一種水利水電工程下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種水利水電工程下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國對生態(tài)環(huán)境保護(hù)認(rèn)識的不斷深入以及管理要求的不斷提高，環(huán)保行政主管部門要求所有的水利水電工程都必須下泄合適的生態(tài)流量，為了加強(qiáng)監(jiān)管，還提出了建設(shè)下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)的要求，要求系統(tǒng)能實時、準(zhǔn)確地的監(jiān)控水利水電工程下泄生態(tài)流量，并且將數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控部門。
[0003]目前國內(nèi)常用的下泄生態(tài)流量監(jiān)測方法主要有如下幾種:
[0004](I)常規(guī)水位流量關(guān)系法:該方法是在監(jiān)控斷面安裝水位自動監(jiān)測設(shè)施設(shè)備，如水位自記井、水位計、電子水尺等。用常規(guī)流速儀法測流，測定該斷面的水位流量關(guān)系，通過水位推求出流量。該方法在實際應(yīng)用過程中，需要首先實測壩下游某一斷面的水位流量關(guān)系，需要建設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)化的水位尺，同時確定水準(zhǔn)點、水準(zhǔn)高程、水尺零點高程，因此工作量較大，而且監(jiān)測精度難以得到保證。
[0005](2)多普勒(ADCP)測流法:該方法是將多普勒超聲波流量計固定于水面、河底或水面以下某一位置，實時測出對應(yīng)水流斷面的對應(yīng)流速和實時水流斷面面積，推求出河道斷面實時流量。該方法對于流量變化較小的河道較適用，但是對于流量變化較大的河道其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較差。
[0006](3)利用工程自身的運行調(diào)度數(shù)據(jù):該方法采用的工程運行數(shù)據(jù)有時候并不完全是下泄生態(tài)流量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)僅掌握在工程調(diào)度單位，不能滿足遠(yuǎn)程實時監(jiān)控的要求。
[0007]綜上所述，目前采用的下泄生態(tài)流量監(jiān)測方法及其監(jiān)測設(shè)備各有其優(yōu)缺點，但都尚未能達(dá)到實時監(jiān)測、反饋、監(jiān)控的要求，不能滿足將數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控部門的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種可以實時、準(zhǔn)確、遠(yuǎn)程監(jiān)控水利水電工程下泄生態(tài)流量的方案，投資低、運行可靠，適用性廣。
[0009]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
[0010]一種水利水電工程下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括供電電源、流量監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及服務(wù)器，所述供電電源分別與流量監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備相連，所述流量監(jiān)測設(shè)備的輸出端與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸入端相連，用于采集下泄流量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸出端與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的輸入相連，用于自動儲存流量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的輸出端與服務(wù)器相連，用于遠(yuǎn)程自動傳輸流量數(shù)據(jù)。
[0011]所述流量監(jiān)測設(shè)備由非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀和基架組成，其中非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀安裝在基架上，并設(shè)置于選定的流量監(jiān)測斷面處。
[0012]所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備為數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備為GSM/GPRS通信終端，其中數(shù)據(jù)采集器及GSM/GPRS通信終端安裝于設(shè)備箱中，數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀相連，GSM/GPRS通信終端通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集器相連。
[0013]所述供電電源由太陽能電池板、充電控制器、蓄電池組組成，其中充電控制器和蓄電池組安裝在電源箱內(nèi)，太陽能電池板固定在電源箱頂部。
[0014]所述的太陽能電池板、充電控制器和蓄電池組安裝于一體化設(shè)備箱中，并通過電源線與非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器及GSM/GPRS通信終端相連。
[0015]一種水利水電工程下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測方法，該方法是在非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀獲取流量數(shù)據(jù)后，按照設(shè)定的時間間隔將信息發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，并通過GSM/GPRS通信終端將流量數(shù)據(jù)按照設(shè)定的時間間隔以移動通信短消息SMS的形式將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至服務(wù)器，從而實現(xiàn)對水利水電工程下泄生態(tài)流量進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0016]所述GSM/GPRS通信終端集成S頂卡讀寫器，具備RS-232接口，工作環(huán)境環(huán)境溫度為-20?+70°C，數(shù)據(jù)速率為9600bps。
[0017]所述GPRS/GSM通信終端嵌入了 TCP/IP協(xié)議，與數(shù)據(jù)采集器接口采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，與數(shù)據(jù)采集器的通信協(xié)議采用AT指令。
[0018]所述數(shù)據(jù)采集器的工作環(huán)境溫度為-10°C?45°C。
[0019]所述非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀的主要技術(shù)參數(shù)如下:
[0020]適用流速范圍:0.2m/s?8m/s，分辨率:lmm/s ；
[0021]適用水位范圍:0?70m，分辨率:1_ ；
[0022]流量測量精度:誤差率〈5% ;
[0023]數(shù)字接口:RS_232。
[0024]本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點:
[0025](I)采用本發(fā)明所述的下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)，可全天無人值守，實時自動監(jiān)測、存儲、遠(yuǎn)程傳輸水利水電工程下泄生態(tài)流量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對水利水電工程下泄生態(tài)流量的實時動態(tài)自動化遠(yuǎn)程監(jiān)管；
[0026](2)本發(fā)明采用非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀采集下泄流量數(shù)據(jù)，適用流速范圍為
0.2m/s?8m/s，分辨率為lmm/s，適用水位范圍為0_70m，分辨率為1mm，流量測量誤差率
<5% ；
[0027](3)本發(fā)明數(shù)據(jù)采集存儲器可設(shè)置數(shù)據(jù)流量數(shù)據(jù)采集時間間隔，并自動采集、存貯和發(fā)送實時流量數(shù)據(jù)，能存儲I年以上的測量結(jié)果數(shù)據(jù)；當(dāng)監(jiān)控中心或特定的手機(jī)終端通過GSM/GPRS遠(yuǎn)程請求時，可按照指令要求，通過GSM/GPRS通信終端發(fā)送流量數(shù)據(jù)；
[0028](4)本發(fā)明采用太陽能電池板作為供電電源，能保證在45天連續(xù)陰雨的情況下能維持非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器、GSM/GPRS通信終端正常供電，并且在連續(xù)45天陰雨天后，太陽能電池應(yīng)能在15天內(nèi)將蓄電池充足。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖2為本發(fā)明所述生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明中非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器及GSM/GPRS通信終端之間的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。
[0032]圖中:1-供電電源，2-流量監(jiān)測設(shè)備，3-數(shù)據(jù)采集設(shè)備，4-數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，5-服務(wù)器，6-設(shè)備箱，7-電源箱，11-太陽能電池板，12-充電控制器，13-蓄電池組，21-非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀，22-基架，31-數(shù)據(jù)采集器，41-GSM/GPRS通信終端。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0034]如圖1至圖3所示，一種水利水電工程下泄生態(tài)流量實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括供電電源
1、流量監(jiān)測設(shè)備2、數(shù)據(jù)采集設(shè)備3、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備4及服務(wù)器5，所述供電電源2分別與流量監(jiān)測設(shè)備2、數(shù)據(jù)采集設(shè)備3及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備4相連，所述流量監(jiān)測設(shè)備2的輸出端與數(shù)據(jù)采集設(shè)備3的輸入端相連，用于采集下泄流量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集設(shè)備3的輸出端與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備4的輸入相連，用于自動儲存流量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備4的輸出端與服務(wù)器5相連，用于遠(yuǎn)程自動傳輸流量數(shù)據(jù)。
[0035]所述流量監(jiān)測設(shè)備2由非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀21和基架22組成，其中非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀21安裝在基架22上，并設(shè)置于選定的流量監(jiān)測斷面處。
[0036]所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備3為數(shù)據(jù)采集器31，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備4為GSM/GPRS通信終端41，其中數(shù)據(jù)采集器31及GSM/GPRS通信終端41安裝于設(shè)備箱6中，數(shù)據(jù)采集器31通過數(shù)據(jù)線與非接觸式雷達(dá)流量監(jiān)測儀21相連，GSM/GPRS通信終端41通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集器31相連。
[0037]所述供電電源I由太陽能電池板11、充電控制器12、蓄電池組13組成，其中充電控制器12和蓄電池組13安裝在電源箱7內(nèi)，太陽能電池板11固定在電源箱7頂部。
[0038]所述的太陽能電池板11、充電控制器1