[發(fā)明專利]基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水庫(kù)汛情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610124772.1
• 申請(qǐng)日: 2006-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101166127A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊昌侖;熊濤;鄭宏;文必洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/28
• 分類號(hào): H04L12/28;H04L29/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所
• 代理人: 黃瑞棠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水庫(kù)汛情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水庫(kù)汛情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)水庫(kù)防洪與興利的矛盾十分尖銳。如汛期前段出現(xiàn)較大暴雨時(shí)，為了水庫(kù)安全不敢蓄水，到了后期往往又無(wú)水可蓄，于是安全利用洪水資源、優(yōu)化調(diào)控便成為水利工作者甚為關(guān)注的課題之一。其主要內(nèi)容包括：

1、根據(jù)面臨時(shí)段實(shí)現(xiàn)天氣趨勢(shì)的分析；

2、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水情變化及水庫(kù)流域的汛期降雨量；

3、根據(jù)水庫(kù)流域汛期降雨量預(yù)測(cè)未來(lái)一定時(shí)段的汛情變化，并結(jié)合水庫(kù)實(shí)時(shí)水情狀態(tài)作出優(yōu)化的庫(kù)容調(diào)控策略，從而達(dá)到提高水資源興利效益的目的。

顯而易見(jiàn)，建立一個(gè)實(shí)時(shí)、可靠的水庫(kù)汛情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)是關(guān)鍵所在。

目前，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水情變化及精確采集水庫(kù)流域的汛期降雨量仍然是水利界的難題。傳統(tǒng)的水情監(jiān)測(cè)方法耗費(fèi)了大量人力、物力和財(cái)力，而汛期降雨量的采集依然沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單可行的辦法，且采集的數(shù)據(jù)不夠精確。為實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相繼推出磁浮珠、壓力、超聲等水位自動(dòng)測(cè)量裝置，由于存在諸多問(wèn)題，尚未或難以在庫(kù)區(qū)水位測(cè)量中推廣應(yīng)用；而庫(kù)區(qū)雨情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由于受制于雨量傳感器價(jià)格和能源的苛刻要求，至今尚為空白。

發(fā)明人自行研發(fā)的電子水位標(biāo)尺和雨量傳感節(jié)點(diǎn)恰恰能彌補(bǔ)這兩點(diǎn)不足：電子水位標(biāo)尺能實(shí)時(shí)將水位數(shù)據(jù)傳出，而基于電容雨量傳感器的雨量傳感節(jié)點(diǎn)沿水庫(kù)區(qū)域布置成網(wǎng)絡(luò)便能實(shí)時(shí)采集水庫(kù)區(qū)域各處的降雨情況。

關(guān)于電子水位標(biāo)尺和雨量傳感節(jié)點(diǎn)的發(fā)明創(chuàng)造，本發(fā)明人已申請(qǐng)發(fā)明專利兩項(xiàng)：

1、基于平面電容式的電子水位標(biāo)尺(ZL200610019108.0)；

2、基于電容雨量傳感器的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(ZL200610019165.9)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水庫(kù)汛情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一、水庫(kù)汛情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(本發(fā)明的基本方案，適用于大、中型水庫(kù))

如圖1、圖2，本發(fā)明包括子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1，電子水位標(biāo)尺2，RS232接口電路5和終端數(shù)據(jù)處理機(jī)6；還包括偵訊節(jié)點(diǎn)3和終端匯聚節(jié)點(diǎn)4；

子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1和電子水位標(biāo)尺2無(wú)線連通；子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1、終端匯聚節(jié)點(diǎn)4、RS232接口電路5和終端數(shù)據(jù)處理機(jī)6依次連通；偵訊節(jié)點(diǎn)3和終端匯聚節(jié)點(diǎn)4無(wú)線連通；

子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1內(nèi)的雨量傳感節(jié)點(diǎn)1A和鄰近的電子水位標(biāo)尺2分別將采集到的雨量數(shù)據(jù)及水位數(shù)據(jù)傳送至所處子區(qū)域的匯聚節(jié)點(diǎn)1B，再按洪泛方式或地理能量高效路由機(jī)制(GEAR)沿著數(shù)據(jù)傳輸梯度的方向?qū)?shù)據(jù)回傳至設(shè)置在汛情終端數(shù)據(jù)中心7的終端匯聚節(jié)點(diǎn)4(設(shè)置在汛情終端數(shù)據(jù)中心D的還有RS232接口電路5和終端數(shù)據(jù)處理機(jī)6)，經(jīng)終端數(shù)據(jù)處理機(jī)6處理實(shí)時(shí)得到水庫(kù)汛情；

所述的子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1，即無(wú)線傳感水情網(wǎng)絡(luò)的n個(gè)子區(qū)域，包括雨量傳感節(jié)點(diǎn)1A和匯聚節(jié)點(diǎn)1B，用于采集和傳輸整個(gè)水庫(kù)區(qū)域的水情信息(見(jiàn)ZL200610019165.9)。

所述的電子水位標(biāo)尺2，在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1附近布置，用于采集河道及壩區(qū)的水位信息(見(jiàn)ZL?200610019108.0)。

所述的偵訊節(jié)點(diǎn)3置于汛情終端數(shù)據(jù)中心7附近，由穩(wěn)恒電源(如用交流電源整流為直流)供電，用于全天候監(jiān)測(cè)降雨信息(一般不工作于休眠態(tài))。

所述的終端匯聚節(jié)點(diǎn)4位于汛情終端數(shù)據(jù)中心7，與子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1中與之鄰近的匯聚節(jié)點(diǎn)1B和偵訊節(jié)點(diǎn)3無(wú)線通信；在偵訊節(jié)點(diǎn)3探知降雨信息后，立即通過(guò)終端匯聚節(jié)點(diǎn)4告知汛情終端數(shù)據(jù)中心7，汛情終端數(shù)據(jù)中心7再通過(guò)終端匯聚節(jié)點(diǎn)4按洪泛方式或地理能量高效路由機(jī)制“喚醒”各子區(qū)域節(jié)點(diǎn)群1中處于休眠態(tài)的雨量傳感節(jié)點(diǎn)1A和電子水位標(biāo)尺2。

所述的“喚醒”，對(duì)于匯聚節(jié)點(diǎn)1B和電子水位標(biāo)尺2來(lái)說(shuō)，是將其內(nèi)部的微處理器從休眠態(tài)變?yōu)楣ぷ鲬B(tài)；對(duì)于雨量傳感節(jié)點(diǎn)1A來(lái)說(shuō)，除了將內(nèi)部的微處理器從休眠態(tài)變?yōu)楣ぷ鲬B(tài)外，還將休眠時(shí)內(nèi)部被切斷的信號(hào)調(diào)理電路的電源接通。

所述的洪泛方式和地理能量高效路由機(jī)制(GEAR)均為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議：

1、洪泛方式：這種協(xié)議是一種古老的協(xié)議。它不需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由計(jì)算，接收到消息的節(jié)點(diǎn)以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給所有的鄰節(jié)點(diǎn)。對(duì)于自組織的傳感器網(wǎng)絡(luò)，洪泛式路由協(xié)議是一種較直接的實(shí)現(xiàn)方法，但容易帶來(lái)消息的“內(nèi)爆”和“重疊”，而且它沒(méi)有考慮能源方面的限制，具有“資源盲點(diǎn)”的缺點(diǎn)。