本實(shí)用新型屬于水文探測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧洞水文數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水的需求在國(guó)內(nèi)逐年擴(kuò)大，其短缺已成為影響許多省份社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。目前我國(guó)對(duì)于超長(zhǎng)引水隧洞在引水過程中水流的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)尤為欠缺，因此水文探測(cè)的技術(shù)方向是備受關(guān)注的，對(duì)水文水資源高效探查及分析是山西境內(nèi)解決水問題的重中之重。

隧洞工程屬于重要的混凝土結(jié)構(gòu)工程，隨著隧洞工程的完成并進(jìn)入使用，隧洞的封閉構(gòu)造造成內(nèi)部情況及使用情況較為“隱蔽”，不易探測(cè)隧洞的引水過程情況，僅能從引水隧洞入口及出口獲取水流的初始及最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)，這對(duì)隧洞引水過程的管理是極不到位的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種隧洞水文數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，可以進(jìn)行隧洞河流的水文數(shù)據(jù)采集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多站點(diǎn)組網(wǎng)，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化管理。

本實(shí)用新型通過以下方式實(shí)現(xiàn)：一種隧洞水文數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括若干監(jiān)測(cè)端、若干次級(jí)RTU、若干主機(jī)RTU、數(shù)據(jù)中心和管理中心；所述次級(jí)RTU監(jiān)測(cè)端與主級(jí)RTU通信連接；所述主級(jí)RTU與數(shù)據(jù)中心通信連接；所述管理中心與數(shù)據(jù)中心通信連接。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)測(cè)端包括球體、第一數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、第一通信模塊和電源模塊；所述球體包括殼體，所述殼體設(shè)有若干探測(cè)孔；所述第一數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、第一通信模塊和電源模塊設(shè)置在殼體內(nèi)；所述第一數(shù)據(jù)處理模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和第一通信模塊數(shù)據(jù)連接，所述電源模塊向第一數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和第一通信模塊數(shù)據(jù)供電。

進(jìn)一步的，所述球體還包括外壁緩沖層、和內(nèi)壁緩沖層；所述外壁緩沖層設(shè)置在殼體外壁；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)置在殼體內(nèi)壁；所述殼體設(shè)有若干探測(cè)孔；所述外壁緩沖層設(shè)有與探測(cè)孔相適配的外壁開孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測(cè)孔相適配的內(nèi)壁開孔。

進(jìn)一步的，所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板。

進(jìn)一步的，所述外壁緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層；所述第一緩沖層和第二緩沖層均采用減震材料。

進(jìn)一步的，傳感器模塊包括陀螺儀，加速度計(jì)、磁力計(jì)、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器或流速傳感器中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述第一通信模塊包括233MHz頻段通信單元、433MHz頻段通信單元、2.4GHz頻段通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元、北斗衛(wèi)星通信單元或藍(lán)牙通信單元的一種或幾種。

進(jìn)一步的，所述主級(jí)RTU設(shè)置有主級(jí)通信單元；所述次級(jí)RTU設(shè)置有次級(jí)無線通信單元；所述監(jiān)測(cè)端與次級(jí)RTU數(shù)據(jù)連接；所述主級(jí)RTU、次級(jí)RTU、服務(wù)器模塊和客戶端模塊之間通過主級(jí)無線通信單元通信連接；所述次級(jí)RTU通過次級(jí)無線通信單元與主級(jí)無線通信單元通信連接。

進(jìn)一步的，所述主級(jí)無線通信單元包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee 通信單元、GSM通信單元、WIFI單元或藍(lán)牙通信單元中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述次級(jí)RTU設(shè)有傳感器單元；所述傳感器單元包括水壓計(jì)、流量計(jì)、墑情儀、氣壓計(jì)、雨量計(jì)、溫度計(jì)、風(fēng)向計(jì)或濕度計(jì)中的一種或幾種。

本實(shí)用新型的有益效果是：

提供一種隧洞水文數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多站點(diǎn)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)化管理。

設(shè)有主級(jí)RTU和次級(jí)RTU，次級(jí)RTU連接監(jiān)測(cè)端，通過監(jiān)測(cè)端采集數(shù)據(jù)；多個(gè)次級(jí)RTU分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域的不同地方，使得監(jiān)測(cè)范圍擴(kuò)大；次級(jí)RTU監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)后，集中上傳到主級(jí)RTU，之后主級(jí)RTU收集若干次級(jí)RTU的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心，而管理者可以通過管理中心隨時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧洞數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)端采用球體，并在球體中設(shè)置若干傳感器，在監(jiān)測(cè)時(shí)，可以叫監(jiān)測(cè)端直接投入隧洞河流中，讓球體隨隧洞河流漂流，同時(shí)球體對(duì)河流的各種數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得河流數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給最近的次級(jí)RTU。

球體設(shè)有多個(gè)緩沖層，保證球體在隧洞中漂流時(shí)不致?lián)p壞。

球體外圍設(shè)有平衡板，可以增加浮力和減輕球體與隧洞壁的直接碰撞，也防止發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在落差過大的情況下也能起到緩沖作用。

傳感器模塊包括陀螺儀，加速度計(jì)、磁力計(jì)、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器或流速傳感器中的一種或多種，多種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，使隧洞監(jiān)測(cè)更全面。

多種數(shù)據(jù)傳送方式，讓數(shù)據(jù)在各種惡劣環(huán)境下均能向外發(fā)送。

附圖說明

圖1為本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為監(jiān)測(cè)端結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種隧洞水文數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括若干監(jiān)測(cè)端1、若干主級(jí)RTU2、若干次級(jí)RTU3、數(shù)據(jù)中心4和管理中心5；所述次級(jí)RTU3與監(jiān)測(cè)端1通信連接；所述次級(jí)RTU3與主級(jí)RT4U通信連接；所述主級(jí)RTU4與數(shù)據(jù)中心4通信連接；所述管理中心5與數(shù)據(jù)中心4通信連接。

次級(jí)RTU在特定區(qū)域內(nèi)蜂窩式分布，監(jiān)測(cè)端用于監(jiān)測(cè)隧洞水文數(shù)據(jù)，于是監(jiān)測(cè)端可以找最近的次級(jí)RTU傳送數(shù)據(jù)，之后區(qū)域內(nèi)若干個(gè)次級(jí)RTU的數(shù)據(jù)，集中到一個(gè)主級(jí)RTU，之后主級(jí)RTU將數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心再通過網(wǎng)絡(luò)傳送到管理中心，用戶通過管理中心，可以實(shí)時(shí)掌握整個(gè)區(qū)域的水文數(shù)據(jù)。

所述監(jiān)測(cè)端包括球體11、數(shù)據(jù)處理模塊12、傳感器模塊13、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊14、通信模塊15和電源模塊16；所述球體11包括殼體111，所述殼體設(shè)有若干探測(cè)孔111a；所述數(shù)據(jù)處理模塊12、傳感器模塊13、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊14、通信模塊15和電源模塊16設(shè)置在殼體111內(nèi)；所述數(shù)據(jù)處理模塊12分別與傳感器模塊13、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊14和通信模塊15數(shù)據(jù)連接，所述電源模塊16向數(shù)據(jù)處理模塊12、傳感器模塊13、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊14和通信模塊15數(shù)據(jù)供電。

監(jiān)測(cè)端采用球體，使用時(shí)，可以將球體投入河流，并隨河流流入隧洞中，于是對(duì)于比較長(zhǎng)的隧洞，以及人力無法到達(dá)的隧洞深處，可以通過球體監(jiān)測(cè)；傳感器模塊可以用于采集隧洞里河流的水文數(shù)據(jù)，之后傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，并儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊中，數(shù)據(jù)處理模塊通過第一通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到周圍的次級(jí)RTU。

所述球體11還包括外壁緩沖層112、和內(nèi)壁緩沖層113；所述外壁緩沖層設(shè)置在殼體外壁；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)置在殼體內(nèi)壁；所述外壁緩沖層112設(shè)有與探測(cè)孔111a相適配的外壁開112a孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測(cè)孔相適配的內(nèi)壁開孔113a。

所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板114。

所述外壁緩沖層包括第一緩沖層112b和第二緩沖層112c；所述第一緩沖層和第二緩沖層均采用減震材料。

球體包括殼體、內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，可以減輕球體在漂流過程中受到的撞擊，避免內(nèi)部傳感設(shè)備的損壞。

所述殼體設(shè)有若干探測(cè)孔；所述外壁緩沖層設(shè)有與探測(cè)孔相適配的外壁開孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測(cè)孔相適配的內(nèi)壁開孔。所述探測(cè)孔與傳感器探頭的形狀相適配，可以根據(jù)需要裝配不同的傳感器。

只要探測(cè)孔與傳感器的外型相適配，球體便可實(shí)現(xiàn)防水功能。

為了達(dá)到防水效果，所述探測(cè)孔上設(shè)有防水套；所述防水套套設(shè)傳感器單元上；所述傳感器單元探測(cè)端穿過防水套。

所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板?？梢栽黾痈×蜏p輕球體與隧洞壁的直接碰撞，也防止發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在落差過大的情況下也能起到緩沖作用。

傳感器模塊13包括陀螺儀，加速度計(jì)、磁力計(jì)、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器或流速傳感器中的一種或多種。

可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多種水文數(shù)據(jù)。

所述通信模塊包括233MHz頻段通信單元、433MHz頻段通信單元、2.4GHz頻段通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元、北斗衛(wèi)星通信單元或藍(lán)牙通信單元的一種或幾種。

多種數(shù)據(jù)通信方式，最大限度保證數(shù)據(jù)不受環(huán)境影響，確保數(shù)據(jù)能及時(shí)傳送。

所述主級(jí)RTU2設(shè)置有主級(jí)通信單元21；所述次級(jí)RTU3設(shè)置有次級(jí)無線通信單元31；所述監(jiān)測(cè)端1與次級(jí)RTU2數(shù)據(jù)連接；所述主級(jí)RTU2、次級(jí)RTU3、數(shù)據(jù)中心4、管理中心5之間通過主級(jí)無線通信單元通信21連接；所述次級(jí)RTU3通過次級(jí)無線通信單元31與主級(jí)無線通信單元21通信連接。

所述主級(jí)無線通信單元21包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee 通信單元、GSM通信單元、WIFI單元或藍(lán)牙通信單元中的一種或多種。

所述次級(jí)RTU3設(shè)有傳感器單元35；所述傳感器單元包括水壓計(jì)、流量計(jì)、墑情儀、氣壓計(jì)、雨量計(jì)、溫度計(jì)、風(fēng)向計(jì)或濕度計(jì)中的一種或幾種。

所述主級(jí)RTU還包括主級(jí)數(shù)據(jù)處理單元22、主級(jí)接口單元23、主級(jí)防盜單元24；所述主級(jí)數(shù)據(jù)處理單元22分別和主級(jí)防盜單元、主級(jí)接口單元23、主級(jí)通信單元21數(shù)據(jù)連接；所述主級(jí)接口單元包括傳感器接入端口和通信接入端口。

所述次級(jí)RTU3還包括次級(jí)數(shù)據(jù)處理單元32、次級(jí)接口單元33、和次級(jí)防盜單元34；所述次級(jí)數(shù)據(jù)處理單元32分別與次級(jí)接口單元33、次級(jí)防盜單元34、次級(jí)無線通信單元31連接；所述傳感器單元35與次級(jí)接口單元33連接；所述次級(jí)接口單元33包括光耦輸出接口、光耦輸入接口、IO驅(qū)動(dòng)接口、格雷碼接口、AD接口、繼電器接口和RS-485接口。

次級(jí)RTU本身設(shè)有傳感器，使系統(tǒng)可以在監(jiān)測(cè)隧洞水文數(shù)據(jù)的同時(shí)，監(jiān)測(cè)次級(jí)RTU周圍環(huán)境的水文數(shù)據(jù)，使整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)完整而龐大的水文監(jiān)測(cè)體系。