CN110361050A - 一种基于无线传感器网络的水文信息预测*** - Google Patents

一种基于无线传感器网络的水文信息预测*** Download PDF

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张成才
刘明堂
杨礼波
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袁胜
姚淑霞
郑辉
杨阳蕊
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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，涉及水环境监测技术领域，包括多个无线传感器监测节点，多个所述无线传感器监测节点均与监控中心无线连接，所述监控中心与数据处理终端电连接，所述数据处理终端与预测终端电连接。本发明不仅能够通过多个监测点的多种无线传感器监测定点水域的多种水文信息，而且能够对该多种水文信息进行综合数据处理，形成数据变化趋势图，并能在水文信息超过阈值时进行报警，同时还能够根据采集的多种水文数据进行评价、数据产生原因分析、预测数据未来走向趋势，并为水域治理提供解决方案，非常适合用于水域的水文信息监测和预测。

Description

一种基于无线传感器网络的水文信息预测***
技术领域
本发明涉及水环境监测技术领域，特别涉及一种基于无线传感器网络的水文信息预测***。
背景技术
无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点，由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的方式构成网络。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。
目前，传统的水文信息监测一般是采用固定点驻测，巡回流动测量，间歇性测量以及水文调查等方式，这些监测方法只能大体反应监测区域过去一段时间内的水文信息，并不能对未来可能形成的水文信息进行预测，不能帮助人们根据预测信息作出应对措施，所以就需要一种基于无线传感器网络的水文信息预测***。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，用以解决现有技术中存在的问题。
一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，包括多个无线传感器监测节点，多个所述无线传感器监测节点均与监控中心无线连接，所述监控中心与数据处理终端电连接，所述数据处理终端与预测终端电连接；
多个所述无线传感器监测节点用于实时采集各个监测点的水文数据并发送到监控中心；
所述监控中心用于将多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行统计汇总处理，并定时发送到所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据分别进行存储、预处理、形成数据变化趋势图形，并与阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则产生预警信息，并将预处理后的数据发送到预测终端；
所述预测终端用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行评价、原因分析，并预测未来变化趋势和形成推荐治理方法。
优选地，所述无线传感器监测节点包括基础信息监测单元、水质监测单元、富营养化监测单元和视频图片监测单元，所述基础信息监测单元用于采集监测点的基础水文信息数据，所述水质监测单元用于采集监测点的水质数据，所述富营养化监测单元用于采集监测点的富营养化数据，所述视频图片监测单元用于采集监测点的视频和图片。
更优选地，所述基础信息监测单元包括水温传感器、流速传感器和液位传感器，所述水温传感器用于实时采集监测点水域的水温，所述流速传感器用于实时采集监测点水域的流速，所述液位传感器用于实时采集监测点水域的水位。
更优选地，所述水质监测单元包括含沙量传感器、ph值传感器和电导率传感器，所述含沙量传感器用于实时采集监测点水域的含沙量，所述ph值传感器用于实时采集监测点水域的ph值，所述电导率传感器用于实时采集监测点水域的电导率。
更优选地，所述富营养化监测单元包括含氧量传感器、叶绿素传感器和营养盐传感器，所述含氧量传感器用于实时采集监测点水域的含氧量，所述叶绿素传感器用于实时采集监测点水域的叶绿素含量，所述营养盐传感器用于实时采集监测点水域的营养盐含量。
更优选地，所述视频图片监测单元包括摄像头和照相机，所述摄像头用于拍摄监测点水域的视频，所述照相机用于拍摄监测点水域的相片。
优选地，所述数据处理终端包括数据存储模块、数据预处理模块、图像形成模块、数据对比模块和预警模块，所述数据存储模块用于存储多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据，所述数据预处理模块用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行预处理，所述图像形成模块用于将预处理后的数据分别绘制成数据变化趋势图形，所述数据对比模块用于将预处理后的数据与提前设置的阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则发送报警指令到所述预警模块，所述预警模块用于将预警指令转化为预警信息并通过报警器报警。
优选地，所述预测终端包括各单元评价模块、各单元原因分析模块、各单元预测模块和各单元治理推荐模块，所述各单元评价模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行综合评价，所述各单元原因分析模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行原因分析，所述各单元预测模块用于所述数据处理终端预处理后的数据分别进行预测处理，并形成未来变化趋势图，所述各单元治理推荐模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行推荐治理方法。
本发明有益效果：本发明不仅能够通过多个监测点的多种无线传感器监测定点水域的多种水文信息，而且能够对该多种水文信息进行综合数据处理，形成数据变化趋势图，并能在水文信息超过阈值时进行报警，同时还能够根据采集的多种水文数据进行评价、数据产生原因分析、预测数据未来走向趋势，并为水域治理提供解决方案，非常适合用于水域的水文信息监测和预测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***的无线传感器监测节点的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***的数据处理终端的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***预测终端的结构示意图。
具体实施方式
下面结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1-4，本发明提供了一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，
实施例，包括多个无线传感器监测节点，多个所述无线传感器监测节点均与监控中心无线连接，用于远程传输无线传感器所采集的水域实时数据，所述监控中心与数据处理终端电连接，所述数据处理终端与预测终端电连接；
多个所述无线传感器监测节点用于实时采集各个监测点的水文数据并发送到监控中心；所述无线传感器监测节点包括基础信息监测单元、水质监测单元、富营养化监测单元和视频图片监测单元，所述基础信息监测单元用于采集监测点的基础水文信息数据，监测水域的基础水文信息，所述水质监测单元用于采集监测点的水质数据，监测水域的水质变化，所述富营养化监测单元用于采集监测点的富营养化数据，监测水域的富营养化变化情况，所述视频图片监测单元用于采集监测点的视频和图片，监测水域的实时视频和图片，方便监测人员直观观看。
所述基础信息监测单元包括水温传感器、流速传感器和液位传感器，所述水温传感器用于实时采集监测点水域的水温，所述流速传感器用于实时采集监测点水域的流速，所述液位传感器用于实时采集监测点水域的水位。
所述水质监测单元包括含沙量传感器、ph值传感器和电导率传感器，所述含沙量传感器用于实时采集监测点水域的含沙量，所述ph值传感器用于实时采集监测点水域的ph值，所述电导率传感器用于实时采集监测点水域的电导率。
所述富营养化监测单元包括含氧量传感器、叶绿素传感器和营养盐传感器，所述含氧量传感器用于实时采集监测点水域的含氧量，所述叶绿素传感器用于实时采集监测点水域的叶绿素含量，所述营养盐传感器用于实时采集监测点水域的营养盐含量。
所述视频图片监测单元包括摄像头和照相机，所述摄像头用于拍摄监测点水域的视频，所述照相机用于拍摄监测点水域的相片。
所述监控中心用于将多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行统计汇总处理，并定时发送到所述数据处理终端，以便进行后期的综合处理。
所述数据处理终端用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据分别进行存储、预处理、形成数据变化趋势图形，并与阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则产生预警信息，并将预处理后的数据发送到预测终端；
所述数据处理终端包括数据存储模块、数据预处理模块、图像形成模块、数据对比模块和预警模块，所述数据存储模块用于存储多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据，以便后期查询，所述数据预处理模块用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行预处理，便于进行下一步的数据处理，所述图像形成模块用于将预处理后的数据分别绘制成数据变化趋势图形，便于监测人员直观观看数据变化趋势，所述数据对比模块用于将预处理后的数据与提前设置的阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则发送报警指令到所述预警模块，所述预警模块用于将预警指令转化为预警信息并通过报警器报警，提醒监测人员注意或及时作出应对措施。
所述预测终端用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行评价、原因分析，并预测未来变化趋势和形成推荐治理方法。
所述预测终端包括各单元评价模块、各单元原因分析模块、各单元预测模块和各单元治理推荐模块，所述各单元评价模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行综合评价，即可得知该水域的整体情况，所述各单元原因分析模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行原因分析，即可得出形成该数据的具体原因，例如水质受污染的具体原因，以及水体富营养化的具体原因等；所述各单元预测模块用于所述数据处理终端预处理后的数据分别进行预测处理，并形成未来变化趋势图，方便监测人员直观观看，并根据预测的未来变化趋势走向，作出下一步部署措施，所述各单元治理推荐模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行推荐治理方法，监测人员可以参考推荐治理方法得出该水域的最终治理方案。
综上所述，本发明不仅能够通过多个监测点的多种无线传感器监测定点水域的多种水文信息，而且能够对该多种水文信息进行综合数据处理，形成数据变化趋势图，并能在水文信息超过阈值时进行报警，同时还能够根据采集的多种水文数据进行评价、数据产生原因分析、预测数据未来走向趋势，并为水域治理提供解决方案，非常适合用于水域的水文信息监测和预测。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，包括多个无线传感器监测节点，多个所述无线传感器监测节点均与监控中心无线连接，所述监控中心与数据处理终端电连接，所述数据处理终端与预测终端电连接；
多个所述无线传感器监测节点用于实时采集各个监测点的水文数据并发送到监控中心；
所述监控中心用于将多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行统计汇总处理，并定时发送到所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据分别进行存储、预处理、形成数据变化趋势图形，并与阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则产生预警信息，并将预处理后的数据发送到预测终端；
所述预测终端用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行评价、原因分析，并预测未来变化趋势和形成推荐治理方法。
2.如权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述无线传感器监测节点包括基础信息监测单元、水质监测单元、富营养化监测单元和视频图片监测单元，所述基础信息监测单元用于采集监测点的基础水文信息数据，所述水质监测单元用于采集监测点的水质数据，所述富营养化监测单元用于采集监测点的富营养化数据，所述视频图片监测单元用于采集监测点的视频和图片。
3.如权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述基础信息监测单元包括水温传感器、流速传感器和液位传感器，所述水温传感器用于实时采集监测点水域的水温，所述流速传感器用于实时采集监测点水域的流速，所述液位传感器用于实时采集监测点水域的水位。
4.如权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述水质监测单元包括含沙量传感器、ph值传感器和电导率传感器，所述含沙量传感器用于实时采集监测点水域的含沙量，所述ph值传感器用于实时采集监测点水域的ph值，所述电导率传感器用于实时采集监测点水域的电导率。
5.如权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述富营养化监测单元包括含氧量传感器、叶绿素传感器和营养盐传感器，所述含氧量传感器用于实时采集监测点水域的含氧量，所述叶绿素传感器用于实时采集监测点水域的叶绿素含量，所述营养盐传感器用于实时采集监测点水域的营养盐含量。
6.如权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述视频图片监测单元包括摄像头和照相机，所述摄像头用于拍摄监测点水域的视频，所述照相机用于拍摄监测点水域的相片。
7.如权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述数据处理终端包括数据存储模块、数据预处理模块、图像形成模块、数据对比模块和预警模块，所述数据存储模块用于存储多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据，所述数据预处理模块用于对多个所述无线传感器监测节点采集的水文数据进行预处理，所述图像形成模块用于将预处理后的数据分别绘制成数据变化趋势图形，所述数据对比模块用于将预处理后的数据与提前设置的阈值数据进行对比，若超过阈值数据，则发送报警指令到所述预警模块，所述预警模块用于将预警指令转化为预警信息并通过报警器报警。
8.如权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的水文信息预测***，其特征在于，所述预测终端包括各单元评价模块、各单元原因分析模块、各单元预测模块和各单元治理推荐模块，所述各单元评价模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行综合评价，所述各单元原因分析模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行原因分析，所述各单元预测模块用于所述数据处理终端预处理后的数据分别进行预测处理，并形成未来变化趋势图，所述各单元治理推荐模块用于对所述数据处理终端预处理后的数据分别进行推荐治理方法。
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