專利名稱：智能水文遙測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及河流及湖泊等區(qū)域水文預(yù)報(bào)研究領(lǐng)域，具體是一種智能水文遙測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雨量、水位、等水文數(shù)據(jù)是洪水預(yù)報(bào)和水庫(kù)調(diào)度的基本數(shù)據(jù)。然而，傳統(tǒng)的水文(雨量站)、水庫(kù)(電站)報(bào)汛站大多采用人工電話上報(bào)，記憶導(dǎo)致錯(cuò)報(bào)、遲報(bào)、漏報(bào)、缺報(bào)。雖然現(xiàn)在也有采用水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，但在應(yīng)用過(guò)程中部分遙測(cè)終端無(wú)固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或固態(tài)雨水情數(shù)據(jù)錯(cuò)漏較多，滿足不了水文資料整編的要求；報(bào)汛段次不靈活，現(xiàn)有設(shè)備最小時(shí)段為I小時(shí)I報(bào)，滿足不了匯流時(shí)間短的小流域山洪預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)分析和水電站(水庫(kù))短期優(yōu)化調(diào)度等要求。此外，由于難以掌握所采用遙測(cè)終端和中心站軟件核心技術(shù)，不僅維護(hù)和升級(jí)改 造困難，還難以及時(shí)適應(yīng)水文測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)新需求?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)有關(guān)水情源智能遙測(cè)終端系統(tǒng)的研究也有了一些報(bào)道。目前設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效的數(shù)據(jù)傳輸，完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)热蝿?wù)，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。但由于容易在特殊環(huán)境下容易出現(xiàn)供電問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)停止工作。在現(xiàn)有常規(guī)的水文遙測(cè)系統(tǒng)中增加流量傳感器及pH值傳感器，能對(duì)水文異常情況下的監(jiān)測(cè)與分析有更好的幫助。目前設(shè)備雖然也能實(shí)現(xiàn)主信道和備用信道的切換任務(wù)，但目前設(shè)備中均未見述及internet和光纖通信方式等多種實(shí)時(shí)在線的工作模式設(shè)計(jì)中能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)通信主備信道靈活組合與自動(dòng)切換功能，以及通過(guò)中心站軟件對(duì)遙測(cè)站RTU固態(tài)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀與狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。綜上所述，在國(guó)內(nèi)公開的中文文獻(xiàn)中，智能水資源遙測(cè)終端產(chǎn)品報(bào)道很少，從水文工作角度，為滿足水文水情預(yù)報(bào)及數(shù)據(jù)收集整編等工作實(shí)際需求，研發(fā)一種新型的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，用于河流及湖泊等水文信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化測(cè)報(bào)，連接有不間斷電源的智能處理模塊的中央處理器，具有多接口連接多通道信號(hào)、智能收集單位時(shí)間的雨量、水位、流量、PH值等水文參數(shù)，并在自動(dòng)采集后進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和傳輸，同時(shí)也能將檢測(cè)地的實(shí)時(shí)圖像資料進(jìn)行同步的傳輸，并且設(shè)備能實(shí)現(xiàn)通信主備信道靈活組合與自動(dòng)切換功能，還能過(guò)中心站軟件對(duì)遙測(cè)站RTU固態(tài)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)等功能。具備上述功能的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于氣象、防汛等數(shù)據(jù)采集傳送等中小流域檢測(cè)場(chǎng)所，可實(shí)現(xiàn)雨量、水位等水文參數(shù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和傳輸。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明智能水文遙測(cè)系統(tǒng)主要由CPU模塊A、通信接口電路B、數(shù)據(jù)采集接口電路C、RS485模塊D、不間斷電源盒系統(tǒng)I、視頻采集裝置2、浮子式水位連接接口 3、雨量連接接口 4、流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5、PH計(jì)連接接口 6、供電選擇器7、攝像頭控制開關(guān)8、攝像頭連接器9組成。CPU模塊A分別與通信接口電路B、數(shù)據(jù)采集接口電路C實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，供電選擇器7的信號(hào)輸入CPU模塊A，不間斷電源盒系統(tǒng)I的電源輸出連接到供電選擇器7)，視頻采集裝置2和攝像頭控制開關(guān)8通過(guò)攝像頭連接器9與通信接口電路B實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，通信接口電路B通過(guò)RS485模塊D與流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊；浮子式水位連接接口 3、雨量連接接口 4、PH計(jì)連接接口 6分別輸入信號(hào)到數(shù)據(jù)采集接口電路C。所述CPU模塊A有CPU芯片Al、系統(tǒng)時(shí)鐘模塊A2和固態(tài)存儲(chǔ)器A3組成；CPU芯片Al與系統(tǒng)時(shí)鐘模塊A2、固態(tài)存儲(chǔ)器A3之間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。所述不間斷電源盒系統(tǒng)I由太陽(yáng)能電池板11、充電控制器12和蓄電池13組成，太陽(yáng)能電池板11輸出電源到充電控制器12，充電控制器12輸出電源至到蓄電池13，蓄電池13與供電選擇器7直接連接。
所述流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5內(nèi)置壓力式RS485編碼輸出水位器51。所述通信接口電路B設(shè)置有四個(gè)或者四個(gè)以上的通信接口。本發(fā)明具有不間斷電源供應(yīng)，可外接多種傳感器，實(shí)現(xiàn)所需水文信息(包括單位時(shí)間雨量、水位、流量、PH值等參數(shù))實(shí)時(shí)在線采集、分析、傳輸，并能檢測(cè)實(shí)時(shí)圖像資料實(shí)現(xiàn)同步傳輸，為水文管理的決策提供了有力的保證。


圖I是本發(fā)明智能水文遙測(cè)系統(tǒng)的外觀示意圖。圖2是本發(fā)明智能水文遙測(cè)系統(tǒng)的組成示意圖。圖中A-CPU模塊Al-CPU 芯片A2——系統(tǒng)時(shí)鐘A3——固態(tài)存儲(chǔ)器
B——通信接口電路C——數(shù)據(jù)采集接口電路D-RS485 模塊I——不間斷電源盒系統(tǒng)11——太陽(yáng)能電池板12——充電控制器13——蓄電池2——視屏采集裝置3——浮子式水位連接接口4——雨量連接接口5—流量計(jì)模擬器信號(hào)連接器51——壓力式RS485編碼輸出水位器6——PH計(jì)連接接口
7——供電選擇器8——攝像頭控制開關(guān)9—攝像頭連接器
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述本發(fā)明智能水文遙測(cè)系統(tǒng)主要由CPU模塊A、通信接口電路B、數(shù)據(jù)采集接口電路C、RS485模塊D、不間斷電源盒系統(tǒng)I、視頻采集裝置2、浮子式水位連接接口 3、雨量連接接口 4、流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5、PH計(jì)連接接口 6、供電選擇器7、攝像頭控制開關(guān)8、攝像頭連接器9組成。整個(gè)系統(tǒng)固定在長(zhǎng)方體的機(jī)箱里，機(jī)箱可以從側(cè)面打開，如圖I所示。系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。CPU模塊A分別與通信接口電路B、數(shù)據(jù)采集接口電 路C實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，供電選擇器7的信號(hào)輸入CPU模塊A，不間斷電源盒系統(tǒng)I的電源輸出連接到供電選擇器7，視頻采集裝置2和攝像頭控制開關(guān)8通過(guò)攝像頭連接器9與通信接口電路B實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，通信接口電路B通過(guò)RS485模塊D與流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。CPU模塊A由CPU芯片Al、系統(tǒng)時(shí)鐘模塊A2和固態(tài)存儲(chǔ)器A3組成。固態(tài)存儲(chǔ)器A3不僅可本地采集或通過(guò)中心站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程下載，還能通過(guò)中心站軟件對(duì)遙測(cè)站RTU固態(tài)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，隨時(shí)了解RTU的固態(tài)存儲(chǔ)器讀寫是否正常及已使用的存儲(chǔ)空間大?。灰约案倪M(jìn)固態(tài)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的存取方法，實(shí)現(xiàn)固態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可按月日檢索。系統(tǒng)時(shí)鐘模塊A2用于系統(tǒng)時(shí)間的校驗(yàn)。 不間斷電源盒系統(tǒng)I由太陽(yáng)能電池板11、充電控制器12和蓄電池13組成，實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有太陽(yáng)能、交流、直流三種電力供給系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的不間斷電源的補(bǔ)給問(wèn)題，保證了在各種不同工作條件下，尤其在面對(duì)突發(fā)性惡劣工作環(huán)境下，系統(tǒng)都能正常工作。太陽(yáng)能電池板11，能在有日光時(shí)對(duì)蓄電池13充電，在外接電源斷電的情況下，利用太陽(yáng)能補(bǔ)充系統(tǒng)對(duì)電源的需求。太陽(yáng)能電池板11輸出電源到充電控制器12，充電控制器12輸出電源至到蓄電池13，蓄電池13與供電選擇器7直接連接。供電選擇器7可根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)多種供電方式的選擇，保證整個(gè)系統(tǒng)的供電。通信接口電路B可提供四種不同通信模式的通信接口，采用串口擴(kuò)展技術(shù)，在遙測(cè)終端機(jī)電路板上配置4個(gè)通信接口，采用2個(gè)通信信道作為主/備通信信道。可以選用GPRS/GSM、超短波、衛(wèi)星、internet、光纖等信道任意兩者組成主備信道，并具有主備信道自動(dòng)切換功能。根據(jù)需要，通信接口電路B也可以設(shè)置四個(gè)以上的通信接口。視頻采集裝置2經(jīng)由攝像頭控制開關(guān)8實(shí)現(xiàn)控制，經(jīng)過(guò)攝像頭連接器9與通信接口電路B實(shí)現(xiàn)雙向通信，將通過(guò)視頻采集裝置2拍攝到的現(xiàn)場(chǎng)圖像資料，包括水位、水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)等圖片信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的視頻采集及傳輸功能，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控現(xiàn)場(chǎng)圖像采集傳輸?？赏ㄟ^(guò)選用S232串口功能攝像頭，通過(guò)指令控制的攝像工作狀態(tài)(關(guān)閉或使用)，通過(guò)信道將遙測(cè)終端采集的圖像以壓縮后的JPEG格式傳送到中心站軟件，在傳輸雨水情的同時(shí)傳送遠(yuǎn)程遙控拍攝現(xiàn)場(chǎng)圖像資料。這些圖片資料能有效提供水位、水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)圖片，幫助管理人員更好判斷現(xiàn)場(chǎng)情況，完成水文管理的決策控制。浮子式水位連接接口 3采用為19芯航空插座，其中12芯對(duì)應(yīng)商業(yè)浮子式格雷碼編碼輸出的水位器連接器的芯引腳，其余芯線接地，與該類水位器引腳相對(duì)應(yīng)；雨量連接接口 4采用3芯航空插座，其中第I芯為地線，第2芯為信號(hào)線，該雨量筒的“舌簧開關(guān)”的兩個(gè)引出線相連接；流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5采用9芯航空插座，其中第1-4芯為“0”至“3”模擬量輸入通道，第5-6芯為+12V電源輸出，第7-9為芯地線。流量計(jì)模擬信號(hào)連接器5內(nèi)置壓力式RS485編碼輸出水位器51。PH計(jì)連接接口 6采用4芯航空插座，電氣特性為標(biāo)準(zhǔn)的RS485協(xié)議的串行通信口，其中第I芯為+12電源輸出，第2芯為“A”，第4芯為“B”，第3芯為地線。攝像頭控制開關(guān)8可接入攝像的圖片信號(hào)，并顯示圖像傳輸及下載情況。終端機(jī)在兩種狀態(tài)下允許中心站下載圖像，一是永久在線模式，二是終端機(jī)上行發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文后，在通信模塊仍在線的情況下緊接著下載圖像。兩種情況下下載圖像均由數(shù)據(jù)中心主動(dòng)發(fā)出指令進(jìn)行。在永久在線模式狀態(tài)下對(duì)于發(fā)出的下載圖像指令，終端機(jī)一般都會(huì)及時(shí)響應(yīng)，但 由于在每小時(shí)的58分之后，終端機(jī)拒絕執(zhí)行任何命令，此時(shí)數(shù)據(jù)中心發(fā)出的下載圖像指令將不會(huì)得到響應(yīng)。終端機(jī)每次上行報(bào)送數(shù)據(jù)完畢之后，將預(yù)留30秒左右等待數(shù)據(jù)中心下發(fā)各種指令，包括圖像下載指令。一般情況下此指令都會(huì)得到及時(shí)響應(yīng)(SMS通信信道例外，此信道不能發(fā)送圖像信息)。中心站下載圖步驟首先啟動(dòng)RTU進(jìn)入圖像工作狀態(tài)，延遲約3秒之后接著發(fā)出復(fù)位指令、圖像大小指令、圖像壓縮率指令、拍照指令、讀圖像長(zhǎng)度指令、讀圖像指令等即可。一般情況下15秒左右即可完成一幀圖像的下載。攝像頭連接器9為標(biāo)準(zhǔn)DB9 (針)的改造型連接頭，其中第I芯為+12V電源輸出，第2芯為“RXD”，第3芯為“TXD”，第5芯為地。第2芯、3芯的電氣特性為RS232。通過(guò)攝像頭連接器9可以講視頻采集裝置2采集到的圖片信號(hào)上傳或者下行，經(jīng)過(guò)通信接口電路B與CPU模塊連接。整體說(shuō)來(lái)，本發(fā)明設(shè)置有不間斷的電源供應(yīng)裝置，保證了整個(gè)系統(tǒng)在任何情況下的正常運(yùn)行，同時(shí)設(shè)置視頻信號(hào)采集裝置，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像資料的實(shí)現(xiàn)傳輸，還提供了多種傳感器的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨量，液位、流量、PH值等多個(gè)水文參數(shù)的采集。存儲(chǔ)和傳輸；此外，整套系統(tǒng)還提供了 4種不同的通信方式，采用主備信道自動(dòng)切換的方式，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。該智能水文遙測(cè)系統(tǒng)適用中小流域水文自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)，可應(yīng)用于氣象、防汛等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，它由CPU模塊(A)、通信接口電路(B)、數(shù)據(jù)采集接口電路(C)、RS485模塊(D )、不間斷電源盒系統(tǒng)(I)、視頻采集裝置(2 )、浮子式水位連接接口(3)、雨量連接接口(4)、流量計(jì)模擬信號(hào)連接器(5)、PH計(jì)連接接口(6)、供電選擇器(7)、攝像頭控制開關(guān)(8)、攝像頭連接器(9)組成；CPU模塊(A)分別與通信接口電路(B)、數(shù)據(jù)采集接口電路(C)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，供電選擇器(7)的信號(hào)輸入CPU模塊(A)，不間斷電源盒系統(tǒng)(I)的電源輸出連接到供電選擇器(7 )，視頻采集裝置(2 )和攝像頭控制開關(guān)(8 )通過(guò)攝像頭連接器(9 )與通信接口電路(B )實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，通信接口電路(B )通過(guò)RS485模塊(D)與流量計(jì)模擬信號(hào)連接器(5)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊；浮子式水位連接接口(3)、雨量連接接口( 4 )、PH計(jì)連接接口( 6 )輸入信號(hào)到數(shù)據(jù)采集接口電路(C )。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊(A)由有CPU芯片(Al)、系統(tǒng)時(shí)鐘模塊(A2)和固態(tài)存儲(chǔ)器(A3)組成；CPU芯片(Al)與系統(tǒng)時(shí)鐘模塊(A2 )、固態(tài)存儲(chǔ)器(A3 )之間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述不間斷電源盒系統(tǒng)Cl)由太陽(yáng)能電池板(11)、充電控制器(12)和蓄電池(13)組成，太陽(yáng)能電池板(11)輸出電源到充電控制器(12)，充電控制器(12)輸出電源至到蓄電池(13)，蓄電池(13)與供電選擇器(7)直接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計(jì)模擬信號(hào)連接器(5)內(nèi)置壓力式RS485編碼輸出水位器(51)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信接口電路(B)可提供四種不同通信模式的通信接口，可設(shè)置四個(gè)或者四個(gè)以上的通信接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能水文遙測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的CPU模塊分別與通信接口電路、數(shù)據(jù)采集接口電路實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，供電選擇器的信號(hào)輸入CPU模塊，不間斷電源盒系統(tǒng)的電源輸出連接到供電選擇器，視頻采集裝置(和攝像頭控制開關(guān)通過(guò)攝像頭連接器與通信接口電路實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，通信接口電路通過(guò)RS485模塊與流量計(jì)模擬信號(hào)連接器實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊；浮子式水位連接接口、雨量連接接口、PH計(jì)連接接口輸入信號(hào)到數(shù)據(jù)采集接口電路。該系統(tǒng)的不間斷電源盒系統(tǒng)保證了系統(tǒng)供電的正常，同時(shí)視頻采集裝置可以收集圖像資料并通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的多種通信信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上行和下傳功能，系統(tǒng)同時(shí)設(shè)置多種傳感器接口，可通過(guò)外接傳感器實(shí)現(xiàn)水文參數(shù)的采集。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102967330SQ20121049291
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者陳立華, 田昀艷, 黃克強(qiáng), 甘富萬(wàn), 胡少斐 申請(qǐng)人:廣西南寧禹道水利科技有限公司