一种水文水位标尺数据实时采集系统的制作方法

1.本实用新型涉及水位监测领域，特别涉及一种水文水位标尺数据实时采集系统。


背景技术：

2.当前水文监测主要采用自动测报以及人工测报等手段，其中以水位遥测系统应用较为广泛，常采用的水位计包括：雷达水位计、超声波水位计、浮子水位计、压力式水位计等。因为浮子式水位计需要有测井等建构筑物，投资比较大，因此大多采用雷达水位计，但雷达水位计容易受到干扰，比如小船舶停靠在下面，数据测不到；同时，水草、泡沫等容易造成数据异常。当前的水位遥测设备多使用太阳能电池，不直接采用交流电供电，因易遭受雷击，但太阳能电池光电转化率低，受环境、天气影响较大，稳定性欠佳。如何解决现行水位测报方式投资大、稳定性差、数据不准确等问题，是本专利待解决的问题。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，针对现行水位测报方式投资大、稳定性差、数据不准确等问题，提供一种基于视频图像的水文水位标尺数据实时采集的水文水位标尺数据实时采集系统。该系统充分利用现代视频监控技术和图像处理技术，利用监控系统对水位标尺数据图像进行采集和识别，通过无线gprs方式将水位数据准确传送到水文站点数据汇聚点，能够实现水位的实时远程自动监控。
4.技术方案：本实用新型一种水文水位标尺数据实时采集系统，包括水位标尺数据采集装置，用于采集断面水位标尺实时图，并通过有线网络发送至水位标尺数据实时采集模块；
5.水位标尺数据实时采集模块，设与水位监测装置前端，用于接收水位标尺数据采集装置发送的数据，并转换成实时数据后传输至水文站点数据汇聚服务器；
6.水文站点数据汇聚服务器，通过接收水位标尺数据实时采集模块发送的数据并打包，通过计算机网络发送至水文测报中心服务器；
7.水文测报中心服务器，用于接收水文站点数据汇聚服务器的数据，形成历史数据。
8.本实用新型的进一步改进在于，水位标尺数据采集装置，包括水位标尺、摄像头，所述摄像头用于拍摄水位标尺实时图，所述摄像头通过poe交换机将数据发送至水位标尺数据实时采集模块。
9.本实用新型的进一步改进在于，所述水位标尺数据实时采集模块，包括网络接口模块、控制主机、gprs通信接口模块、存储单元和主、备用电源；
10.所述网络接口模块，用于与poe交换机电连接；
11.所述gprs通信接口模块，用于与水文站点数据汇聚服务器进行数据传输；
12.所述存储单元，用于存储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据；
13.所述主、备用电源，用于向控制主机供电；
14.所述控制主机，用于处理储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据。
15.本实用新型的进一步改进在于，文站点数据汇聚服务器为多个，多个所述水文站点数据汇聚服务器通过gprs接收器接收管辖范围内的水位标尺数据采集装置监测的断面水位数据。
16.本实用新型的进一步改进在于，水文测报中心服务器，用于对历史数据进行数据挖掘和分析。
17.本实用新型的进一步改进在于，所述水文测报中心服务器的数据挖掘和分析，包括水位动态分析、报警信息、水情预测。
18.与现有技术相比，本实用新型提供的一种水文水位标尺数据实时采集系统，至少实现了如下的有益效果：
19.1、本实用新型具有布线简单，成本低和，易于集成的优点。
20.2、水文站点数据汇聚服务器根据信号覆盖范围进行布设，易于拓展，信号传输稳定，可靠性高。
21.3、水文测报中心服务器，能够对历史数据进行数据挖掘和分析，能够及时预警，提高了安全可靠性。
22.当然，实施本实用新型的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
23.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
24.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
25.图1为本实用新型水文水位标尺数据实时采集系统的原理框图；
26.图2为水位标尺数据实时采集模块的原理框图；
27.图3为gprs无线收发单元电路原理图；
28.图4为水位标尺数据实时采集模块的控制主机和网络接口模块串行接口连接示意图.
具体实施方式
29.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
30.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
32.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.实施例1，
35.一种水文水位标尺数据实时采集系统，如图1所示，包括水位标尺数据采集装置，水位标尺数据实时采集模块6，水文站点数据汇聚服务器4，水文测报中心服务器5。
36.水位标尺数据采集装置，用于采集断面水位标尺实时图，并通过有线网络发送至水位标尺数据实时采集模块6；
37.水位标尺数据实时采集模块6，设与水位监测装置前端，用于接收水位标尺数据采集装置发送的数据，并转换成实时数据后传输至水文站点数据汇聚服务器4；
38.水文站点数据汇聚服务器4，通过接收水位标尺数据实时采集模块6发送的数据并打包，通过计算机网络发送至水文测报中心服务器5；
39.水文测报中心服务器5，用于接收水文站点数据汇聚服务器4的数据，形成历史数据。
40.基于上述事实例，本实用新型充分利用现代视频监控技术和图像处理技术，利用监控系统对水位标尺数据图像进行采集和识别，通过无线方式将水位数据准确传送到水文站点数据汇聚点，具有布线简单，成本低，易于集成的特点。从而实现水位的实时远程自动监控。
41.为了进一步解释本实施例，需要说明的是，水位标尺数据采集装置，如图 2所示，包括水位标尺1、摄像头2，所述摄像头2用于拍摄水位标尺1实时图，摄像头2通过poe交换机3将数据发送至水位标尺数据实时采集模块6，即摄像头采集的图像水位数据是通过有线方式发给交换机。具体的，水位标尺数据采集装置通过网线cat5(有线方式)传输给水位标尺数据实时采集模块6。
42.为了进一步解释本实施例，需要说明的是，水位标尺数据实时采集模块6，包括网络接口模块、控制主机、gprs通信接口模块、存储单元和主、备用电源；其中，网络接口模块，用于与poe交换机电连接；gprs通信接口模块，用于与水文站点数据汇聚服务器4进行数据传输；存储单元，用于存储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据；主、备用电源，用于向控制主机供电；控制主机，用于处理储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据。
43.上述实施例中，水位标尺数据实时采集模块6接收数据后通过无线gprs传输给水文站点数据汇聚服务器4。具体地，如图2所示，水位标尺数据实时采集模块6组成图，包括网络接口模块、控制主机、gprs通信接口模块、存储单元和主、备用电源。该模块安装于前端站房内，通过网络接口模块w5500连接到一台4口poe交换机，交换机也安装于前端站房，采用cat5线缆穿钢管埋地敷设到设置在监测断面的网络摄像机，通过poe方式给摄像机供电。摄像机采用户外型摄像机，支持彩转黑模式、同时配监控补光灯，由poe供电。由于室外白天受太阳光照影响，晚上受各种灯光的影响，会形成前景和背景的光照反差很大的场景，因此摄像机采用支持宽动态的摄像机。
44.进一步地，如图2所示，水位标尺数据实时采集模块6的控制主机采用低功耗arm内核微控制器stm32f103c8t6，工作频率为72mhz，存储单元采用微控制器内置高速闪存，容量达128k，能够满足水位图像识别算法计算存储要求。 gprs单元使用mg2639_v3芯片，与stm32f103c8t6通过串口进行连接，插入手机sim卡工作，使用流量将数据传输给数据汇聚点的水文站点管理电脑，可完全满足通讯的需要。网络接口模块采用w5500，与
stm32f103c8t6通过spi接口进行连接。电源供电采用一主一备两种电源供电，从水文前端站房取一路市电通过电源适配器进行供电，备用电源选用轻薄可充电聚合物锂电池，容量设计 3000～4000mah，系统支持休眠模式，长待机时间模式。
45.如图3所示，gprs无线收发单元电路原理图，采用中兴的gprs收发模块 mg2639，可实现无线高速数据传输。其中，29、30脚接微控制器stm32f103c8t6 的uart接口(管脚12、13)，用于发送at指令、传输数据业务等，通信速率设置为19200bps，管脚7rssi_led内部下拉，为普通i/o，通过增加一个三极管 s8050来驱动led灯，起信号指示作用。17脚为复位管脚，需要拉低500ms可对 mg2639进行复位，复位信号由stm32f103c8t6的27脚发出。24脚为pwrkey管脚，通过给一个持续时间2s～5s的低电平脉冲模块即可开机。
46.如图4所示，水位标尺数据实时采集模块6的控制主机单片机和网络接口模块w5500通信是通过spi，所有的数据都是通过spi接收和发送，w5500管脚 1、2、3接地，管脚4、6接3.3v电源，管脚5接主控制器(stm32)23脚，管脚7接主控制器21脚，9脚接主控制器20管脚，是片选信号，10脚接主控制器41脚，用来做硬件复位，11脚接主控制器24脚，做中断输入；12脚接主控制器22脚。
47.为了进一步解释本实施例，需要说明的是，文站点数据汇聚服务器为多个，多个水文站点数据汇聚服务器4通过gprs接收器接收管辖范围内的水位标尺数据采集装置监测的断面水位数据。本实施例中，为了确保信号的稳定性，根据信号覆盖范围确定水文站点数据汇聚服务器4的数量，一个水文站点数据汇聚服务器4控制管辖范围内的多个水位标尺数据采集装置，易于拓展。多个水文站点数据汇聚服务器4各自将数据发送至水文站点数据汇聚服务器4，保证了安全可靠性，以及信号传输的稳定性。
48.为了进一步解释本实施例，需要说明的是，水文测报中心服务器5，用于对历史数据进行数据挖掘和分析。水文测报中心服务器5的数据挖掘和分析，包括水位动态分析、报警信息、水情预测。本实施例中，当监测到水位状态波动等异常，能够及时的作出预警，提高了安全可靠性。
49.通过上述实施例可知，本实用新型提供的一种水文水位标尺数据实时采集系统，至少实现了如下的有益效果：
50.1、本实用新型具有布线简单，成本低和，易于集成的优点。
51.2、水文站点数据汇聚服务器4根据信号覆盖范围进行布设，易于拓展，信号传输稳定，可靠性高。
52.3、水文测报中心服务器5，能够对历史数据进行数据挖掘和分析，能够及时预警，提高了安全可靠性。
53.虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种水文水位标尺数据实时采集系统，其特征在于，包括水位标尺数据采集装置，水位标尺数据实时采集模块(6)，水文站点数据汇聚服务器(4)，水文测报中心服务器(5)；水位标尺数据采集装置，用于采集断面水位标尺实时图，并通过有线网络发送至水位标尺数据实时采集模块(6)；水位标尺数据实时采集模块(6)，设与水位监测装置前端，用于接收水位标尺数据采集装置发送的数据，并转换成实时数据后传输至水文站点数据汇聚服务器(4)；水文站点数据汇聚服务器(4)，通过接收水位标尺数据实时采集模块(6)发送的数据并打包，通过计算机网络发送至水文测报中心服务器(5)；水文测报中心服务器(5)，用于接收水文站点数据汇聚服务器(4)的数据，形成历史数据。2.根据权利要求1所述的水文水位标尺数据实时采集系统，其特征在于，所述水位标尺数据采集装置，包括水位标尺(1)、摄像头(2)，所述摄像头(2)用于拍摄水位标尺(1)实时图，所述摄像头(2)通过poe交换机将数据发送至水位标尺数据实时采集模块(6)。3.根据权利要求2所述的水文水位标尺数据实时采集系统，其特征在于，所述水位标尺数据实时采集模块(6)，包括网络接口模块、控制主机、gprs通信接口模块、存储单元和主、备用电源；所述网络接口模块，用于与poe交换机电连接；所述gprs通信接口模块，用于与水文站点数据汇聚服务器(4)进行数据传输；所述存储单元，用于存储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据；所述主、备用电源，用于向控制主机供电；所述控制主机，用于处理储接收到的水位标尺数据采集装置发送的数据。4.根据权利要求1所述的水文水位标尺数据实时采集系统，其特征在于，所述水文站点数据汇聚服务器(4)为多个，多个所述水文站点数据汇聚服务器(4)通过gprs接收器接收管辖范围内的水位标尺数据采集装置监测的断面水位数据。5.根据权利要求1所述的水文水位标尺数据实时采集系统，其特征在于，所述水文测报中心服务器(5)，用于对历史数据进行数据挖掘和分析。

技术总结
本实用新型公开了一种水文水位标尺数据实时采集系统。水文水位标尺数据实时采集系统，包括水位标尺数据采集装置，用于采集断面水位标尺实时图，并发送至水位标尺数据实时采集模块；水位标尺数据实时采集模块，设与水位监测装置前端，用于接收水位标尺数据采集装置发送的数据，并转换成实时数据后传输至水文站点数据汇聚服务器；水文站点数据汇聚服务器，通过接收水位标尺数据实时采集模块发送的数据并打包，通过计算机网络发送至水文测报中心服务器；水文测报中心服务器，用于接收水文站点数据汇聚服务器的数据，形成历史数据。本实用新型具有布线简单，成本低，易于拓展和集成的特点。从而实现水位的实时远程自动监控的优点。点。点。


技术研发人员：张云 蔡彬彬 宋建军 范栋浩
受保护的技术使用者：江苏省水文水资源勘测局南通分局
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/5/25