智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)中心和至少一個液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)組成，其特征在于，所述液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)包括:液位監(jiān)測點；液位監(jiān)測主機裝置，對所述液位監(jiān)測點進行連續(xù)監(jiān)測，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的傳輸時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測中繼器裝置；監(jiān)測中繼器裝置，接收所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的傳輸時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心，將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，得到液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)和各類曲線圖表，并將所述液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)實時進行顯示和發(fā)布。采用本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可對排水管道、排水渠道、排水檢查井、排水口、城市下凹道路、城市地下停車場、城市受納水體等點位進行液位在線監(jiān)測、短信報警、內(nèi)澇預(yù)警及短時預(yù)報和監(jiān)測數(shù)據(jù)公眾發(fā)布等應(yīng)用。
【專利說明】智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種雨水、污水、中水、河道、湖泊、道路等市政與水利領(lǐng)域使用的液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，特別是涉及一種智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，我國多個城市在每年雨季都會發(fā)生內(nèi)澇事件，呈現(xiàn)了發(fā)生范圍廣、積水深度大、積水時間長的特點。內(nèi)澇事件的發(fā)生，不僅給人民群眾在雨天出行帶來諸多不便，而且導(dǎo)致了個人和公共財產(chǎn)的巨大損失，甚至威脅了人民群眾的生命安全，引起了社會各方面的廣泛關(guān)注。然而，城市內(nèi)澇事件的成因是多方面的，如極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)、城市化后大量不透水地面的增加、排水設(shè)施規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低、城市受納水體調(diào)蓄下泄能力不足、排水設(shè)施存在阻塞淤積現(xiàn)象等。要解決和應(yīng)對城市內(nèi)澇事件，一方面要靠工程措施，通過規(guī)劃設(shè)計提高標(biāo)準(zhǔn)，完善城市排水防澇系統(tǒng)，并對城市地表的不透水地表進行控制，減少源頭徑流產(chǎn)生量，增加下游受納水體的蓄排能力；另一方面要靠管理措施，建立排水監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，為政府部門提供排水系統(tǒng)運行的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為大眾出行提供精細化的及時預(yù)警預(yù)報信息，以便科學(xué)有效應(yīng)對不同程度的城市內(nèi)澇事件。
[0003]目前在排水監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)方面，主要以進口設(shè)備為主，國產(chǎn)設(shè)備的功能性、穩(wěn)定性和硬件集成性不能滿足在排水系統(tǒng)惡劣環(huán)境中長期監(jiān)測的需求。而進口設(shè)備存在價格過高、預(yù)警預(yù)報功能不足、安裝維護流程復(fù)雜、設(shè)備零配件供貨周期長、軟硬件系統(tǒng)集成度不高等問題，嚴(yán)重影響了排水監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用效果。主要表現(xiàn)如下:
[0004](I)現(xiàn)有設(shè)備的測量和數(shù)據(jù)通訊頻次通常為5-15分鐘，可以滿足排水系統(tǒng)長期運行監(jiān)測的需求，但是不能滿足排水管網(wǎng)內(nèi)澇預(yù)警和報警的技術(shù)需求；
[0005](2)現(xiàn)有設(shè)備整體安裝在排水井下，通常采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進行通訊，導(dǎo)致主機功耗較高，而且井下通訊效果不好，導(dǎo)致數(shù)據(jù)容易因網(wǎng)絡(luò)信號原因不能及時發(fā)送，主機電池更換周期較短，且需要在每次維護過程打開井蓋進行，費時費力；
[0006](3)現(xiàn)有設(shè)備功能以單點液位監(jiān)測為主，多個設(shè)備的測量時間不能自動同步，不能準(zhǔn)確控制數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集時間，數(shù)據(jù)同步性和可比性不強，不利于多臺設(shè)備的數(shù)據(jù)對比和統(tǒng)計分析；
[0007](4)現(xiàn)有設(shè)備通常存在測量盲區(qū)，不能有效監(jiān)測地表積水情況，不能在設(shè)備被水淹沒后及時發(fā)送數(shù)據(jù)和報警信號，影響了內(nèi)澇事件發(fā)生過程的動態(tài)監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報；
[0008](5)現(xiàn)有設(shè)備的數(shù)據(jù)中心功能較弱，需要繁瑣的配置才能接入設(shè)備信號，并且不具備數(shù)據(jù)的微信、微博等社交平臺的集成接口，不利于監(jiān)測數(shù)據(jù)的公眾發(fā)布和報警信息的快速有效推送。
[0009]因此，迫切的需要開發(fā)一種既具有在線監(jiān)測功能，又具有預(yù)警和報警功能，同時軟硬件緊密集成為一體的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)不僅可以支持政府部門掌握排水系統(tǒng)的液位長期變化規(guī)律，提前了解排水系統(tǒng)的溢流風(fēng)險，及時進行排水內(nèi)澇事件的預(yù)警和報警，而且可以通過微博微信等公共平臺向公眾及時發(fā)布城市內(nèi)澇的預(yù)警預(yù)報信息，輔助城市內(nèi)澇事件的狀態(tài)有效監(jiān)測和科學(xué)安全應(yīng)對。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，具有分鐘級數(shù)據(jù)整點同步監(jiān)測、多個設(shè)備的時間與服務(wù)器時間自動同步、主機與中繼器分體式安裝、智能可變的數(shù)據(jù)傳輸和通訊頻次、軟硬集成為一體、即裝即用等特點，系統(tǒng)可以通過網(wǎng)頁瀏覽器、微信、短信等多種方式及時預(yù)警和報警監(jiān)測點的內(nèi)澇事件?；谠撓到y(tǒng)可以建立高效可靠的排水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，形成多種解決方案，如:城市排水管網(wǎng)液位在線監(jiān)測平臺、城市降雨易澇點監(jiān)測和預(yù)警平臺、城市下凹橋區(qū)溢流監(jiān)測和預(yù)警平臺、城市內(nèi)部河道液位監(jiān)測和預(yù)警平臺、城市污水管網(wǎng)溢流點監(jiān)測和報警平臺、城市排水內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警公眾信息發(fā)布平臺、城市區(qū)域地下停車場淹水及報警系統(tǒng)等。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0012]一種智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)中心和至少一個液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)組成，其特征在于，所述液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)包括:液位監(jiān)測點；液位監(jiān)測主機裝置，對所述液位監(jiān)測點進行在線監(jiān)測，生成連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的傳輸時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測中繼器裝置；監(jiān)測中繼器裝置，接收所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的通訊時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心，將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，得到液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)實時進行顯示和發(fā)布。
[0013]優(yōu)選地，所述液位監(jiān)測主機裝置包括液位監(jiān)測傳感器、液位報警傳感器、監(jiān)測信號處理器、短距通訊天線、主機用電池、防護外殼、固定安裝支架，所述監(jiān)測信號處理器分別與所述液位監(jiān)測傳感器、液位報警傳感器、短距通訊天線、主機用電池通過連接線纜相互連接；所述監(jiān)測中繼器裝置包括信號接收與處理器、中繼短距通訊天線、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線、中繼器用電池、中繼防護外殼、中繼固定安裝支架，所述信號接收與處理器分別與所述中繼短距通訊天線、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線、中繼器電池通過連接線纜相互連接；以及所述數(shù)據(jù)中心包括為具有獨立因特網(wǎng)IP地址的云服務(wù)器主機或獨立計算機的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器上設(shè)置有對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢模塊和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。
[0014]優(yōu)選地，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括液位監(jiān)測點的實際液位高度值，其中，如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值小于設(shè)定的預(yù)警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第I傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第I通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心；如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值大于設(shè)定的預(yù)警值且小于設(shè)定的報警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第2傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第2通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心；如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值大于設(shè)定的報警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第3傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第3通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心。
[0015]優(yōu)選地，所述液位監(jiān)測主機裝置對所述液位監(jiān)測點的監(jiān)測頻次為每分鐘I次，監(jiān)測執(zhí)行時間為每分鐘的整點，所述監(jiān)測中繼器裝置的系統(tǒng)時間通過所述監(jiān)測中繼器裝置與所述數(shù)據(jù)中心至少每30分鐘同步一次，所述監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置至少每30分鐘同步一次。其中，所述通訊時間由以下公式確定:
[0016]當(dāng)Level (t) < Levela 時，tnext = max (ta, min (tsetup, tmax))
[0017]當(dāng)Level (t) > Levela 而且 Level (t) < Levelb 時，
[0018]tnext = max (tb, min (tsetup, ta))
[0019]當(dāng)Level (t)≥ Levelb 時，tnext = tc
[0020]tQpen = ti+t^tg + tg
[0021]其中，
[0022]Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ；
[0023]Levela:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的預(yù)警值，m ；
[0024]Levelb:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的報警值，m ；
[0025]tnext:所述監(jiān)測中繼器裝置下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，分鐘；
[0026]tsetup:所述數(shù)據(jù)中心為所述監(jiān)測中繼器裝置設(shè)定的下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，分鐘；
[0027]ta:液位監(jiān)測點液位在正常狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0028]tb:液位監(jiān)測點液位在預(yù)警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0029]t。:液位監(jiān)測點液位在報警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0030]tmax:監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最長等待時間，分鐘；
[0031]topen:所述監(jiān)測中繼器裝置每次開啟短距通訊模塊后的等待時間，s ；
[0032]h:所述監(jiān)測中繼器裝置開啟短距通訊模塊的時間，s ；
[0033]t2:所述監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置通過短距通訊方式建立連接和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，s ；
[0034]t3:所述監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置的時鐘最大相對誤差，s ；
[0035]t4:通訊冗余保障時間，S。
[0036]優(yōu)選地,所述ta、tb、tc> tmax、tp t2、t3、t4的取值分別為:
[0037]ta:(5,60)；
[0038]tb:(5,15)；
[0039]tc:(0.5,2)；
[0040]t.:(720,1440);
[0041]: (0.5,1)；
[0042]t2:(1,4)；
[0043]t3:(1,3)；
[0044]t4: (0.5，2)。優(yōu)選地，所述液位監(jiān)測主機裝置還監(jiān)測所述液位監(jiān)測主機裝置和所述監(jiān)測中繼器裝置的儀器信息，所述儀器信息包括液位監(jiān)測傳感器的原始監(jiān)測信號、液位報警傳感器的原始監(jiān)測信號、液位監(jiān)測傳感器浸沒水深、液位報警傳感器浸沒水深、主機用電池電壓、中繼器用電池電壓、儀器故障代碼，并通過所述監(jiān)測中繼器裝置將所述儀器信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心。
[0045]優(yōu)選地，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括液位監(jiān)測點報警狀態(tài)、液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高、液位監(jiān)測點液位距離地面的高度、液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險、液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)，
[0046]所述監(jiān)測數(shù)據(jù)由如下公式確定:
[0047]L1 (t) =K1 (AD1 (t) -B1)
[0048]L2 (t) =K2 (AD2 (t) -B2)
[0049]當(dāng)L2 (t) < ε 時，Level (t) =D-Da-D1+!^ (t)
[0050]當(dāng)L2 (t) ≥ ε 時，Level (t) =D_Da+L2 (t)
[0051]Elevation(t)=H-D+Level (t)
[0052]Depth (t) =D-Level (t)
[0053]Level (t) =D—Da+L2 (t)
[0054]Risk (t) = Level (t) /D
[0055]Surchage (t) = Level (t)/Ddown
[0056]其中，
[0057]L1 (亡):t時刻的液位監(jiān)測傳感器浸沒水深，m ；
[0058]K1:液位監(jiān)測傳感器的校正系數(shù)，m1 ；
[0059]AD1 (亡):液位監(jiān)測傳感器的原始輸出信號；
[0060]B1:液位監(jiān)測傳感器的輸出信號偏移量；
[0061]L2(亡):t時刻的液位報警傳感器浸沒水深，m ；
[0062]K2:液位報警傳感器的校正系數(shù)，m1 ；
[0063]AD2 (t):液位報警傳感器的原始輸出信號；
[0064]B2:液位報警傳感器的輸出信號偏移量；
[0065]ε:液位報警傳感器的啟用閾值，m ;
[0066]Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ；
[0067]D:液位監(jiān)測點最大深度，m ；
[0068]Da:液位監(jiān)測點安裝支架底部距地面的高度，m ；
[0069]D1:液位監(jiān)測點安裝液位監(jiān)測傳感器的線纜長度，m ；
[0070]Elevation(t):t時刻的液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高，m ;
[0071]H:液位監(jiān)測點地面黃海標(biāo)高，m;
[0072]Depth (t):t時刻的液位監(jiān)測點液位距離地面的高度，m ；
[0073]Risk(t):t時刻的液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險；
[0074]Surchage (t):t時刻的液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)；
[0075]Ddown:液位監(jiān)測點下游連接管渠的高度，m。
[0076]優(yōu)選地，所述KpBpKyB2' ε的取值范圍分別為:
[0077]K1: (6000,9000)；
[0078]B1: (400,700)；
[0079]K2: (2000,3000)；
[0080]B2: (400,700)；[0081]ε: (0.05，0.3)。
[0082]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)中心在用戶登錄所述數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用程序，對所述液位監(jiān)測點參數(shù)進行修改并保存后，在所述監(jiān)測中繼器裝置下一次與服務(wù)器建立通訊時，向所述監(jiān)測中繼器裝置發(fā)送液位監(jiān)測點的液位換算參數(shù)、液位監(jiān)測點的液位預(yù)警值、液位監(jiān)測點的液位報警值、監(jiān)測中繼器裝置的短信報警手機號、液位報警傳感器的短信報警閾值、監(jiān)測中繼器裝置的下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間、監(jiān)測中繼器裝置的服務(wù)器IP地址和端口號。
[0083]優(yōu)選地，所述液位報警傳感器測量值超過設(shè)定的短信報警閾值ε時，所述監(jiān)測中繼器裝置直接向設(shè)定的短信報警手機號發(fā)出報警信息。
[0084]采用本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其優(yōu)點在于:
[0085](I)智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在每分鐘整點執(zhí)行I次監(jiān)測，液位監(jiān)測主機裝置與數(shù)據(jù)中心之間時間自動同步，相對誤差不大于3秒，從而保證所有接入數(shù)據(jù)中心的液位監(jiān)測主機裝置都在同一時間點采集儀器信息與監(jiān)測數(shù)據(jù)，多個儀器的數(shù)據(jù)容易統(tǒng)一制表、相互對比和統(tǒng)計分析；
[0086](2)智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)將液位監(jiān)測主機與監(jiān)測中繼器裝置分離，便于選擇移動通訊信號良好的點安裝監(jiān)測中繼器裝置，加強了監(jiān)測中繼器裝置與數(shù)據(jù)中心的通訊能力，同時當(dāng)水淹沒監(jiān)測主機在I米以內(nèi)時，監(jiān)測主機能將數(shù)據(jù)通過監(jiān)測中繼器裝置發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，增強了積水?dāng)?shù)據(jù)傳輸和報警能力；
[0087](3)智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)利用預(yù)警值和報警值的設(shè)置，根據(jù)當(dāng)前液位監(jiān)測值智能確定數(shù)據(jù)傳輸頻次，并在夜間自動休眠，而且如果在夜間發(fā)生意外情況，如突降大雨時，系統(tǒng)會自動回復(fù)到設(shè)定的頻次，如此既減少了設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)次數(shù)，降低了通訊成本，更降低了系統(tǒng)功耗，延長了電池現(xiàn)場使用時間，減少設(shè)備維護周期和費用；
[0088](4)智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可通過瀏覽器應(yīng)用程序、手機微信服務(wù)號、手機短信等多種方式及時進行內(nèi)澇事件的預(yù)警和報警，保障了報警信息的及時送達和全方位推送，有利于管理部門及人們?nèi)罕娍茖W(xué)安全的應(yīng)對內(nèi)澇事件；
[0089](5)智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通過圖形化的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢界面降低系統(tǒng)操作和使用難度，設(shè)備一旦在現(xiàn)場安裝，數(shù)據(jù)中心可自動更新設(shè)備的各類參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)軟件和硬件的緊密集成，提高了系統(tǒng)的部署和使用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0090]圖1是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)概念圖。
[0091]圖2是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0092]圖3是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的各元件的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0093]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。以下實施方式對本發(fā)明進行更為詳細的描述，但其并不限制本發(fā)明的范圍?；诒緦嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0094]圖1是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)概念圖。圖2是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的各元件的連接示意圖。
[0095]以下，首先參照圖1至圖3對本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)進行介紹。
[0096]參見圖1至圖3，本發(fā)明的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)中心D和至少一個液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)組成，每個液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)可包括液位監(jiān)測點1、液位監(jiān)測主機裝置3和監(jiān)測中繼器裝置2。其中，液位監(jiān)測主機裝置3對液位監(jiān)測點I進行監(jiān)測，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的傳輸時間間隔將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測中繼器裝置2 ;監(jiān)測中繼器裝置2接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的通訊時間間隔將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中心D ;數(shù)據(jù)中心D將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行智能化處理，得到液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)實時進行顯示和發(fā)布。在本發(fā)明中，可變化的通訊時間間隔為監(jiān)測中繼器裝置下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間tnrart，關(guān)于tnext的計算參見隨后介紹的公式。
[0097]在本發(fā)明中，液位監(jiān)測點I可以為但不限于以下類型的檢查井、排放口或管渠:雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)、合流制管網(wǎng)、排水渠道、城市內(nèi)部河道與湖泊、受納水體等；以及可以為但不限于以下類型的易積水地面:城市下凹立交橋、城市道路、城市地下停車場、公共廣場
坐寸ο
[0098]液位監(jiān)測主機裝置3，包括液位報警傳感器31、液位監(jiān)測傳感器32、監(jiān)測信號處理器34、短距通訊天線35、電池(例如一次性高容量電池)33、防護外殼、固定安裝支架等。其中，監(jiān)測信號處理器24分別與液位監(jiān)測傳感器31、液位報警傳感器32、短距通訊天線35、一次性高容量電池33通過連接線纜相互連接，監(jiān)測信號處理器24和一次性高容量電池33密封于防護外殼里面，通過防護外殼接頭將液位報警傳感器31、液位監(jiān)測傳感器32、短距通訊天線35置于防護外殼外，防護外殼安裝在固定支架上，液位報警傳感器32安裝在固定支架底部。
[0099]監(jiān)測中繼器裝置2，包括信號接收與處理器22、中繼短距通訊天線23、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線24、電池(例如可充電電池)21、防護外殼、固定安裝支架。其中，信號接收與處理器22分別與中繼短距通訊天線23、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線24、可充電電池21通過連接線纜相互連接。監(jiān)測中繼器裝置2使用無線網(wǎng)絡(luò)用于信息的傳送，無線網(wǎng)絡(luò)的傳送介質(zhì)包括但不限于通用分組無線服務(wù)技術(shù)(GPRS, General Packet Radio Service)或者基于碼分多址(CDMA,Code Division Multiple Access)技術(shù)、第三代移動通訊技術(shù)(3G)、第四代移動通信技術(shù)(4G)的網(wǎng)絡(luò)或其他的無線網(wǎng)絡(luò)。
[0100]數(shù)據(jù)中心D包括為具有獨立因特網(wǎng)IP地址的云服務(wù)器主機或獨立計算機的數(shù)據(jù)服務(wù)器。在數(shù)據(jù)服務(wù)器上設(shè)置有對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢模塊和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。
[0101]其中，數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊，在數(shù)據(jù)服務(wù)器通過因特網(wǎng)IP地址和固定端口號監(jiān)聽監(jiān)測中繼器裝置2的連接請求，在建立連接后，首先接收監(jiān)測中繼器裝置2發(fā)送的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)保存在本地臨時數(shù)據(jù)庫，然后每隔30分鐘設(shè)定監(jiān)測中繼器裝置2的時鐘時間為服務(wù)器當(dāng)前時間，根據(jù)應(yīng)用程序需要更新監(jiān)測中繼器裝置2的設(shè)備參數(shù)；同時，在另一個程序線程運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，定期將本地臨時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入應(yīng)用數(shù)據(jù)庫；
[0102]數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢模塊，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行小時、天、月的最大值、最小值、平均值等自動統(tǒng)計，并提供可視化的方式對監(jiān)測數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行地圖展示、曲線展示、表格展示，并可對不同監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行對比分析，數(shù)據(jù)分析和處理可采用現(xiàn)有的任何數(shù)據(jù)處理技術(shù)來進行；以及
[0103]數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，利用應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)自動報警，在應(yīng)用軟件中以不同的警戒顏色顯示，同時將報警信息通過微信服務(wù)號直接推送給相關(guān)人員，同時建立數(shù)據(jù)發(fā)布的WebServicies接口，集成微博發(fā)布的API接口，便于監(jiān)測數(shù)據(jù)與報警信息的及時通知和公眾發(fā)布。
[0104]監(jiān)測數(shù)據(jù)包括液位監(jiān)測點I的實際液位高度值。其中，如果液位監(jiān)測點I的實際液位高度值小于設(shè)定的預(yù)警值，液位監(jiān)測主機裝置3以第I傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2接收液位監(jiān)測主機裝置3傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第I通訊時間間隔將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心D。實際應(yīng)用中，第I傳輸時間間隔在液位監(jiān)測主機裝置3出廠時被確定的，一般為5~15分鐘。例如，當(dāng)液位監(jiān)測點I的實際液位高度小于預(yù)警值時，液位監(jiān)測主機裝置3每15分鐘通過短距通訊方式向監(jiān)測中繼器裝置2發(fā)送前15分鐘獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2每5分鐘開機5秒監(jiān)聽并嘗試接收液位監(jiān)測主機裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)。這種情況下，監(jiān)測中繼器裝置2以每5分鐘的第I通訊時間間隔將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心D。
[0105]如果液位監(jiān)測點I的實際液位高度值大于設(shè)定的預(yù)警值且小于設(shè)定的報警值，液位監(jiān)測主機裝置3以第2傳輸時間間隔向監(jiān)測中繼器裝置2傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2接收液位監(jiān)測主機裝置3傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第2通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù) 中心D。實際應(yīng)用中，第2傳輸時間間隔在液位監(jiān)測主機裝置3出廠時被確定的，一般為I~5分鐘。例如，當(dāng)液位監(jiān)測點I的實際液位高度大于預(yù)警值并且小于報警值時，液位監(jiān)測主機裝置3每5分鐘通過短距通訊方式向監(jiān)測中繼器裝置2發(fā)送前5分鐘獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2每I分鐘開機5秒監(jiān)聽并嘗試接收液位監(jiān)測主機裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)。這種情況下，監(jiān)測中繼器裝置2以每I分鐘的第2通訊時間間隔將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心D。
[0106]如果所述液位監(jiān)測點I的實際液位高度值大于設(shè)定的報警值，液位監(jiān)測主機裝置3以第3傳輸時間間隔向監(jiān)測中繼器裝置2傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2接收液位監(jiān)測主機裝置3傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第3通訊時間間隔將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心D。實際應(yīng)用中，第I傳輸時間間隔在液位監(jiān)測主機裝置3出廠時被確定的，一般為I分鐘。例如，當(dāng)液位監(jiān)測點I的實際液位高度大于報警值時，液位監(jiān)測主機裝置3每I分鐘通過短距通訊方式向監(jiān)測中繼器裝置2發(fā)送剛剛獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測中繼器裝置2每I分鐘開機5秒監(jiān)聽并嘗試接收液位監(jiān)測主機裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)；監(jiān)測中繼器裝置2在接收到數(shù)據(jù)后，通過移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)中心D。這種情況下，監(jiān)測中繼器裝置2以每I分鐘的第3通訊時間間隔將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心D。其中，通訊時間間隔由以下公式確定:
[0107]當(dāng)Level (t) < Levela 時，tnext = max (ta，min (tsetup，t眶))
[0108]當(dāng)Level (t) > Levela 而且 Level (t) < Levelb 時，
[0109]tnext = max (tb, min (tsetup, ta))
[0110]當(dāng)Levelt 亡)≥ Levelb 時，tnext = tc[0川]topen = t1+t2+t3+t3
[0112]其中，
[0113]Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ；
[0114]Levela:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的預(yù)警值，m ；
[0115]Levelb:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的報警值，m ；
[0116]tnext:監(jiān)測中繼器裝置下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，即監(jiān)測中繼器裝置與數(shù)據(jù)中心進行通訊的通訊時間間隔，分鐘；
[0117]tsrtup:數(shù)據(jù)中心為監(jiān)測中繼器裝置設(shè)定的下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，分鐘；
[0118]ta:液位監(jiān)測點液位在正常狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0119]tb:液位監(jiān)測點液位在預(yù)警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0120]t。:液位監(jiān)測點液位在報警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘；
[0121]tmax:監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最長等待時間，分鐘；
[0122]topen:監(jiān)測中繼器裝置每次開啟短距通訊模塊后的等待時間，s ；
[0123]h:監(jiān)測中繼器裝置開啟短距通訊模塊的時間，s ；
[0124]t2:監(jiān)測中繼器裝置與液位監(jiān)測主機裝置通過短距通訊方式建立連接和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，s ；
[0125]t3:監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置的時鐘相對誤差，s ；
[0126]t4:通訊冗余保障時間，S。
[0127]為保證監(jiān)測中繼裝置每天至少和數(shù)據(jù)中心通訊一次，在低液位情況下，降低通訊頻次，節(jié)省監(jiān)測中繼裝置的電池消耗，在高液位條件下恢復(fù)高頻次發(fā)送數(shù)據(jù)，保證預(yù)警報警的及時性，做到節(jié)電與及時兩不誤。另外，考慮到t_n的優(yōu)化可以既保證每次中繼與主機的通訊和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)可以順利完成，也可以盡可能減少短距通訊模塊的開啟時間，節(jié)省電量，優(yōu)選地，ta、tb、tc> tmax、V t2、t3、t4的取值分別為:
[0128]ta:(5,60)；
[0129]tb:(5,15)；
[0130]tc:(0.5,2)；
[0131]t.:(720,1440)。
[0132]: (0.5,1)；
[0133]t2:(1,4)；
[0134]t3:(1,3)；
[0135]t4:(0.5，2)。
[0136]此外，為了節(jié)約電池電量，數(shù)據(jù)中心D可以動態(tài)設(shè)定監(jiān)測中繼器裝置2的下次通訊時間。如，數(shù)據(jù)中心D在每天下午7:00接收到監(jiān)測中繼器裝置2最后一個數(shù)據(jù)后，設(shè)定監(jiān)測中繼器裝置2的下次通訊時間為720分鐘。當(dāng)監(jiān)測點I的實際液位高度小于預(yù)警值時，監(jiān)測中繼器裝置2與數(shù)據(jù)中心D的下次通訊時間為720分鐘。在此期間，如果監(jiān)測點的實際液位高度大于預(yù)警值，則通訊時間間隔自動調(diào)整為通過上述公式所確定的通訊時間。如果遇到突發(fā)情況，例如夜間突降暴雨時，監(jiān)測中繼器裝置2會根據(jù)最新獲得的監(jiān)測點實際液位數(shù)據(jù)自動調(diào)整為較短的通訊頻次，即上述所述的tnext計算公式中所確定的通訊頻次，如，在最新監(jiān)測點實際液位數(shù)據(jù)大于報警值時，監(jiān)測中繼器裝置每隔I分鐘與數(shù)據(jù)中心進行一次通訊，如此不會影響報警的及時性。
[0137]在本發(fā)明中，每個液位監(jiān)測子系統(tǒng)中的液位監(jiān)測主機裝置3還采集儀器信息，對液位監(jiān)測點I的監(jiān)測頻次為每分鐘I次,監(jiān)測執(zhí)行時間為每分鐘的整點,每分鐘整點測量的好處是，可以保證多點的數(shù)據(jù)是同時測量的，時間都統(tǒng)一，方便多點數(shù)據(jù)的統(tǒng)一制表和對比分析，同時監(jiān)測中繼器裝置2的系統(tǒng)時間通過監(jiān)測中繼器裝置2與數(shù)據(jù)中心D至少每30分鐘同步一次，監(jiān)測中繼器裝置2與液位監(jiān)測主機裝置3至少每30分鐘同步一次，從而保證所有接入數(shù)據(jù)中性的液位監(jiān)測主機裝置3都在同一時間點采集儀器信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)，時間相對誤差不大于3秒。具體地，自動同步的過程為，每隔30分鐘，在監(jiān)測中繼器裝置2與數(shù)據(jù)中心D的服務(wù)器建立通訊時，服務(wù)器將給監(jiān)測中繼器裝置2發(fā)送服務(wù)器當(dāng)前時間，監(jiān)測中繼器裝置2將設(shè)定當(dāng)前時間為接收到的時間。同時，每隔30分鐘，在液位監(jiān)測主機裝置3與監(jiān)測中繼器裝置2建立通訊時，監(jiān)測中繼器裝置2將監(jiān)測中繼器裝置的當(dāng)前時間發(fā)送給液位監(jiān)測主機裝置3，液位監(jiān)測主機裝置3設(shè)定當(dāng)前時間為接收到的時間。由于每30分鐘同步一次，因此可以保證液位監(jiān)測主機裝置3、監(jiān)測中繼器裝置2與數(shù)據(jù)中心D的服務(wù)器的時間誤差比較小，時間相對誤差不大于3秒。
[0138]在本發(fā)明中，儀器信息包括但不限于以下信息:液位監(jiān)測傳感器的原始監(jiān)測信號、液位報警傳感器的原始監(jiān)測信號、液位監(jiān)測傳感器浸沒水深、液位報警傳感器浸沒水深、一次性高容量電池電壓、可充電電池電壓、儀器故障代碼等，并通過監(jiān)測中繼器裝置2將所述儀器信息發(fā)送給數(shù)據(jù) 中心D。
[0139]此外，在發(fā)明中，除液位監(jiān)測點的實際液位高度外，監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括液位監(jiān)測點報警狀態(tài)、液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高、液位監(jiān)測點液位距離地面的高度、液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險、液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)。
[0140]監(jiān)測數(shù)據(jù)由如下公式確定:
[0141]L1 (t) =K1 (AD1 (t)-B1)
[0142]L2 (t) = K2 (AD2 (t) -B2)
[0143]當(dāng)L2 (t) < ε 時，Level (t) =D—Da—D^L1 (t)
[0144]當(dāng)L2 (t) ^ ε 時，Level (t) =D—Da+L2 (t)
[0145]Elevation (t) = H-D+Level (t)
[0146]Depth (t) =D—Level (t)
[0147]Level (t) =D—Da+L2 (t)
[0148]Risk (t) = Level (t) /D
[0149]Surchage (t) = Level (t)/Ddown
[0150]其中，
[0151]L1 (t):t時刻的液位監(jiān)測傳感器浸沒水深，m ；
[0152]K1:液位監(jiān)測傳感器的校正系數(shù)邱1 ；
[0153]AD1 (t):液位監(jiān)測傳感器的原始輸出信號；[0154]B1:液位監(jiān)測傳感器的輸出信號偏移量；
[0155]L2 (t):t時刻的液位報警傳感器浸沒水深，m ；
[0156]K2:液位報警傳感器的校正系數(shù)邱―1 ；
[0157]AD2 (t):液位報警傳感器的原始輸出信號；
[0158]B2:液位報警傳感器的輸出信號偏移量；
[0159]ε:液位報警傳感器的啟用閾值，m;
[0160]Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ；
[0161]D:液位監(jiān)測點最大深度，m ；
[0162]Da:液位監(jiān)測點安裝支架底部距地面的高度，m ；
[0163]D1:液位監(jiān)測點安裝液位監(jiān)測傳感器的線纜長度，m ；
[0164]Elevation(t):t時刻的液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高，m ;
[0165]H:液位監(jiān)測點地面黃海標(biāo)高，m ;
[0166]Depth (t):t 時刻的液位監(jiān)測點液位距離地面的高度，m ;
[0167]Risk(t):t時刻的液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險；
[0168]Surchage (t):t時刻的液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)；
[0169]Ddown:液位監(jiān)測點下游連接管渠的高度，m。
[0170]為了準(zhǔn)確計算液位數(shù)據(jù)，以及為了防止液位監(jiān)測傳感器由于外部氣壓條件或液位監(jiān)測傳感器長期帶壓運行產(chǎn)生零點偏移產(chǎn)生微小的測量誤差，或者液位報警傳感器剛被浸沒時或收到外部條件變化，測到的微小液位(壓力傳感器的原理是測量值越高相對誤差越小)造成的測量值影響。優(yōu)選地，KpBpKyB2' ε的取值范圍分別為:
[0171]K1: (6000,9000)；
[0172]B1: (400,700)；
[0173]K2: (2000,3000)；
[0174]B2: (400,700)；
[0175]ε: (0.05，0.3)。
[0176]根據(jù)上述所討論的監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算公式，當(dāng)液位報警傳感器31浸沒水深低于ε時，優(yōu)選ε為0.2米時，通過液位監(jiān)測傳感器32的原始監(jiān)測信號和安裝位置來計算監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)液位報警傳感器31浸沒水深大于等于ε時，優(yōu)選ε為0.2米時，通過液位報警傳感器31的原始監(jiān)測信號和安裝位置來計算監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0177]當(dāng)液位報警傳感器浸沒水深在24小時內(nèi)第1次持續(xù)η分鐘大于等于ε時，由于液位監(jiān)測傳感器長期浸沒在水中，長時間運行后會產(chǎn)生零點偏移和斜率偏移，而液位報警傳感器由于長期在空氣中，不受壓，因此工控條件好。而且，液位報警傳感器的比液位監(jiān)測傳感器的量程小，測量精度更高。因此，可以在液位報警傳感器被淹沒后，利用液位報警測的實際液位和原始監(jiān)測信號進行計算，校正1、B1,即數(shù)據(jù)中心利用連續(xù)η分鐘監(jiān)測數(shù)據(jù)與液位監(jiān)測傳感器的同期原始監(jiān)測信號按如下公式進行計算，自動修正所述液位監(jiān)測傳感器的液位校正系數(shù)K1與輸出信號偏移量B1:
—Σθι(?-?)
[0178]AD1^?——-

η
【權(quán)利要求】
1.一種智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)中心和至少一個液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)組成，其特征在于，所述液位監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)包括: 液位監(jiān)測點； 液位監(jiān)測主機裝置，對所述液位監(jiān)測點進行在線監(jiān)測，生成連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的傳輸時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測中繼器裝置； 監(jiān)測中繼器裝置，接收所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照可變化的通訊時間間隔將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中心； 數(shù)據(jù)中心，將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，得到液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將所述液位監(jiān)測點狀態(tài)數(shù)據(jù)實時進行顯示和發(fā)布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述液位監(jiān)測主機裝置包括液位監(jiān)測傳感器、液位報警傳感器、監(jiān)測信號處理器、短距通訊天線、主機用電池、防護外殼、固定安裝支架，所述監(jiān)測信號處理器分別與所述液位監(jiān)測傳感器、液位報警傳感器、短距通訊天線、主機用電池通過連接線纜相互連接； 所述監(jiān)測中繼器裝置包括信號接收與處理器、中繼短距通訊天線、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線、中繼器用電池、中繼防護外殼、中繼固定安裝支架，所述信號接收與處理器分別與所述中繼短距通訊天線、移動網(wǎng)絡(luò)通訊天線、中繼器電池通過連接線纜相互連接；以及 所述數(shù)據(jù)中心包括為具有獨立因特網(wǎng)IP地址的云服務(wù)器主機或獨立計算機的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器上設(shè)置有對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢模塊和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括液位監(jiān)測點的實際液位高度值，其中， 如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值小于設(shè)定的預(yù)警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第I傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第I通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心； 如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值大于設(shè)定的預(yù)警值且小于設(shè)定的報警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第2傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第2通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心； 如果所述液位監(jiān)測點的實際液位高度值大于設(shè)定的報警值，則所述液位監(jiān)測主機裝置以第3傳輸時間間隔向所述監(jiān)測中繼器裝置傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測中繼器裝置接收所述液位監(jiān)測主機裝置傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照第3通訊時間間隔將接收的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心。 其中，所述通訊時間由以下公式確定:
當(dāng) Level (t) <Levela 時，tnext = max (ta, min (tsetup, tmax))
當(dāng) Level (t) ^ Levela 而且 Level (t) <Levelb 時，
tnext
=max(tb, min(tsetup, ta))
當(dāng) Level (t)≥ Levelb 時，tnext = tc
topen = t1+t2+t3+t3其中， Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ； Levela:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的預(yù)警值，m ； Levelb:數(shù)據(jù)中心為液位監(jiān)測點設(shè)置的報警值，m ； tnext:所述監(jiān)測中繼器裝置下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，分鐘；tsetup:所述數(shù)據(jù)中心為所述監(jiān)測中繼器裝置設(shè)定的下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間，分鐘； ta:液位監(jiān)測點液位在正常狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘； tb:液位監(jiān)測點液位在預(yù)警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘； t。:液位監(jiān)測點液位在報警狀態(tài)下，監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最短等待時間，分鐘； tmax:監(jiān)測中繼器裝置開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的最長等待時間，分鐘； topen:所述監(jiān)測中繼器裝置每次開啟短距通訊模塊后的等待時間，s ；:所述監(jiān)測中繼器裝置開啟短距通訊模塊的時間，S ;t2:所述監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置通過短距通訊方式建立連接和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，S ; t3:所述監(jiān)測中繼器裝置與所述液位監(jiān)測主機裝置的時鐘最大相對誤差，S ; t4:通訊冗余保障時間，S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述液位監(jiān)測主機裝置對所述液位監(jiān)測點的監(jiān)測頻次為每分鐘I次，監(jiān)測執(zhí)行時間為每分鐘的整點，所述監(jiān)測中繼器裝置的系統(tǒng)時間通過所述監(jiān)測中繼器裝置與所述數(shù)據(jù)中心至少每30分鐘同步一次，所述液位監(jiān)測主機裝置的系統(tǒng)時間通過所述液位監(jiān)測主機裝置與所述監(jiān)測中繼器裝置至少每30分鐘同步一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述液位監(jiān)測主機裝置還監(jiān)測所述液位監(jiān)測主機裝置和所述監(jiān)測中繼器裝置的儀器信息，所述儀器信息包括液位監(jiān)測傳感器的原始監(jiān)測信號、液位報警傳感器的原始監(jiān)測信號、液位監(jiān)測傳感器浸沒水深、液位報警傳感器浸沒水深、主機用電池電壓、中繼器用電池電壓、儀器故障代碼，并通過所述監(jiān)測中繼器裝置將所述儀器信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括液位監(jiān)測點報警狀態(tài)、液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高、液位監(jiān)測點液位距離地面的高度、液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險、液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)， 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)由如下公式確定:
L1 (t) = K1 (AD1 (t) -B1)
L2 (t) = K2 (AD2 (t) -B2)
當(dāng) L2(t) < ε 時，Level (t) = D-Da-D^L1 (t)
當(dāng) L2(t) ^ ε 時，Level (t) =D_Da+L2(t)
Elevation(t) = H-D+Level(t)Depth (t) = D-Level(t)
Level (t) =D_Da+L2(t)
Risk(t) = Level(t)/D
Surchage (t) = Level (t) /Ddown
其中， L1 (亡):t時刻的液位監(jiān)測傳感器浸沒水深，m ； K1:液位監(jiān)測傳感器的校正系數(shù)，m- 1 ； AD1 (t):液位監(jiān)測傳感器的原始輸出信號； B1:液位監(jiān)測傳感器的輸出信號偏移量； L2 (亡):t時刻的液位報警傳感器浸沒水深，m ； K2:液位報警傳感器的校正系數(shù)，m- 1 ； AD2 (t):液位報警傳感器的原始輸出信號； B2:液位報警傳感器的輸出信號偏移量； ε:液位報警傳感器的啟用閾值，m; Level (t):t時刻的液位監(jiān)測點的實際液位高度，m ； D:液位監(jiān)測點最大深度，m ； Da:液位監(jiān)測點安裝支架底部距地面的高度，m ； D1:液位監(jiān)測點安裝液位監(jiān)測傳感器的線纜長度，m ； Elevation(t):t時刻的液位監(jiān)測點的液位黃海標(biāo)高，m ； H:液位監(jiān)測點地面黃海標(biāo)高，m ； Depth (t):t時刻的液位監(jiān)測點液位距離地面的高度，m ； Risk(t):t時刻的液位監(jiān)測點的溢流風(fēng)險； Surchage (t):t時刻的液位監(jiān)測點的過載倍數(shù)； Ddown:液位監(jiān)測點下游連接管渠的高度，m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述KpBpK2'B2、ε的取值范圍分別為:
K1: (6000,9000)；
B1: (400,700)；
K2: (2000,3000)；
B2:(400,700)；
ε: (0.05,0.3) ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心在用戶登錄所述數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用程序，對所述液位監(jiān)測點參數(shù)進行修改并保存后，在所述監(jiān)測中繼器裝置下一次與服務(wù)器建立通訊時，向所述監(jiān)測中繼器裝置發(fā)送液位監(jiān)測點的液位換算參數(shù)、液位監(jiān)測點的液位預(yù)警值、液位監(jiān)測點的液位報警值、監(jiān)測中繼器裝置的短信報警手機號、液位報警傳感器的短信報警閾值、監(jiān)測中繼器裝置的下一次開啟網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接的等待時間、監(jiān)測中繼器裝置的服務(wù)器IP地址和端口號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述 ta、tb、t。、tmax、tp t2、t3、t4 的取值分別為:ta: (5,60)；
tb: (5，15)；
tc:(0.5,2)；
tfflax:(720,1440)；: (0.5,1)；
t2:(1,4)；
t3:(1,3)；
t4: (0.5,2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能在線液位監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述液位報警傳感器測量值超過設(shè)定的短信報警閾值ε時，所述監(jiān)測中繼器裝置直接向設(shè)定的短信報警 手機號發(fā)出報警信息。
【文檔編號】G01F23/00GK103968913SQ201410209890
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】陳吉寧, 趙冬泉, 李磊, 佟慶遠, 杜鵬飛, 李雪森, 李王鋒 申請人:清華大學(xué), 北京清控人居環(huán)境研究院有限公司