型实施例的水质监测传感器系统的结构示意图。

图5示出了本实用新型实施例的具有利用太阳能充电能力的电源的结构示意图。

其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下：

水情监测传感器系统100，水量监测传感器系统110，雨量计111，水位计112，流速计113，孔隙水压力计114，水质监测传感器系统120，溶解氧传感器121，浊度检测传感器122，氨氮检测传感器123，PH值检测传感器124，总有机碳TOC检测传感器125，监测参数数据集成处理装置200，监控点北斗数据传输终端300，电源400，可充电电池410，太阳能充电器420，太阳能电池板430，监控中心北斗通信终端500，监测管理平台600，北斗卫星系统700。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种基于北斗通信的水利水情监测管理系统，该水利水情监测管理系统，不受限于网络通信覆盖范围，可应用于江河湖泊、水利工程、水库、水电站水情监测管理，交通道路水情监测管理。水情监测管理包括水量监测管理、水质监测管理。

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，仅仅是本实用新型实施例的一部分，而不是全部。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。

第一实施例

所述第一实施例以江河水情监测为例，对本实用新型的基于北斗通信的水利水情监测管理系统进行说明。

由于人为因素，江河沿岸的植被及蓄洪湖泊遭到巨大破坏，即使在江河沿岸修建了较多的防洪堤坝，但是江河抗洪能力总体上还是下降。加之，工业温室气体排放累积量已经较大，气候异常已经是全球性的问题，局部地理区域长时间暴雨气候或者干旱气候已经是经常现象,长时间暴雨气候会引起大规模洪灾，大规模洪灾会带来巨大损失。因此，江河水情监测，需要优先考虑引起洪灾的因素监测，及对洪灾过程进行监测。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于北斗通信的水利水情监测管理系统的结构示意图。其可用于江河水情进行实时监测。在本实用新型实施例中，监测点的设置位置不受限于有线或者无线通信网络覆盖范围。请参阅图1，该水利水情监测管理系统包括：

水情监测传感器系统100，水情监测传感器系统100设置在监测点，采集监测点的水情监测参数数据；

监测参数数据集成处理装置200，监测参数数据集成处理装置200与水情监测传感器系统100信号连接，接收水情监测传感器系统100传来的监测点的水情监测参数数据，对监测点的水情监测参数数据进行汇集存储；

监控点北斗数据传输终端300，监控点北斗数据传输终端300与监测参数数据集成处理装置200电连接，接收监测参数数据集成处理装置200传来的监测点的水情监测参数数据，并以短报文形式转发给北斗卫星系统700；

电源400，电源400与水情监测传感器系统100、监测参数数据集成处理装置200、监控点北斗数据传输终端300均电连接，为水情监测传感器系统100、监测参数数据集成处理装置200、监控点北斗数据传输终端300提供电力；

监控中心北斗通信终端500，监控中心北斗通信终端500接收北斗卫星系统700以短报文形式转发来的监测点的水情监测参数数据；

监测管理平台600，监测管理平台600与监控中心北斗通信终端500电连接，接收监控中心北斗通信终端500转发来的监测点的水情监测参数数据，并在监测管理平台600的显示界面上显示出来。

于本实用新型第一实施例中，水情监测传感器系统100，设置在监控点，用于采集江河监测点的水情监测参数数据。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种能对水量和水质同时进行监测管理的基于北斗通信的水利水情监测管理系统的结构示意图。请参阅图2所示，水情监测传感器系统100包括水量监测传感器系统110、水质监测传感器系统120；水量监测传感器系统110对应采集的江河监测点的水情监测参数数据为江河监测点的水量监测参数数据，监测点的水量监测参数数据，用于评估江河水量是否异常，是否有出现洪灾的可能；水质监测传感器系统120对应采集的江河监测点的水情监测参数数据为江河监测点的水质监测参数数据，监测点的水质监测参数数据，用于评估江河中的水体水质是否异常，是否有出现水质污染的可能。当然，实际应用中，水情监测传感器系统100，可以是水量监测传感器系统110、水质监测传感器系统120中的一种，也可以两者均具有。

图3示出了本实用新型实施例的水量监测传感器系统的结构示意图。请参阅图3所示。水量监测传感器系统110，包括水位计112、雨量计111、流速计113。水位计112、雨量计111、流速计113均与电源400电连接，水位计112、雨量计111、流速计113与监测参数数据集成处理装置200信号连接，该信号连接可以是电连接，也可以是水位计112、雨量计111、流速计113与监测参数数据集成处理装置200组成ZigBee无线局域网，水位计112、雨量计111、流速计113与监测参数数据集成处理装置200通过ZigBee无线通信连接。

水位计112，用于测量水利水位。水位计112可以是浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计、激光式水位计、雷达式水位计、电子水尺中的一种。在确保水位计112具有良好测量可靠性时，为了降低水位计112的使用成本，优选的方案是，水位计112为浮子式水位计，例如WFH-2浮子式水位计。浮子式水位计是目前使用最多的水位计，其结构简单、产品成熟度高、获得和使用成本低、可靠性好、测量精度高、易于维护。使用时需要为浮子式水位计建水位井。为了在不便于建水位井的水利区域进行水位测量，优选的方案是，水位计112为气泡压力式水位计，例如WQC-1型气泡压力式水位计,气泡压力式水位计在设计量程范围内精度较高,使用时不需要建水位井。

雨量计111，用于遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间的传感器，其被广泛用于气象站、水文站、农林、国防等有关部门。雨量计111，可以是虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计、光学雨量计、阀容栅式雨量计中的一种。为了提高雨量测量精度，优选的方案是，雨量计111为翻斗式遥测雨量计，例如IDZ05-1型翻斗式遥测雨量计，其感知水利监测点的自然界的降雨量，将降雨量转换成开关信息量输出。

流速计113，用于测量水流速度,其被广泛用于水文、水利、农灌、给排水等领域。流速计113可以是旋杯式流速计，也可以是旋浆式流速计。通过测量出的江河水流速度，推算出江河水流量。

为了有效监测江河大坝坝体的安全性，水情监测传感器系统100，还包括与电源400电连接的孔隙水压力计114，孔隙水压力计114与监测参数数据集成处理装置200信号连接。

孔隙水压力计114，埋设在江河大坝坝体的结构内，例如混凝土结构的大坝坝体内，测量大坝坝体内部的渗透水压力，用于评估江河大坝坝体的安全性。由于孔隙水压力计114能同步测量埋设点的温度，基于温度对测量出的渗透水压力参数进行补偿。

当然，水情监测传感器系统100的监测传感器，不局限于上述几种监测传感器，还可以包括湿度传感器、风速传感器，也不局限于上述几种监测传感器均使用，可以只是使用其中的一种，也可以使用其中的几种，还可以全部都使用，视水量监测需要而定，本实施例不对其作具体限定。

图4示出了本实用新型实施例的水质监测传感器系统的结构示意图。请参阅图4所示，水质监测传感器系统120，包括溶解氧传感器121、浊度检测传感器122、氨氮检测传感器123、PH值检测传感器124、总有机碳TOC检测传感器125。溶解氧传感器121、浊度检测传感器122、氨氮检测传感器123、PH值检测传感器124、总有机碳TOC检测传感器125均与监测参数数据集成处理装置200信号连接。该信号连接可以是电连接，也可以是溶解氧传感器121、浊度检测传感器122、氨氮检测传感器123、PH值检测传感器124、总有机碳TOC检测传感器125与监测参数数据集成处理装置200组成ZigBee无线局域网，溶解氧传感器121、浊度检测传感器122、氨氮检测传感器123、PH值检测传感器124、总有机碳TOC检测传感器125与监测参数数据集成处理装置200通过ZigBee无线通信连接。

溶解氧传感器121，用于测量江河水中的氧气溶解量，用于评估江河水对鱼类生活的适宜性。

浊度检测传感器122，用于测量江河水中的悬浮颗粒含量，例如泥沙含量。

氨氮检测传感器123，用于测量江河水中的氨氮浓度，测量到的氨氮浓度用于评估江河水中含有的工业污水排入量。

PH值检测传感器124，用于测量江河水中的PH值，测量到的PH值用于评估江河水对鱼类生活的适宜性。

总有机碳TOC检测传感器125，用于测量江河水水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量，测量到的总有机碳TOC用于评估水体有机物污染程度。

当然，水质监测传感器系统120的监测传感器，不局限于上述几种监测传感器，还可以包括温度传感器，也不局限于上述几种监测传感器均使用，可以只是使用其中的一种，也可以使用其中的几种，还可以全部都使用，视水质监测需要而定，本实施例不对其作具体限定。

于本实用新型第一实施例中，监测参数数据集成处理装置200，为对监测参数采集传感器采集的监测参数数据进行汇集存储的装置。监测参数数据集成处理装置200包括ARM微处理器，与ARM微处理器总线连接的存储器、ZigBee网络模块、RS485接口、RJ45接口。监测参数数据集成处理装置200接收、存储多个监测传感器采集的监测参数数据，按照预设的策略定期传输监测参数数据，例如1次/分钟，当监测参数值超出警戒值时，高频率发出报警信息。

于本实用新型第一实施例中，监控点北斗数据传输终端300，设置在江河监控点,用于同北斗通信系统建立卫星通信链路。该北斗数据传输终端具有北斗通信模块和无线公网通信模块。无线公网通信模块可以是移动通信网卡，也可以是GPRS通信模块。该监控点北斗数据传输终端300，既可以通过北斗通信链路进行数据传输，也可以通过无线公网通信链路进行数据传输。北斗通信链路能确保监测参数数据的全疆域全天候传输，且具有很好的信息保密机制。监控点北斗数据传输终端300能将监测参数数据编码成北斗短报文，以北斗短报文方式将监测参数数据转发给北斗卫星系统700。

于本实用新型第一实施例中，电源400，用于为水情监测传感器系统100、监测参数数据集成处理装置200、监控点北斗数据传输终端300提供电力供应。电源400，可以是可充电电池410，例如UPS、蓄电池，也可以是电源400适配器。监测点可能设置在没有电网电力的自然环境中，电源400，优选的方案是，可充电电池410。

为了直接给可充电电池410进行现场充电，如图5所示，进一步的方案是，电源400还包括设置在监测点的太阳能电池板430，与太阳能电池板430电连接的太阳能充电器420，太阳能充电器420电连接可充电电池410。太阳能电池板430，可以是单晶硅太阳能电池板430，也可以是多晶硅太阳能电池板430，还可以是薄膜太阳能电池板430，于本实用新型实施例中不做具体限定。

于本实用新型第一实施例中，监测点可以是多个，多个监测点就需要对应布置多套水情监测传感器系统100、监测参数数据集成处理装置200、监控点北斗数据传输终端300、电源400。

于本实用新型第一实施例中，监控中心北斗通信终端500，为基于北斗卫星通信系统的北斗通信终端，设置在监控中心。其可以是单模北斗通信终端，也可以是北斗/GPS双模通信终端。其具有北斗短报文通信功能，接收北斗卫星系统700传来的监测参数数据短报文，并转发给监测管理平台600。

于本实用新型第一实施例中，监测管理平台600，为安装有现有监测管理平台软件的计算机。监测管理平台软件由监测参数数据库管理系统和监测参数数据人机交互界面组成。监测管理平台600接收监控中心北斗通信终端500转发过来的监测参数数据，如水位参数数据、PH值参数数据、雨量参数数据，将其存储到监测参数数据库管理系统中，再按照预定显示模式，例如图表方式，在其人机交互界面上显示出来。

于本实用新型第一实施例中，监控中心北斗通信终端500和监测管理平台600可以集成在一起构成北斗通信监测指挥终端，例如安装有现有监测管理平台软件的加固笔记本电脑、北斗通信终端、接口板、配套电缆集成起来构成的北斗通信监测指挥终端。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的水利水情监测管理系统投入使用前，需要对监控点北斗数据传输终端300、监控中心北斗通信终端500、监测管理平台600进行相应的配置，以确保监测参数数据交互卫星通信链路正常。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的水利水情监测管理系统投入使用时，水情监测传感器系统100的监测采集到的监测参数数据传输给监测参数数据集成处理装置200，监测参数数据集成处理装置200对监测参数数据进行汇集存储，并转发给监控点北斗数据传输终端300，监控点北斗数据传输终端300将监测参数数据编码成北斗短报文，以北斗短报文方式将监测参数数据转发给北斗卫星系统700，北斗卫星系统700将其转发给监控中心北斗通信终端500，监控中心北斗通信终端500接收到短报文信息后将其转发给监测管理平台600；监测管理平台600接收监控中心北斗通信终端500转发过来的监测参数数据，将其存储到监测参数数据库管理系统中，再按照预定显示模式，在其人机交互界面上显示出来。

监测管理平台600需要向监控点北斗数据传输终端300发送信息时，将该信息通过监控中心北斗通信终端500转发给北斗卫星系统700，北斗卫星系统700在转发给监控点北斗数据传输终端300,监控点的工作人员通过监控点北斗数据传输终端300接收监测管理平台600发来的信息。

本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的水利水情监测管理系统，基于全疆域无缝覆盖的北斗卫星通信系统进行数据交互通信，因此，不受被监测点所处地理区域的限制，也不受地面灾害和气候条件的影响。监测点采集到的监测参数数据能实时通过卫星传递给监测管理平台600，在加上北斗系统的定位能力，监控中心的工作人员，通过研究监测参数能及时对水利水情进行事前准备，洪灾或者水质污染事件发生后能在最短时间内推出应急预案。

当然，本实用新型实第一施例提供的基于北斗通信的水利水情监测管理系统，不局限于对江河水情进行监测，也可对湖泊、水利工程、水库、水电站水情进行监测，还可对交通道路水情进行监测。