基于lora的水坝监控系统的制作方法

本发明属于通讯技术领域，尤其涉及一种基于lora的水坝监控系统。

背景技术：

目前，大多数的水坝监控系统，比如申请号cn201711016626，申请名称为用于拱形水坝的水位监控装置，其将水位监测利用lora通信传递至监控中心，以达到对于水位控制的目的，减少因为水位过高，避免水位突然上涨，造成人员伤亡问题，但是实际上，水位监测仅仅是水库水位，那么对于泄水区域的水位是怎么样的，即水库由于水位很高，需要泄水，但是泄水的区域就随时都满足泄水的条件吗，这是该专利没有解决的技术问题，考虑得比较片面，且水位信息传递至监控中心的整个流程都是利用lora通信，存在成本比较高和不稳定的问题。

因此，现有技术有待于改善。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种基于lora的水坝监控系统，以解决现有技术中存在的，大多数水坝监控系统单纯考虑水位所导致的监控不够全面，容易出现监控中心做出错误操作的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的基于lora的水坝监控系统，包括水位计量装置、土壤湿度检测装置、lora网关、云服务器和水坝泄洪控制中心，所述水位计量装置包括水位传感器、第一lora通信模块和第一控制器，所述水位传感器和第一lora通信模块均与第一控制器连接，所述土壤湿度检测装置包括第二lora通信模块、湿度传感器和第二控制器，所述第二lora通信模块和湿度传感器均与第二控制器连接，所述水位传感器用于获取水坝上游中水库的水位信息，所述湿度传感器用于获取水坝下游中泄水区域的土壤湿度信息，lora网关包括第三控制器、第三lora通信模块和wifi模块，第三lora通信模块和wifi模块均与第三控制器连接，第一lora通信模块用于将水位信息发送至第三lora通信模块，第二lora通信模块用于将土壤湿度信息发送至第三lora通信模块，wifi模块用于将土壤湿度信息和水位信息发送至云服务器，云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心。

优选地，还包括警示灯，所述警示灯接收控制信号并根据控制信号进行闪亮。

优选地，所述控制信号包括第一信号和第二信号，水坝泄洪控制中心接收到第一信号时进行泄洪操作，水坝泄洪控制中心接收到第二信号时进行蓄水操作。

优选地，所述水位计量装置设置于水坝上游中的水库中，所述土壤湿度检测装置设置于水坝下游的泄水区域中。

本发明基于lora的水坝监控系统的有益效果，首先，利用水位计量装置和土壤湿度检测装置，获取水坝上游中水库的水位信息和水坝下游中泄水区域的土壤湿度信息，即上述两个信息能够体现水坝的上游和下游情况，监控很全面，其次，第一lora通信模块用于将水位信息发送至第三lora通信模块，第二lora通信模块用于将土壤湿度信息发送至第三lora通信模块，基于lora传输，实现大范围通信和低功耗，最后，wifi模块用于将土壤湿度信息和水位信息发送至云服务器，云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心，以实现水坝的泄洪或者储水操作，基于监控全面而做出准确的操作，水位信息和土壤湿度信息的整个信息传递过程采用了lora和wifi，并不单纯地依靠lora，保证传输稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本发明基于lora的水坝监控系统的原理框图；

图2为本发明基于lora的水坝监控系统应用场景示意图；

图3为本发明基于lora的水坝监控系统中水位计量装置的结构示意图；

图4为本发明基于lora的水坝监控系统中土壤湿度检测装置的结构示意图；

图5为本发明基于lora的水坝监控系统中lora网关的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要注意的是，相关术语如“第一”、“第二”等可以用于描述各种组件，但是这些术语并不限制该组件。这些术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，不脱离本发明的范围，第一组件可以被称为第二组件，并且第二组件类似地也可以被称为第一组件。术语“和/或”是指相关项和描述项的任何一个或多个的组合。

参考图1、图2、图3、图4和图5，图1为本发明基于lora的水坝监控系统的原理框图；图2为本发明基于lora的水坝监控系统应用场景示意图；图3为本发明基于lora的水坝监控系统中水位计量装置的结构示意图；图4为本发明基于lora的水坝监控系统中土壤湿度检测装置的结构示意图；图5为本发明基于lora的水坝监控系统中lora网关的结构示意图。

本发明的基于lora的水坝监控系统，包括水位计量装置10、土壤湿度检测装置20、lora网关30、云服务器40和水坝泄洪控制中心50，所述水位计量装置包括水位传感器13、第一lora通信模块11和第一控制器12，所述水位传感器和第一lora通信模块均与第一控制器连接，所述土壤湿度检测装置包括第二lora通信模块21、湿度传感器23和第二控制器22，所述第二lora通信模块和湿度传感器均与第二控制器连接，所述水位传感器用于获取水坝88上游中水库106的水位信息，所述湿度传感器用于获取水坝88下游中泄水区域105的土壤湿度信息，lora网关包括第三控制器32、第三lora通信模块31和wifi模块33，第三lora通信模块和wifi模块均与第三控制器连接，第一lora通信模块用于将水位信息发送至第三lora通信模块，第二lora通信模块用于将土壤湿度信息发送至第三lora通信模块，wifi模块用于将土壤湿度信息和水位信息发送至云服务器，云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心；本发明的有益效果，本发明基于lora的水坝监控系统的有益效果，首先，利用水位计量装置和土壤湿度检测装置，获取水坝上游中水库的水位信息和水坝下游中泄水区域的土壤湿度信息，即上述两个信息能够体现水坝的上游和下游情况，监控很全面，其次，第一lora通信模块用于将水位信息发送至第三lora通信模块，第二lora通信模块用于将土壤湿度信息发送至第三lora通信模块，基于lora传输，实现大范围通信和低功耗，最后，wifi模块用于将土壤湿度信息和水位信息发送至云服务器，云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心，以实现水坝的泄洪或者储水操作，所述控制信号包括第一信号和第二信号，水坝泄洪控制中心接收到第一信号时进行泄洪操作，水坝泄洪控制中心接收到第二信号时进行蓄水操作，基于监控全面而做出准确的操作，水位信息和土壤湿度信息的整个信息传递过程采用了lora和wifi，并不单纯地依靠lora，保证传输稳定性。

其中，如图2所示，还包括警示灯，所述警示灯接收控制信号并根据控制信号进行闪亮，所述警示灯包括第一警示灯101、第二警示灯102、第三警示灯103和第四警示灯104，所述第一警示灯101和第二警示灯102呈直线式排列在泄水区域105一侧，所述第三警示灯103和第四警示灯104呈直线式排列在泄水区域105另一侧，所述控制信号包括第一信号和第二信号，云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心和警示灯，当云服务器反馈的是第一信号时，第一警示灯、第二警示灯、第三警示灯和第四警示灯均显示红灯，当云服务器反馈的是第二信号时，第一警示灯、第二警示灯、第三警示灯和第四警示灯均显示绿灯，上述优选实施例基于警示灯的直线式排列以及显示颜色不同，以使得水坝泄洪控制中心可以基于这些所显示的颜色不同，进行不同的操作，即就是泄洪控制中心没有收到第一信号和第二信号，也不会对于水坝控制有延迟影响，保证时效性。

如图2所示，所述水位计量装置10设置于水坝88上游中的水库106中，所述土壤湿度检测装置20设置于水坝88下游的泄水区域105中；本优选实施例对于水位计量装置和土壤湿度检测装置进行位置限定，以实现水坝上游和下游的全面监控，这个也是本发明的关键，水位信息和土壤湿度信息能够极大反应水坝实时情况，且是上游和下游情况，是全面评估的。

对于lora网关中的wifi模块，本领域技术人员可以采用太网模块、gsm/gprs模块和3g/4g/5g模块中的一种或多种来替换，因此，上述太网模块、gsm/gprs模块和3g/4g/5g模块中也属于lora网关的等同。

本发明的云服务器根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心，具体地，云服务器接收到水位信息后，将水位信息和标准高度信息进行对比，若水位信息小于标准高度信息，说明水坝此时可以不进行泄洪操作；云服务器接收到土壤湿度信息后，将土壤湿度信息与标准湿度信息对比，若土壤湿度信息小于标准湿度信息，说明水坝88下游的泄洪区域105所种植的生态植物缺水，即使水坝可以不进行泄洪操作，云服务器基于上述对比结果后，反馈第一信号至水坝泄洪控制中心以进行泄洪操作，以保证泄洪区域105的生态平衡。可以看出，本发明的基于lora的水坝监控系统基于水位信息和土壤湿度信息，以进行泄洪和蓄水操作，以使得泄洪区域105的生态平衡，基于这种全面监控，也是本发明基于lora的水坝监控系统的能够保证生态平衡的一个优势点。

基于lora的水坝监控方法包括以下步骤：

步骤s1，水位计量装置10的第一lora通信模块将水位信息发送至lora网关30的第三lora通信模块，土壤湿度检测装置20的第二lora通信模块将土壤湿度信息发送至lora网关30的第三lora通信模块；

步骤s2，lora网关30的wifi模块33将土壤湿度信息和水位信息发送至云服务器40，云服务器40根据土壤湿度信息和水位信息反馈控制信号至水坝泄洪控制中心50。

在上述实施例中，具体计算方式如下：

防旱策略：土壤湿度下限为smin，每天的放水量固定为p，土壤湿度s与当前位置水位和放水量的关系为s=f(p)，pmin满足关系smin=f(pmin)，则pmin为满足土壤湿度下限的最低排水量。设水库当天储水量为t0，每天降水或其他水量流入渠道增加的储水量为in，每天剩余水量为tn，所能支持的防旱天数上限为m，由于每日水库容量必须大于0，且每日排水量应当大于最小排水量，则以上变量应当符合以下关系：tn＞0；tn=tn-1+in-p；tm+im＞p；联合求解，若以上关系存在一个或多个解，则最小值即为每天的旱期排水量。若以上关系不存在解，则表示储水量和降雨量无法支持超过m天的旱期，尽量保证前期不受旱灾影响。pmin即为每天的旱期排水量。

防涝策略：土壤湿度上限为smax，每天的放水量固定为p，土壤湿度s与当前位置水位和放水量的关系为s=f(p)，pmax满足关系smax=f(pmax)，则pmax为满足土壤湿度下限的最高排水量。设水库当天储水量为t0，每天降水或其他水量流入渠道增加的储水量为in，每天剩余水量为tn，所能支持的防旱天数上限为m，由于每日水库容量必须小于水库容量tmax，且每日排水量应当大于最小排水量，则以上变量应当符合以下关系：tn＜tmax；tn=tn-1+in-p；tm+im＞p；p＜pmax；联合求解，若以上关系存在一个或多个解，则最大值即为每天的涝期排水量。若以上关系不存在解，则表示以维持土壤湿度正常值的排水量来排水无法使得水库容量不超出，重新调整计算关系：tn＜tmax；tn=tn-1+in-p。联合求解，由以上关系可以求出排水量取值范围，取最小值即为涝期排水量。由于该值必然超出满足土壤湿度下限的最高排水量pmax，所以在开闸放水时，由服务器下发放水警报的命令，经由lora网关转达照明预警灯，照明预警灯接收到指令后切换为警报灯亮灯，例如亮红灯，并发出警报声，防止出现意外事件。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。