[发明专利]一种水位和径流量数据采集和处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种水位和径流量数据采集和处理系统及方法，该系统包括水位和径流量数据采集终端和数据中心，所述水位和径流量数据采集终端和数据中心之间为无线通信链路；所述水位数据采集终端包括雷达水位传感器和超声波多普勒流速传感器、控制电路、数据采集电路、电流转换电路、GPS模块和GPRS无线通信模块，所述控制电路分别与数据采集电路、电流转换电路、GPRS无线通信模块连接，所述电流转换电路与雷达水位传感器连接，所述数据采集电路和超声波多普勒流速传感器、GPS模块连接，所述电流转换电路、数据采集电路、GPRS无线通信模块依次连接。本发明操作简单、使用方便、成本低廉、效益良好。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，涉及一种水位和径流量数据采集和处理系统及方法。

背景技术

全球气候变化背景下的水文变化已成为研究热点，全球水资源日益短缺,日益频繁的洪水和干旱迫使研究人员与决策者获取实时且高精度的水文观测数据，以满足研究人员与决策者对水资源优化调度及生态决策的制定的需要。

基于以上对数据采集与决策的迫切需求，需要加强对关注热点区域的水文和气候变化规律，并结合空间范围尺度进行精确定量化研究。因此，亟待探索一种适用于不同观测区域和不同气象条件下的可便捷的、准确的采集与处理水位和径流量数据的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水位和径流量数据采集和处理系统及方法。达到以下目的：

(1)实现对于水库、湖泊、河流水位数据和河流径流量数据的实时准确采集和计算，测量范围0-35m(雷达水位传感器探头到水面距离，注：实际水位＝雷达水位传感器探头到水底距离-雷达水位传感器探头到水面距离)，测量精度±3mm；(2)实现对于水库、湖泊和河流水位数据，河流径流量数据及相关数据(参见附录表2水位观测数据表)的采集、编码和无线数据传输；(3)在数据中心数据库服务器实现水库、湖泊、河流水位数据和河流径流量数据的接收和存储；(4)实现对存储在数据中心的水位数据和河流径流量数据的共享和发布。

其具体技术方案为：

一种水位和径流量数据采集和处理系统，包括水位和径流量数据采集终端和数据中心，所述水位和径流量数据采集终端和数据中心之间为无线通信链路；所述水位数据和河流流速采集终端包括雷达水位传感器、超声波多普勒流速传感器、控制电路、数据采集电路、电流转换电路、GPS模块和GPRS无线通信模块，所述控制电路分别与数据采集计算电路、电流转换电路、GPRS无线通信模块连接，所述电流转换电路与雷达水位传感器、超声波多普勒流速传感器连接，所述数据采集电路和GPS模块连接，所述电流转换电路、数据采集电路、GPRS无线通信模块依次连接；所述数据中心包括实时通信服务器、数据库服务器、WebGIS服务器、局域网、Web服务器、Internet网络、便携电脑、PDA；

所述水位和径流量数据采集终端通过雷达水位传感器、超声波多普勒流速传感器自动观测河流水位和流速，采集计算水位和流量数据，通过观测装置控制电路内置嵌入式软件自动根据水位、流速和河流断面积计算河流径流量。所述雷达水位传感器位于水面上方，所述控制电路定时启动雷达水位传感器准确测量超声波传感器探头到水面距离，结合超声波探头到水底距离得到水位数据，其中水位＝超声波探头到水底距离-探头到水面距离；采用非接触式激光多普勒流速测量仪远程测量河流流速，径流量＝河流断面积×流速，公式：Q＝A×V，其中Q为径流量，A为河流断面面积，V为流速。河流断面积A由观测装置控制电路内置嵌入式软件通过河流观测位置河流水位和径流量关系表查表计算得出。所述控制电路通过GPS模块得到数据采集时间和观测位置经纬度；

所述数据采集电路采用UDP无线通信协议，通过GPRS无线通信模块对16进制编码水文数据进行远程无线数据传输；

所述数据服务器通过连接网络的实时通信服务器接收并解析数据采集电路通过GPRS无线通信模块传输的16进制数据；