技術領域

本發明涉及基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統。

背景技術

動庫容是回水水面與壩前水位水平面之間的楔形水庫容積。水庫動庫容對洪水能起到一定的蓄滯作用。水庫靜庫容調洪將水庫水面假設為水平漲落，沒有考慮水庫動庫容的影響。這樣做可能存在較大誤差，會導致調洪計算結果偏大，特別是對壩前為峽谷型的河道型水庫，影響更為明顯。調洪計算結果失真可能導致錯誤的調度決策。大部分山區水庫庫區交通不方便、社會經濟發展較為落后、條件艱苦，在庫區通過設立人工水位站來監測水庫動庫容投資大，且實施困難。由于水庫調洪期間，壩址以上入流為非恒定流，因此在進行動庫容計算時，國內外研究人員常應用水力學中的圣維南方程組來描述水流運動規律，根據水庫的調洪規則建立一維非恒定流隱式差分模型的邊界條件，從而進行水庫動庫容調洪。目前，我國大部分水庫還沒有專門的動庫容實時監測系統。整體而言，水庫動庫容監測的信息化、現代化和智能化水平還遠遠不夠。當發生較大洪水時，水庫管理部門不能及時監測、掌握、判斷水庫動庫容的實時狀態和變化趨勢，對水庫防洪調度可能會造成一定的不利影響。研發一種低成本、高效率，能實時監測水庫動庫容相關信息，及時進行數據傳送和分析計算，并方便向水庫管理人員發布信息的水庫動庫容監測系統，對于水庫防洪調度具有非常重要的實踐意義。

物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。簡而言之，物聯網即為物物相連的互聯網，其核心和基礎仍為互聯網。它具有智能、先進、互聯等三個重要特征，是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的用途廣泛，可應用于智能交通、環境保護、健康醫療、水系監測等多個領域。

一般而言，隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統成本都會增加。相對于現有的各種無線通信技術，ZigBee技術是一種低功耗和低成本的技術。同時由于ZigBee技術的低數據速率和通信范圍較小的特點，也決定了ZigBee技術適合于承載數據流量較小的業務。目前，ZigBee無線通信技術已日漸成熟，因此可以利用這種技術構建一個基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統，為水庫防洪調度決策提供技術支撐。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統，包括管理中心服務器、無線通信網絡和置于水庫里的若干個動庫容實時監測終端。若干個動庫容實時監測終端組成一個ZigBee子網，若干個ZigBee子網通過無線通信網絡將水庫實時動庫容信息傳遞到管理中心服務器，管理中心服務器對水庫實時動庫容信息進行統一顯示、分析和管理；所述動庫容實時監測終端包括微處理器及分別與其連接的水位傳感器模塊、Flash數據存儲模塊，、ZigBee模塊以及電池電源模塊。

優選的，所述的無線通信網絡是基于ZigBee/GPRS/GSM/3G的無線通信網絡。

優選的，所述微處理器通過AD轉換模塊與水位傳感器和流量傳感器模塊連接，將各傳感器所測量到的模擬數據量進行AD轉換并將信息存儲在Flash數據存儲模塊中。

進一步優選的，ZigBee模塊在微處理器的控制下組網連接，在微處理器中實現嵌入式TCP/IP協議棧和GPRS通信模塊，該協議棧在應用層實現HTTP協議、在傳輸層實現TCP與UDP協議、在網絡層實現IP協議，還實現了ICMP協議，在鏈路層實現PPP協議，GPRS通信模塊在微處理器的控制下實現無線通信網絡的附著。

進一步優選的，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。

本發明提供的基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統，對水庫動庫容實時變化信息的實時監測、計算與傳輸，將實時數據信息傳輸至人員管理終端，使其掌控水庫動庫容的實時變化，及時進行水庫防洪調度，可以防止由于水庫調洪不當形成的潰壩事故及其對下游居民區的生命和財產安全的危害。

附圖說明

圖1是基于物聯網的水庫動庫容實時監測系統的網絡拓撲結構圖；

圖2是動庫容實時監測終端的原理框圖；

其中，1、動庫容實時監測終端；2、ZigBee/GPRS/GSM/3G網關；3、ZigBee子網；4、Internet網絡；5、管理中心服務器；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數據存儲模塊。

具體實施方式