[发明专利]一种复杂水系的水资源实时监测管理方法及系统

权利要求书

1.一种复杂水系的水资源实时监测管理系统，其特征在于：由水位实时采集系统、流量实时分析系统、水系GIS即水系地理信息系统、水系基础数据库和管理决策系统组成，水位实时采集系统采集水系的实时水位信息、通过网络传输给流量实时分析系统和管理决策系统，水系GIS输出水系地理信息连接至流量实时分析系统，流量实时分析系统输出各断面水流量数据上传至管理决策系统，与此同时水系基础数据库提供的水系库容量数据和水系GIS提供的地理信息都上传连接至管理决策系统。

2.根据权利要求1所述的复杂水系的水资源实时监测管理系统，其特征在于：所述的水位实时采集系统包括依次连接的水位传感器、数据采集器、传输网络和水位采集服务器，水位传感器输出模拟信号连接数据采集器，数据采集器和水位采集服务器都通过传输网络上传连接流量实时分析系统和管理决策系统。

3.根据权利要求1所述的复杂水系的水资源实时监测管理系统，其特征在于：所述的流量实时分析系统包括水流动力采集模块、流速采集模块、传输网络、水道GIS即地理信息系统、水道的断面三维模型、流量测算模块，水流动力采集模块和流速采集模块的输出通过传输网络连接流量测算模块，与此同时，水道GIS输出连接水道的断面三维模型，断面三维模型输出数据连接至流量测算模块。

4.根据权利要求1所述的复杂水系的水资源实时监测管理系统，其特征在于：所述的水系基础数据库包括实时水位水容量数据库、水系库容数据库、水库基础数据库、三生用水数据库、生产生活排水数据库、水利设施数据库。

5.一种复杂水系的水资源实时监测管理方法，其系统由水位实时采集系统、流量实时分析系统、水系GIS即地理信息系统、水系基础数据库和管理决策系统组成，其中水位实时采集系统由水位传感器、数据采集器、传输网络和水位采集服务器组成；水位实时采集系统将水系的实时水位信息通过网络传输系统上传给流量实时分析系统和管理决策系统，流量实时分析系统通过分析典型流域断面实时水位信息，获取水流动力学参数，并综合相应断面的GIS信息，推算出各断面的水流量，再上传至管理决策系统；管理决策系统综合分析由水位实时采集系统所提供的水系各区域实时水位、流量实时分析系统所提供的实时水流量数据、水系基础数据库所提供的水系库容量数据和水系GIS即地理信息系统提供的地理信息，做出相应判断、预测和决策，实现对水位、水量和水流量的实时监测和精细化管理。

6.根据权利要求5所述的复杂水系的水资源实时监测管理方法，其特征在于：流量实时分析系统在水道典型断面区域，通过水位实时采集系统采集一定距离范围内的水位差，获取水道水流的流体动力学参数；通过水道GIS即水道地理信息系统和实测，获取水道断面空间参数；建立水位、断面动力学和断面空间与流量之间的数字模型，并通过实测修正模型，推算出断面的实时水流量，建立水系流量模型特征数据库。

7.根据权利要求5所述的复杂水系的水资源实时监测管理方法，其特征在于：所述流量实时分析系统由水流动力采集模块、流速采集模块、传输网络、水道GIS、水道的断面三维模型、流量测算模块组成，水道流量由水流动力、初速度、水道空间几何特性三方面决定，水流动力学是因为水体受重力影响而由地势较高流向地势低洼处，其决定因素在于断面上下游的水位差；因此，通过采集断面的上下游指定距离的水位差，就能确定水体的水流动力学参数；断面的流速分布情况受流体力学fL和沾滞力fz影响，分布与断面中某点流V0的关系Vxy= V0 {fL, fZ}， 因此，通过测定断面某点的流速V0后，可推算其它各位置的流速；水道的断面几何形状，可由水道GIS系统得到，并加以实际测绘较准；系统通过分析水流动力、初速度、水道空间几何形状参数后，既可推算出断面的流量。

8.根据权利要求5所述的复杂水系的水资源实时监测管理方法，其特征在于：所述水系GIS既水系地理信息系统，包括水系的主干道流径的路由，水道各区域的高程，主要水道断面的三维模型、水道的流域面积、各支流的流域面积、各流域区内的地势情况、主要山体、丘陵、平原的颁布情况、包括流域的水涵养情况、城镇分布、工业区等；利用GIS基础平台搭建出科学实用的、可扩展易维护的水系数据管理平台，实现对大范围、多分区水系的海量综合空间数据进行有效管理和共享，以满足管理部门对GIS应用的需求；最大可能地满足管理部门的业务要求是系统建设的根本目标，也是系统设计的基本出发点，做到易于使用、便于系统管理、数据更新简便和系统升级容易，具有优良的系统结构和完善的数据库系统，以及友好的用户界面；系统从切实的功能出发，简化操作程序，同时也为将来的扩展留下足够的接口，逐步完善，持续发展，程序采用开放式系统结构设计，采用面向对象的技术、XML技术等为应用软件提供标准接口；在数据库上采用开放式的数据库设计并在空间数据建库方面参照Open GIS的有关标准，注重数据的描述，为数据管理可靠性和灵活性提供保证，同时应考虑到管理模式的变化而引起的数据库的变化。