基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统的制作方法

1.本发明涉及防汛水位信号传输技术领域，特别涉及基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统。


背景技术：

2.一旦大量雨水或洪水来临，一方面水量过大会导致排水渠水位迅速上升，使雨水漫过排水渠，存在雨水倒灌的风险，危及人身安全；另一方面较大水流裹挟的淤积物会大量淤积至排水系统，造成排水功能失效，存在漫坝的风险。关于远程防汛系统，已有相关方面的研究，如公开号为cn114928163a的中国专利。但目前关于远程防汛系统，在实际使用过程中，仍存在以下几点问题：1.现有技术中，在终端监测数据传输过程中，导致远程接收终端的数据不及时、不准确、不完整，造成远程防汛系统的计算出现误差，大大影响了防汛效果；2.现有技术中，汛期水情变化快，预警信息难到达、不及时，延误处置时间，且河湖、水库岸线长，面积广，人工巡测难度大，费时费力；3.现有技术中，基于无线网络进行信号传输，然而在信号传输过程中无法及时了解网络传输情况，导致网路卡顿，造成数据的丢失。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统，有效解决现场信息的实时采集与传输及应急通信保障问题，提高对突发公共事件的实时监测、监控和高效处置能力，具有显著的经济效益和社会效益，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统，包括防汛水位监测组件、远程无线防汛监测平台和无线通讯信号传输平台；所述防汛水位监测组件，用于获取不少于一个的防汛水位监测终端构建的监控环境下的防汛水位数据，并将所述防汛水位数据与防汛水位监测终端打包生成数据集上传至远程无线防汛监测平台；所述远程无线防汛监测平台，用于从防汛水位监测组件上传的数据集中提取定位数据，并依据定位数据将所述防汛水位数据输入至对应地图坐标中，在远程监测地图中进行显示；所述远程无线防汛监测平台，还用于基于所述防汛水位数据进行计算分析，对所述防汛水位数据对应的监测区域进行防汛推演，并基于推演结果进行防汛预警；所述无线通讯信号传输平台，用于建立不少于一个的所述防汛水位监测终端与远程无线防汛监测平台进行数据通信的传输通道，并将所述防汛水位数据进行云端储存;所述无线通讯信号传输平台，包括：传输链路创建单元，用于分别确定防汛水位监测终端与无线通讯信号传输平台的
第一通信链路标识、无线通讯信号传输平台与远程无线防汛监测平台的第二通信链路标识，其中，所述第一通信链路标识具有若干个且与防汛水位监测终端的数量一一对应，所述第二通信链路标识的数量为一个；所述传输链路创建单元，还具有基于确定的第一通信链路标识和第二通信链路标识，进而获取若干个关联通信节点，并根据获取的若干个关联通信节点构建防汛水位监测终端与远程无线防汛监测平台的通信链路；实时监测模块，用于实时监测相邻两个关联通信节点之间通信链路的通信数据，获取预设单位周期内的通信数据量；其中，所述预设单位周期的取值范围为6s-10s；单位周期数量设置模块，用于根据所述通信数据量利用单位周期数量设置模型，对相邻关联通信节点之间通信链路进行信道监控的单位周期数量进行设置；其中，所述单位周期数量设置模型如下：；其中，n表示单位周期数量，且为向上取整；n表示预设单位周期所包含的秒数；qi表示第i秒对应的相邻关联通信节点之间通信链路所承载的通信数据量；q
i-1
表示第i-1秒对应的相邻关联通信节点之间通信链路所承载的通信数据量；q0表示预设单位周期内每秒通信数据量变化总量标准值；n0表示基准数量，n0的取值范围为2至4；备用通信链路数量设置模块，用于通过备用通信链路数量设置模型对相邻关联通信节点之间的备用通信链路数量进行设置；其中，备用通信链路数量设置模型通过如下公式获取：；其中，m表示备用通信链路数量，且为向上取整；m0表示备用数量基准值，m0的取值范围为1-2；n1表示单位周期数量所对应的时间长度中，单位周期的通信数据量超过预设通信数据量阈值的个数；n2表示单位周期数量所对应的时间长度中，单位周期的通信数据量低于预设通信数据量阈值的个数。
5.进一步的，所述防汛水位监测终端，包括：数据采集模块，用于获取防汛水位监测终端采集到的视频数据和定位数据，并将所述防汛水位监测终端采集的定位数据与视频数据一一对应；数据包生成模块，用于建立空白数据包，将一一对应的所述防汛水位监测终端中的视频数据和定位数据输入至所述空白数据包中，并建立标签。
6.进一步的，所述数据包生成模块，还用于：对所述视频数据提取视频数据段，并对视频数据段中的多个时间节点数据进行读取，确定多个时间节点数据中是否连续；当多个时间节点数据中存在断点时，对断点数据的相邻数据进行读取，同时，再次从所述防汛水位监测终端获取视频数据，直至多个时间节点数据连续，生成完整的目标数
据传输文件。
7.进一步的，所述远程无线防汛监测平台，包括：数据获取模块，用于对所述目标数据传输文件中的数据进行读取，确定目标数据传输文件中数据的数据类型；数据推演模块，用于基于所述目标数据传输文件中数据的数据类型提取视频数据中的水位信号数据，并对提取的水位信号数据进行推演，确定视频数据的水位系数；预警模块，用于基于所述水位系数确定最大水位数据，确定所述视频数据对应的监控区域最大承水位，判断所述最大水位数据是否超出对应的监控区域最大承水位，若超出对应的监控区域最大承水位则对相应的监控区域进行预警警报。
8.进一步的，所述远程无线防汛监测平台，还具有基于无线通讯信号传输平台，将所述数据推演模块的结果在远程显示终端进行同步显示，并当显示结果判定最大水位数据超出预警范围时，基于无线通讯信号传输平台向监管人员和防汛部门发送预警提醒，同时，防汛水位监测终端基于预警提醒进行警报作业。
9.进一步的，所述无线通讯信号传输平台，还包括：数据传输保护单元，用于对相邻关联通信节点之间的通信链路中传输的目标数据传输文件的传输进度进行同步监测与保护，同时，将目标数据传输文件同步缓存至云端;备用链路建立模块，用于按照备用通信链路的数量在相邻关联通信节点之间设置对应数量的备用通信链路，并对所述备用通信链路进行按序编号；切换模块，用于实时监控相邻关联通信节点之间通信链路的运行质量，当通信链路的运行质量低于预设的质量标准时，则进行通信链路的切换。
10.进一步的，所述切换模块，包括：参数监测模块，用于实时监控相邻关联通信节点之间通信链路的链路运行参数，并通过链路运行参数获取相邻关联通信节点之间的链路运行质量；运行参数检验模块，用于当所述链路运行质量低于预设的质量标准时，在经过三个单位周期后按照预设的编号依次调取备用通信链路，并按照编号顺序依次按照运行时间间隔切换至每个备用通信链路，检验每个备用通信链路的链路运行参数；其中，所述运行时间间隔通过如下公式获取：；其中，t表示运行时间间隔，t
max
表示相邻关联通信节点之间的原始链路，在链路运行质量未低于预设的质量标准情况下，完成一个通信数据传输的最大数据传输时间；t
max01
表示关联通信节点之间的原始链路，在链路运行质量低于预设的质量标准情况下，在经过三个单位周期过程中完成一个通信数据传输的最大数据传输时间；t0表示单位周期对应的时间长度，t
p
表示相邻关联通信节点之间的原始链路，在运行质量未低于预设的质量标准情况下，完成一个通信数据传输的平均传输时间。
11.进一步的，所述切换模块，还包括：链路选择模块，用于利用所述链路运行参数，对每个备用通信链路的运行质量进行排序的同时，自动将当前相邻关联通信节点之间的备用通信链路切换为运行质量最高的备用通信链路。
12.进一步的，所述数据传输保护单元，包括：传输监测模块，用于对相邻关联通信节点之间通信链路中传输的目标数据传输文件的传输进度进行管理；反馈模块，用于将传输进度的结果反馈至防汛水位监测终端并保持数据同步；云存储模块，用于将所述目标数据传输文件中的视频数据、水位信号数据和定位数据基于数据类别存储在云网络中的各个存储节点上。
13.进一步的，所述传输监测模块的实施过程为：获取每个防汛水位监测终端的网络层在传输数据时的流量变动情况，确定远程无线防汛监测平台的安全性指数，基于所述流量变动情况确定所述目标数据传输文件的传输速度；基于所述目标数据传输文件的传输速度获取当前目标数据传输文件的传输进度，并将传输进度生成传输进度列表，基于相邻关联通信节点之间通信链路将传输进度列表同步至防汛水位监测终端；所述目标数据传输文件传输完成后，基于所述流量变动情况计算目标数据传输文件的传输时间是否一致，判断所述目标数据传输文件的传输完整度。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.通过不少于一个的防汛水位监测终端构成了连续的监控区域，全方位对水位进行监测，对防汛水位数据对应的监测区域进行防汛推演，并基于推演结果进行防汛预警，无线通讯信号传输平台通过建立数据传输通道，并实时监测校验，提高对突发公共事件的实时监测、监控和高效处置能力，具有显著的经济效益和社会效益。
15.2.通过实现将监测数据进行准确有效的分类操作，同时根据分类结果将数据进行标签标记，确定该数据的监测范围，通过视频段的提取，从视频段的时间节点中找出断点，对视频数据的完整度进行有效核验，实现在数据缺失时及时重新获取数据进行补充，生成完整的目标数据传输文件，实现对监测数据进行准确有效的评估，提高了对防汛信号分析的准确性。
16.3.通过对水位信号数据进行推演，提高了快速推演的效率与准确性，并根据确定最大水位数据判断最大水位数据是否超出对应的监控区域最大承水位，确定监控区域的水位是否在安全范围，对到达预警范围的区域进行预警警报，有利于在监控区域中提前预警，从而降低人工巡测难度，同时向监管人员和防汛部门发送预警提醒，有效避免汛期变化，导致处置时间延误的情况，做到提前预警。
17.4.通过目标传输文件中的视频数据、水位信号数据和定位数据基于数据类别存储在云网络中的各个存储节点，实现了各个存储节点的合理使用，通过计算目标传输文件在传输通道中目标传输文件的传输效率，可以保证对于每个防汛水位监测终端传输的数据都可以稳定的接收到，同时还进一步地避免了数据在传输过程中的丢失情况，提高了稳定性和数据传输效率。
附图说明
18.图1为本发明的基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统模块图；图2为本发明的基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统流程图；
图3为本发明的防汛水位监测终端模块图；图4为本发明的远程无线防汛监测平台模块图；图5为本发明的无线通讯信号传输平台模块图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.为了解决现有技术中，现场信息的实时采集与传输及应急通信保障问题难以得到解决，大大影响了防汛急救措施，为经济效益和社会效益带来不良影响的技术问题，请参阅图1-2，本实施例提供以下技术方案：基于物联网的远程无线防汛水位信号传输系统，包括防汛水位监测组件、远程无线防汛监测平台和无线通讯信号传输平台；防汛水位监测组件，用于获取不少于一个的防汛水位监测终端构建的监控环境下的防汛水位数据，并将所述防汛水位数据与防汛水位监测终端打包生成数据集上传至远程无线防汛监测平台；远程无线防汛监测平台，用于从防汛水位监测组件上传的数据集中提取定位数据，并依据定位数据将所述防汛水位数据输入至对应地图坐标中，在远程监测地图中进行显示；远程无线防汛监测平台，还用于基于所述防汛水位数据进行计算分析，对所述防汛水位数据对应的监测区域进行防汛推演，并基于推演结果进行防汛预警；无线通讯信号传输平台，用于建立不少于一个的所述防汛水位监测终端与远程无线防汛监测平台进行数据通信的传输通道，并将所述防汛水位数据进行云端储存。
21.具体的，通过不少于一个的防汛水位监测终端，如防汛水位监测终端1、防汛水位监测终端2至防汛水位监测终端n构成了连续的监控区域，全方位对水位进行监测，在远程监测地图中进行显示，对防汛水位数据对应的监测区域进行防汛推演，并基于推演结果进行防汛预警，做到及时预警，无线通讯信号传输平台通过建立数据传输通道，并实时监测校验，有效解决现场信息的实时采集与传输及应急通信保障问题，提高对突发公共事件的实时监测、监控和高效处置能力，具有显著的经济效益和社会效益。
22.为了解决现有技术中，在终端监测数据传输过程中，导致远程接收终端接收数据不及时、不准确、不完整，造成远程防汛系统的计算出现误差，大大影响了防汛效果的技术问题，请参阅图3，本实施例提供以下技术方案：防汛水位监测终端，包括：数据采集模块，用于获取防汛水位监测终端采集到的视频数据和定位数据，并将所述防汛水位监测终端采集的定位数据与视频数据一一对应；数据包生成模块，用于建立空白数据包，将一一对应的所述防汛水位监测终端中的视频数据和定位数据输入至所述空白数据包中，并建立标签。数据包生成模块，还用于：对所述视频数据提取视频数据段，并对视频数据段中的多个时间节点数据进行读取，确定多个时间节点数据中是否连续；当多个时间节点数据中存在断点时，对断点数据的相邻数据进行读取，同时，再次从所述防汛水位监测终端获取视频数据，直至多个时间节点数据连续，生成完整的目标数据传输文件。
23.具体的，通过建立空白数据包将防汛水位监测终端采集到的数据输入至数据包中，并建立标签，实现将监测数据进行准确有效的分类操作，同时根据分类结果将数据进行标签标记，确定该数据的监测范围，并传输至远程无线防汛监测平台，通过视频段的提取，从视频段的时间节点中找出断点，对视频数据的完整度进行有效核验，实现在数据缺失时及时重新获取数据进行补充，生成完整的目标数据传输文件，实现对监测数据进行准确有效的评估，提高了对防汛信号分析的准确性。
24.为了解决现有技术中，汛期水情变化快，预警信息难到达、不及时，延误处置时间，且河湖、水库岸线长，面积广，人工巡测难度大，费时费力的技术问题，请参阅图4，本实施例提供以下技术方案：远程无线防汛监测平台，包括：数据获取模块，用于对所述目标数据传输文件的数据进行读取，确定目标数据传输文件中各数据的数据类型；数据推演模块，用于基于所述目标数据传输文件中各数据的数据类型提取视频数据中的水位信号数据，分别对所述水位信号数据进行推演，确定所述视频数据的水位系数；预警模块，用于基于所述水位系数确定最大水位数据，确定所述视频数据对应的监控区域最大承水位，判断所述最大水位数据是否超出对应的监控区域最大承水位，若超出对应的监控区域最大承水位则对所述监控区域进行预警警报；远程无线防汛监测平台，还用于基于所述无线通讯信号传输平台将所述数据推演模块的结果在远程显示终端进行同步显示，并当显示结果判定最大水位数据超出预警范围时，基于所述无线通讯信号传输平台向监管人员和防汛部门发送预警提醒，同时，监控终端基于预警提醒进行警报作业。
25.具体的，通过确定目标数据传输文件的完整性，确定数据的数据类型，对视频数据中的水位信号数据进行精准提取，对水位信号数据进行推演，提高了快速推演的效率与准确性，并根据水位信号数据的水位系数确定最大水位数据，并根据确定最大水位数据判断最大水位数据是否超出对应的监控区域最大承水位，确定监控区域的水位是否在安全范围，对到达预警范围的区域进行预警警报，有利于在监控区域中提前预警，从而降低人工巡测难度，同时向监管人员和防汛部门发送预警提醒，有效避免汛期变化，导致处置时间延误的情况，做到提前预警。
26.为了解决现有技术中，基于无线网络进行信号传输，然而在信号传输过程中无法及时了解网络传输情况，导致网路卡顿，造成数据的丢失的技术问题，请参阅图5，本实施例提供以下技术方案：无线通讯信号传输平台，包括：传输链路创建单元，用于分别确定防汛水位监测终端与无线通讯信号传输平台的第一通信链路标识、无线通讯信号传输平台与远程无线防汛监测平台的第二通信链路标识，其中，所述第一通信链路标识具有若干个且与防汛水位监测终端的数量一一对应，所述第二通信链路标识的数量为一个；所述传输链路创建单元，还具有基于确定的第一通信链路标识和第二通信链路标识，进而获取若干个关联通信节点，并根据获取的若干个关联通信节点构建防汛水位监测终端与远程无线防汛监测平台的通信链路；数据传输保护单元，用于对相邻关联通信节点之间的通信链路中传输的目标数据传输文件的传输进度进行同步监测与保护，同时，将目标数据传输文件同步缓存至云端。
27.进一步的，所述数据传输保护单元，包括：传输监测模块，用于对相邻关联通信节点之间通信链路中传输的目标数据传输文件的传输进度进行管理；反馈模块，用于将传输
进度的结果反馈至防汛水位监测终端并保持数据同步；云存储模块，用于将所述目标数据传输文件中的视频数据、水位信号数据和定位数据基于数据类别存储在云网络中的各个存储节点上。
28.传输监测模块的实施过程为：获取每个防汛水位监测终端的网络层在传输数据时的流量变动情况，确定远程无线防汛监测平台的安全性指数，基于所述流量变动情况确定所述目标数据传输文件的传输速度；基于所述目标数据传输文件的传输速度获取当前目标数据传输文件的传输进度，并将传输进度生成传输进度列表，基于相邻关联通信节点之间通信链路将传输进度列表同步至防汛水位监测终端；所述目标数据传输文件传输完成后，基于所述流量变动情况计算目标数据传输文件的传输时间是否一致，判断所述目标数据传输文件的传输完整度。
29.具体的，通过将目标数据传输文件中的视频数据、水位信号数据和定位数据基于数据类别存储在云网络中的各个存储节点，实现了各个存储节点的合理使用。建立传输链路，将无线通讯信号传输平台和防汛水位监测终端之间传输的目标数据传输文件进行实时监测与保护，根据目标数据传输文件的使用强度及带宽占用概率来进行传输匹配，确定所述目标数据传输文件的传输速度，防汛水位监测终端进行实时数据流接收，反馈及时，保证了目标数据传输文件的传输完整度，提高了数据传输的安全性和稳定性，通过计算目标数据传输文件在传输通道中的传输效率，可以保证对于每个防汛水位监测终端传输的数据都可以稳定的接收到，同时还进一步地避免了数据在传输过程中的丢失情况，提高了稳定性和数据传输效率。
30.本发明的一个实施例，所述无线通讯信号传输平台，还包括：实时监测模块，用于实时监测相邻两个关联通信节点之间通信链路的通信数据，获取预设单位周期内的通信数据量；其中，所述预设单位周期的取值范围为6s-10s；单位周期数量设置模块，用于根据所述通信数据量利用单位周期数量设置模型，对相邻关联通信节点之间通信链路进行信道监控的单位周期数量进行设置；其中，所述单位周期数量设置模型如下：
31.其中，n表示单位周期数量，且为向上取整；n表示预设单位周期所包含的秒数；qi表示第i秒对应的相邻关联通信节点之间通信链路所承载的通信数据量；q
i-1
表示第i-1秒对应的相邻关联通信节点之间通信链路所承载的通信数据量；q0表示预设单位周期内每秒通信数据量变化总量标准值；n0表示基准数量，n0的取值范围为2至4。
32.备用通信链路数量设置模块，用于通过备用通信链路数量设置模型对相邻关联通信节点之间的备用通信链路数量进行设置；其中，备用通信链路数量设置模型通过如下公式获取：
33.其中，m表示备用通信链路数量，且为向上取整；m0表示备用数量基准值，m0的取值范围为1-2；n1表示单位周期数量所对应的时间长度中，单位周期的通信数据量超过预设通
信数据量阈值的个数；n2表示单位周期数量所对应的时间长度中，单位周期的通信数据量低于预设通信数据量阈值的个数。
34.备用链路建立模块，用于按照备用通信链路的数量在相邻关联通信节点之间设置对应数量的备用通信链路，并对所述备用通信链路进行按序编号；切换模块，用于实时监控相邻关联通信节点之间通信链路的运行质量，当通信链路的运行质量低于预设的质量标准时，则进行通信链路的切换。
35.其中，切换模块，还包括：参数监测模块，用于实时监控相邻关联通信节点之间通信链路的链路运行参数，并通过链路运行参数获取相邻关联通信节点之间的链路运行质量。
36.运行参数检验模块，用于当所述链路运行质量低于预设的质量标准时，在经过三个单位周期后按照预设的编号依次调取备用通信链路，并按照编号顺序依次按照运行时间间隔切换至每个备用通信链路，检验每个备用通信链路的链路运行参数；其中，所述运行时间间隔通过如下公式获取：
37.其中，t表示运行时间间隔，t
max
表示相邻关联通信节点之间的原始链路，在链路运行质量未低于预设的质量标准情况下，完成一个通信数据传输的最大数据传输时间；t
max01
表示关联通信节点之间的原始链路，在链路运行质量低于预设的质量标准情况下，在经过三个单位周期过程中完成一个通信数据传输的最大数据传输时间；t0表示单位周期对应的时间长度，t
p
表示相邻关联通信节点之间的原始链路，在运行质量未低于预设的质量标准情况下，完成一个通信数据传输的平均传输时间。
38.链路选择模块，用于利用所述链路运行参数，对每个备用通信链路的运行质量进行排序的同时，自动将当前相邻关联通信节点之间的备用通信链路切换为运行质量最高的备用通信链路。
39.通过上述技术方案能够有效提高链路的运行质量的实时监控性，进而有效提高相邻关联通信节点之间的通信链路的运行质量，同时，通过上述公式获取的监控时间对应的单位周期数量和备用通信链路的数量，能够有效提高通信节点之间的备用通信链路的设置合理性和与节点实际通信数据情况之间的匹配性。防止备用通信链路设置过多导致资源浪费的问题发生，同时也能防止备用通信链路设置过少导致在汛期，无线通信质量较差的情况下，没有合适的备用通信链路可用，进而导致数据传输延时或无法传输的问题发生。
40.同时，由于在汛期每个通信链路是否可用和运行质量会出现随机性的不同，因此，通过上述公式获取的运行时间间隔能够为每个备用链路在汛期的自动切换过程中提高高质量通信链路的选择效率和选择准确性。同时，有效防止运行时间间隔设置过短导致无法对每个备用通信链路提供足够的检测时间导致质量检测准确性降低的问题发生，同时又能够防止时间间隔设置过长导致降低高质量备用通信链路获取效率。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。