[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510054265.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN104735128A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯帆;肖偉華;王建華;殷峻暹;陳爭(zhēng)杰;張冬冬;柴福鑫;朱乾德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08
• 代理公司: 四川君士達(dá)律師事務(wù)所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

動(dòng)庫(kù)容是回水水面與壩前水位水平面之間的楔形水庫(kù)容積。水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容對(duì)洪水能起到一定的蓄滯作用。水庫(kù)靜庫(kù)容調(diào)洪將水庫(kù)水面假設(shè)為水平漲落，沒有考慮水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容的影響。這樣做可能存在較大誤差，會(huì)導(dǎo)致調(diào)洪計(jì)算結(jié)果偏大，特別是對(duì)壩前為峽谷型的河道型水庫(kù)，影響更為明顯。調(diào)洪計(jì)算結(jié)果失真可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的調(diào)度決策。大部分山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)交通不方便、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后、條件艱苦，在庫(kù)區(qū)通過設(shè)立人工水位站來監(jiān)測(cè)水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容投資大，且實(shí)施困難。由于水庫(kù)調(diào)洪期間，壩址以上入流為非恒定流，因此在進(jìn)行動(dòng)庫(kù)容計(jì)算時(shí)，國(guó)內(nèi)外研究人員常應(yīng)用水力學(xué)中的圣維南方程組來描述水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)水庫(kù)的調(diào)洪規(guī)則建立一維非恒定流隱式差分模型的邊界條件，從而進(jìn)行水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容調(diào)洪。目前，我國(guó)大部分水庫(kù)還沒有專門的動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整體而言，水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容監(jiān)測(cè)的信息化、現(xiàn)代化和智能化水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。當(dāng)發(fā)生較大洪水時(shí)，水庫(kù)管理部門不能及時(shí)監(jiān)測(cè)、掌握、判斷水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容的實(shí)時(shí)狀態(tài)和變化趨勢(shì)，對(duì)水庫(kù)防洪調(diào)度可能會(huì)造成一定的不利影響。研發(fā)一種低成本、高效率，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容相關(guān)信息，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和分析計(jì)算，并方便向水庫(kù)管理人員發(fā)布信息的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于水庫(kù)防洪調(diào)度具有非常重要的實(shí)踐意義。

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)即為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其核心和基礎(chǔ)仍為互聯(lián)網(wǎng)。它具有智能、先進(jìn)、互聯(lián)等三個(gè)重要特征，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的用途廣泛，可應(yīng)用于智能交通、環(huán)境保護(hù)、健康醫(yī)療、水系監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。

一般而言，隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都會(huì)增加。相對(duì)于現(xiàn)有的各種無線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)是一種低功耗和低成本的技術(shù)。同時(shí)由于ZigBee技術(shù)的低數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小的特點(diǎn)，也決定了ZigBee技術(shù)適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)。目前，ZigBee無線通信技術(shù)已日漸成熟，因此可以利用這種技術(shù)構(gòu)建一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為水庫(kù)防洪調(diào)度決策提供技術(shù)支撐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括管理中心服務(wù)器、無線通信網(wǎng)絡(luò)和置于水庫(kù)里的若干個(gè)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端。若干個(gè)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端組成一個(gè)ZigBee子網(wǎng)，若干個(gè)ZigBee子網(wǎng)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將水庫(kù)實(shí)時(shí)動(dòng)庫(kù)容信息傳遞到管理中心服務(wù)器，管理中心服務(wù)器對(duì)水庫(kù)實(shí)時(shí)動(dòng)庫(kù)容信息進(jìn)行統(tǒng)一顯示、分析和管理；所述動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端包括微處理器及分別與其連接的水位傳感器模塊、Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，、ZigBee模塊以及電池電源模塊。

優(yōu)選的，所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)是基于ZigBee/GPRS/GSM/3G的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)選的，所述微處理器通過AD轉(zhuǎn)換模塊與水位傳感器和流量傳感器模塊連接，將各傳感器所測(cè)量到的模擬數(shù)據(jù)量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并將信息存儲(chǔ)在Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。

進(jìn)一步優(yōu)選的，ZigBee模塊在微處理器的控制下組網(wǎng)連接，在微處理器中實(shí)現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議棧和GPRS通信模塊，該協(xié)議棧在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議、在傳輸層實(shí)現(xiàn)TCP與UDP協(xié)議、在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議，還實(shí)現(xiàn)了ICMP協(xié)議，在鏈路層實(shí)現(xiàn)PPP協(xié)議，GPRS通信模塊在微處理器的控制下實(shí)現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的附著。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述電池電源模塊使用可充電蓄電池配太陽能電池，電壓為12V。

本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)變化信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、計(jì)算與傳輸，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息傳輸至人員管理終端，使其掌控水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容的實(shí)時(shí)變化，及時(shí)進(jìn)行水庫(kù)防洪調(diào)度，可以防止由于水庫(kù)調(diào)洪不當(dāng)形成的潰壩事故及其對(duì)下游居民區(qū)的生命和財(cái)產(chǎn)安全的危害。

附圖說明

圖1是基于物聯(lián)網(wǎng)的水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2是動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端的原理框圖；

其中，1、動(dòng)庫(kù)容實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端；2、ZigBee/GPRS/GSM/3G網(wǎng)關(guān)；3、ZigBee子網(wǎng)；4、Internet網(wǎng)絡(luò)；5、管理中心服務(wù)器；6、微處理器；7、ZigBee模塊；8、電池電源模塊；9、水位傳感器模塊；10、流量傳感器模塊；11、Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

具體實(shí)施方式