CN112378461A - 一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例中公开了一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关***，该方法可以通过前端感知设备水位计、流速采集设备以及摄像头获取原始监测信息，遥测终端机获取该原始监测信息，对该原始监测信息进行初步处理之后，将该原始监测信息发送至北斗卫星用户终端，北斗卫星用户终端对原始监测信息进行进一步处理之后，得到处理后数据包，并将该处理后数据包发送至上空的北斗三号GEO卫星，然后监控中心再获取北斗三号GEO卫星传输的处理后数据包，从而实现偏远河道的监测结果的实时上传，并且，本发明中的监测结果不仅包括水位、流速结果，还包括测流区域的同步影像，使得河道流量在线监测结果的可靠性更高。

Description

一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关***。

背景技术

北斗卫星导航***（以下简称北斗***）是我国自主建设运行的全球卫星导航***，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。2020年7月，北斗三号***全面建成。与无线移动通信模式相比，基于卫星无线电测定业务(RadioDetermination SatelliteService，RDSS）服务的北斗卫星通信具有覆盖范围广、无通信盲区、信息传输安全等一系列优势。

与其他卫星通信方式相比，如VSAT、Inmarsat-C等，北斗***具有雨衰影响小、初始化时间短、设备购置成本低等优点。同时，与北斗一号、北斗二号比较，新建成的北斗三号区域短报文通信服务容量提升至1000万次/小时，单次通信能力1000汉字，不仅能够传输汉字，而且能够满足影像、语音等通信需求，基本解决了目前无线移动通信、卫星通信所存在的一系列缺陷。

在新时代生态文明建设背景下，各流域积极推动水环境治理与水生态保护等工作。为维系河流、湖泊等水生态***的结构和功能，河湖流量监测工作的重要性日益突出。

考虑到河道流量在线监测站点分布范围较广，除少数水文站采用专线通信外，大部分采用GPRS/3G/4G等无线移动通信模式，终端数据通信严重依赖移动通信基站的建设和信号的覆盖。在高山峡谷等偏远河道，通信基站建设密度较低且多遮挡，导致存在大范围通信盲区，虽然可以通过无线网桥等方式建立连接，但存在抗干扰能力差、通信距离受限、站间要求通视、设站费用高等一系列缺陷，影响了河道流量在线监测结果的实时上传，不能满足长江大保护等水环境治理和修复工作等对于河湖流量等水雨情信息的迫切需求。

发明内容

本发明实施例中提供一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关***，能够实现河道流量监测结果的实时上传。

一方面，本发明提供一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，所述方法应用于基于北斗三号卫星的河道流量监测***，包括：

通过水位计采集目标河道的水位信息，所述水位计的采集间隔为15分钟；

通过流速采集设备采集所述目标河道的流速信息，所述流速采集设备的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

通过摄像头采集所述目标河道的图像信息，所述摄像头的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

通过遥测终端机获取原始监测信息，所述原始监测信息包括流量信息以及所述图像信息，所述流量信息包括所述流速信息以及所述水位信息；

对所述原始监测信息进行格式转换，得到转换后的原始监测信息，所述转换后的原始监测信息中的流量信息为174字节长度，文件头长16字节，***信息长4字节，所述转换后的原始监测信息中的图像信息中的同步图像采用1024×768分辨率彩色图像；

通过所述遥测终端机的RS232接口将所述转换后的原始监测信息传输至北斗卫星用户终端；

通过所述北斗卫星用户终端对所述转换后的原始监测信息进行协议转换，并在所述转换后的原始监测信息中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间，得到转换后监测信息；

采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略对所述转换后监测信息进行数据压缩，得到压缩后监测信息；

对所述压缩后监测信息进行数据分割，得到分割后监测信息；

在所述分割后监测信息中的每个数据包中加入数据报头以及校验码，并确定每个数据包的大小不大于14000比特；

对每个数据包进行编号以及加密，得到多个处理后数据包；

根据每个处理后数据包的编号将所述处理后数据包分配至所述北斗卫星用户终端中的各北斗三号通信模组，并通过L频段将所述处理后数据包发送至北斗三号GEO卫星；

通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包；

对所述处理后数据包进行数据解密以及解压缩处理，并根据数据包的编号对数据包进行数据的重组，基于所述发送端ID完成监测信息与目标河道流量站点的关联，得到所述目标河道的流量监测结果。

在一些实施例中，所述通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，包括：

通过所述监控中心采用有线的方式接收北斗三号地面中心站数据，以获取所述处理后数据包，所述北斗三号地面中心站的数据与所述北斗三号GEO卫星信息同步。

在一些实施例中，所述通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，包括：

通过所述监控中心采用无线方式接收上空的北斗三号GEO卫星S频段广播星历信号，以获取所述处理后数据包。

在一些实施例中，所述方法还包括：

通过风光互补供电设备为所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头提供电量，所述风光互补供电设备包括65AH锂电池。

在一些实施例中，所述流速采集设备包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒流速仪、雷达流速仪或声学时差法流速仪。

在一些实施例中，所述通过遥测终端机获取原始监测信息，包括：

基于标准MODBUS协议或定制协议，所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头通过所述遥测终端机规定的硬件接口分别向所述遥测终端机传输所述水位信息、所述流速信息以及所述图像信息。

另一方面，本发明提供一种基于北斗三号卫星的河道流量监测***，所述***包括：

水位计，用于采集目标河道的水位信息，所述水位计的采集间隔为15分钟；

流速采集设备，用于采集所述目标河道的流速信息，所述流速采集设备的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

摄像头，用于采集所述目标河道的图像信息，所述摄像头的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

遥测终端机，用于获取原始监测信息，所述原始监测信息包括流量信息以及所述图像信息，所述流量信息包括所述流速信息以及所述水位信息，对所述原始监测信息进行格式转换，得到转换后的原始监测信息，所述转换后的原始监测信息中的流量信息为174字节长度，文件头长16字节，***信息长4字节，所述转换后的原始监测信息中的图像信息中的同步图像采用1024×768分辨率彩色图像，通过RS232接口将所述转换后的原始监测信息传输至北斗卫星用户终端；

所述北斗卫星用户终端，用于对所述转换后的原始监测信息进行协议转换，并在所述转换后的原始监测信息中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间，得到转换后监测信息，采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略对所述转换后监测信息进行数据压缩，得到压缩后监测信息，对所述压缩后监测信息进行数据分割，得到分割后监测信息，在所述分割后监测信息中的每个数据包中加入数据报头以及校验码，并确定每个数据包的大小不大于14000比特，对每个数据包进行编号以及加密，得到多个处理后数据包，根据每个处理后数据包的编号将所述处理后数据包分配至所述北斗卫星用户终端中的各北斗三号通信模组，并通过L频段将所述处理后数据包发送至北斗三号GEO卫星；

监控中心，用于获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，对所述处理后数据包进行数据解密以及解压缩处理，并根据数据包的编号对数据包进行数据的重组，基于所述发送端ID完成监测信息与目标河道流量站点的关联，得到所述目标河道的流量监测结果。

在一些实施例中，所述监控中心具体用于：

通过所述监控中心采用有线的方式接收北斗三号地面中心站数据，以获取所述处理后数据包，所述北斗三号地面中心站的数据与所述北斗三号GEO卫星信息同步。

在一些实施例中，所述监控中心具体用于：

通过所述监控中心采用无线方式接收上空的北斗三号GEO卫星S频段广播星历信号，以获取所述处理后数据包。

在一些实施例中，所述***还包括：

风光互补供电设备，用于为所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头提供电量，所述风光互补供电设备包括65AH锂电池。

另一方面，本发明实施例还提供了一种网络设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行本发明实施例提供的任一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法中的步骤。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行本发明实施例提供的任一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法中的步骤。

本发明实施例中，可以通过前端感知设备水位计、流速采集设备以及摄像头获取原始监测信息，遥测终端机获取该原始监测信息，对该原始监测信息进行初步处理之后，将该原始监测信息发送至北斗卫星用户终端，北斗卫星用户终端对原始监测信息进行进一步处理之后，得到处理后数据包，并将该处理后数据包发送至上空的北斗三号GEO卫星，然后监控中心再获取北斗三号GEO卫星传输的处理后数据包，从而实现偏远河道的监测结果的实时上传，并且，本发明中的监测结果不仅包括水位、流速结果，还包括测流区域的同步影像，使得河道流量在线监测结果的可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法一个场景示意图；

图2是本发明实施例提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法的一个流程示意图；

图3是本发明实施例提供的流量信息数据格式示意图；

图4是本发明实施例提供的***硬件架构图。

具体实施例

下面将结合本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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的说明中，本发明的具体实施例将参考由一部或多部计算机所执行的步骤及符号来说明，除非另有述明。因此，这些步骤及操作将有数次提到由计算机执行，本文所指的计算机执行包括了由代表了以一结构化型式中的数据的电子信号的计算机处理单元的操作。此操作转换该数据或将其维持在该计算机的内存***中的位置处，其可重新配置或另外以本领域测试人员所熟知的方式来改变该计算机的运作。该数据所维持的数据结构为该内存的实***置，其具有由该数据格式所定义的特定特性。但是，本发明原理以上述文字来说明，其并不代表为一种限制，本领域测试人员将可了解到以下所述的多种步骤及操作亦可实施在硬件当中。

本发明的原理使用许多其它泛用性或特定目的运算、通信环境或组态来进行操作。所熟知的适合用于本发明的运算***、环境与组态的范例可包括(但不限于)手持电话、个人计算机、服务器、多处理器***、微电脑为主的***、主架构型计算机、及分布式运算环境，其中包括了任何的上述***或装置。

本发明中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示，图1为本实施例提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法的一个场景示意图，其中，本实施例中的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法应用于基于北斗三号卫星的河道流量监测***中，本实施例中的基于北斗三号卫星的河道流量监测***包括前端感知设备（包括水位计、流速采集设备（流速仪）以及摄像头）、遥测终端机（包括数据接收以及格式转换模块）、北斗卫星用户终端（包括数据接收、协议转换、数据压缩、数据分割、数据包编号、数据包加密以及数据发送模块）、北斗三号GEO卫星、北斗三号地面中心站（可选）以及监控中心（包括数据接收、数据解密、数据解压缩、数据重组、身份关联、数据存储以及数据应用模块）。

请参阅图2，图2是本发明一实施例提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法的流程示意图。该基于北斗三号卫星的河道流量监测方法的执行主体可以是本发明实施例提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测***。该基于北斗三号卫星的河道流量监测方法可以包括：

201、水位计采集目标河道的水位信息。

本实施例汇总，根据长江大保护等相关技术要求，水位、流速、图像日常采集频率为15分钟一次。

202、流速采集设备采集目标河道的流速信息。

其中，流速采集设备的采集时间以及采集地点与水位计的采集时间以及采集地点相对应。

流速采集设备根据现场实际情况，可选用声学多普勒流速剖面仪（ADCP）、多普勒流速仪、雷达流速仪等装置。

203、摄像头采集目标河道的图像信息。

其中，摄像头的采集时间以及采集地点与水位计的采集时间以及采集地点相对应。

需要说明的是，步骤201、步骤202以及步骤203同时执行，并且执行频率为15分钟一次。

204、遥测终端机获取原始监测信息。

其中，原始监测信息包括流量信息以及图像信息，流量信息包括流速信息以及水位信息。

205、遥测终端机对原始监测信息进行格式转换，得到转换后的原始监测信息。

其中，转换后的原始监测信息中的流量信息为174字节长度，文件头长16字节，***信息长4字节，其中，如图3所示，水位、流速信息长度均为76字节，另外包括2校验字节。

转换后的原始监测信息中的图像信息中的同步图像采用1024×768分辨率彩色图像，

206、遥测终端机通过遥测终端机的RS232接口将转换后的原始监测信息传输至北斗卫星用户终端。

根据北斗三号用户终端的接口定义，遥测终端机通过RS232标准串口作为与北斗卫星用户终端的数据交互接口，波特率为9600、N、8、1。在遥测终端机部分主要完成通信频度控制、电源控制、信息格式转换、北斗卫星用户终端控制等工作。遥测终端机将完成格式转换的原始观测数据发送至北斗三号卫星通信模组；

207、北斗卫星用户终端对转换后的原始监测信息进行协议转换，并在转换后的原始监测信息中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间，得到转换后监测信息。

北斗卫星用户终端接收到转换后的原始监测信息之后，进行协议转换，将原始协议统一转换至新协议，并在监测数据中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间。

208、北斗卫星用户终端采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略对转换后监测信息进行数据压缩，得到压缩后监测信息。

具体地，针对北斗RDSS服务窄带传输的特性，为保证同步图像的传输质量和传输时效性，本发明采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略，保证图像数据低误码率，保证在1min之内完成一幅图像的传递。

209、北斗卫星用户终端对压缩后监测信息进行数据分割，得到分割后监测信息。

210、北斗卫星用户终端在分割后监测信息中的每个数据包中加入数据报头以及校验码，并确定每个数据包的大小不大于14000比特。

其中，如果检测到数据包大小大于14000比特，将会重新对该数据包进行压缩，直到数据包的大小不大于14000比特。

211、北斗卫星用户终端对每个数据包进行编号以及加密，得到多个处理后数据包。

212、北斗卫星用户终端根据每个处理后数据包的编号将处理后数据包分配至北斗卫星用户终端中的各北斗三号通信模组，并通过L频段将处理后数据包发送至北斗三号GEO卫星。

213、监控中心获取北斗三号GEO卫星传输的处理后数据包。

214、监控中心对处理后数据包进行数据解密以及解压缩处理，并根据数据包的编号对数据包进行数据的重组，基于发送端ID完成监测信息与目标河道流量站点的关联，得到目标河道的流量监测结果。

得到目标河道的流量监测结果之后，最终将监测成果存入监控中心数据库，完成河道流量监测过程。

进一步地，前端设备还包括供电、避雷等配套设施。考虑偏远地区电力供应实际情况，本发明采用90W风光互补方式供电，65AH锂电池，可满足阴雨天气下流量站连续工作一周所需电力。避雷针采用1m镀锌圆钢。避雷器额定电压230V，最高放点电流40kA，动作时间小于25ns。

本发明实施例中，可以通过前端感知设备水位计、流速采集设备以及摄像头获取原始监测信息，遥测终端机获取该原始监测信息，对该原始监测信息进行初步处理之后，将该原始监测信息发送至北斗卫星用户终端，北斗卫星用户终端对原始监测信息进行进一步处理之后，得到处理后数据包，并将该处理后数据包发送至上空的北斗三号GEO卫星，然后监控中心再获取北斗三号GEO卫星传输的处理后数据包，从而实现偏远河道的监测结果的实时上传，并且，本发明中的监测结果不仅包括水位、流速结果，还包括测流区域的同步影像，使得河道流量在线监测结果的可靠性更高。

请参阅图4，图4为本发明中基于北斗三号卫星的河道流量监测***中遥测终端（包括前端感知设备及遥测终端机）、发送模块（北斗卫星用户终端）以及接收模块（监控中心）的硬件架构图。

请参阅图4，具体地，本发明中基于北斗三号卫星的河道流量监测***包括遥测终端、发送模块和接收模块。遥测终端包括传感器和主板。传感器包括水位计、流速仪、摄像头、数字接口等部分，主要完成流量、图像等原始信息采集。主板以CPU为中心，包括振荡器、输入输出模块、状态指示模块及其他***电路，主要功能为数据收集、采集控制、数据压缩、格式转换等。

发送模块包括数据接收模块、协议转换模块、调制解调模块、阵列发送模块。其中，数据接收模块接收唯一遥测终端发送数据；协议转换模块将数据转换为统一的新协议；调制解调模块将采用新协议的数据按照北斗三号RDSS服务短报文长度小于14000比特的要求进行分割，并在分割后的数据包中加入编号、校验码等内容，发送至阵列发送模块；阵列发送模块根据数据包数量，分发给一个或多个发送阵列，按顺序向测站上空GEO卫星发送数据。接收模块包括天线/专线单元、数据接收与调制解调模块、差错控制模块、数据关联模块、数据输出模块。天线/专线单元按照数据传输方式，采用天线模块接收GEO卫星广播信息，或采用专线方式直接从北斗三号地面中心站接收数据；数据接收与调制解调模块接收天线/专线所收集的数据，完成数据包解压、解密等工作；差错控制模块根据数据包中校验码完成数据校验，控制误码率；数据关联模块根据数据包中发送端ID信息，关联、确定遥测终端测站身份；数据输出模块完成数据集合、整理工作，并存放于项目数据库中，供下一步骤调用。

进一步地，遥测终端主板CPU采用高性能RISC结构，全静态设计，宽工作电压与工作稳定范围，上电复位电路；

进一步地，遥测终端的RDSS通信端口采用RS232接口，通信协议采用北斗4.0协议或2.1协议。

本发明的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，针对目前偏远地区河道流量在线监测***在数据传输方面存在的问题，提出基于北斗三号卫星RDSS服务进行信息传输的方法，并给出一套完整的数据传输设计方案和硬件架构。该方法解决了目前偏远地区无线移动基站建设密度低且遮挡严重，不能满足河道流量监测数据通信，现有基于北斗二号***仅能满足监测结果数据通信，不能满足同步影像检核数据传输的问题，具有适应性广、自主性强、经济可靠等优点，可以在水文测报、环境保护、地质灾害监测、气象监测等领域推广应用。

下面，为更清楚地描述本发明的方案，再结合图1对本发明提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法进行描述，具体内容如下：

（1）前端感知设备同步采集水位、流速、图像等原始数据，基于标准MODBUS协议或定制协议，通过遥测终端机规定的硬件接口向其传输数据。流速采集设备根据现场实际情况，选用声学多普勒流速剖面仪（ADCP）、声学多普勒流速仪、雷达流速仪、声学时差法流速仪等装置。根据长江大保护等相关技术要求，水位、流速、图像日常采集频率确定为15分钟一次。需要说明的是，前端设备还包括供电、避雷等配套设施；

（2）根据北斗三号用户终端的接口定义，遥测终端机通过RS232标准串口作为与北斗卫星用户终端的数据交互接口。在遥测终端机部分主要完成通信频度控制、电源控制、信息格式转换、北斗卫星用户终端控制等工作。遥测终端机将完成格式转换的原始观测数据发送至北斗卫星用户终端。如图3所示，流量信息采用174字节长度，其中文件头长16字节，***信息长4字节，水位、流速信息长度均为76字节，另外包括2校验字节。同步图像采用1024×768分辨率彩色图像；

（3）北斗卫星用户终端接收监测数据后首先进行协议转换，将原始协议统一转换至新协议，并在监测数据中加入发送端ID、接收端ID、监测时间后对发送数据进行压缩、分割、编号、加密。针对北斗RDSS服务窄带传输的特性，为保证同步图像的传输质量和传输时效性，本发明采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略，保证图像数据低误码率，并在1min之内完成一幅图像的传递。在分割后的每个数据包中加入数据报头、校验码等内容，要求每个数据包最终不能大于14000比特。最后数据包传输至阵列发送模块。阵列发送模块根据数据包编号将其均匀分配至各北斗三号通信模组，通过L频段发送至流量站上空北斗三号GEO卫星；

（4）监控中心信号接收模组通过有线方式接收北斗三号地面中心站数据，或者采用无线方式接收上空北斗三号GEO卫星S频段广播星历信号，首先进行数据解密、解压缩，根据数据包编号进行数据的重组，基于发送端ID完成监测数据与流量站点的关联，最终将监测成果存入监控中心数据库，完成河道流量监测过程。

如图4所示，一种基于北斗三号卫星的河道流量监测***的硬件部分主要包括遥测终端、发送模块和接收模块。遥测终端包括传感器和主板。传感器包括水位计、流速仪、摄像头、数字接口等部分，主要完成流量、图像等原始信息采集。主板以CPU为中心，采用高性能RISC结构，全静态设计，宽工作电压与工作稳定范围，上电复位电路，包括振荡器、输入输出模块、状态指示模块及其他***电路，主要功能为数据收集、采集控制、数据压缩、格式转换等。

发送模块包括数据接收模块、协议转换模块、调制解调模块、阵列发送模块。数据接收模块接收唯一遥测终端发送数据，基于RS232接口，采用北斗4.0协议或2.1协议；协议转换模块将数据转换为统一的新协议；调制解调模块将采用新协议的数据按照北斗三号RDSS服务短报文长度小于14000比特的要求进行分割，并在分割后的数据包中加入编号、校验码等内容，发送至阵列发送模块；阵列发送模块根据数据包数量，分发给一个或多个发送阵列，按顺序向测站上空GEO卫星发送数据。

接收模块包括天线/专线单元、数据接收与调制解调模块、差错控制模块、数据关联模块、数据输出模块。天线/专线单元按照数据传输方式，采用天线模块接收GEO卫星广播信息，或采用专线方式直接从北斗三号地面中心站接收数据；数据接收与调制解调模块接收天线/专线所收集的数据，完成数据包解压、解密等工作；差错控制模块根据数据包中校验码完成数据校验，控制误码率；数据关联模块根据数据包中发送端ID信息，关联、确定遥测终端测站身份；数据输出模块完成数据集合、整理工作，并存放于项目数据库中，供下一步骤调用。

需要说明的是，本发明提供的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法为一种基于北斗三号卫星RDSS服务的偏远地区基于北斗三号卫星的河道流量监测方法。

以上对本发明实施例所提供的一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法及其相关***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述方法应用于基于北斗三号卫星的河道流量监测***，包括：

通过水位计采集目标河道的水位信息，所述水位计的采集间隔为15分钟；

通过流速采集设备采集所述目标河道的流速信息，所述流速采集设备的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

通过摄像头采集所述目标河道的图像信息，所述摄像头的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

通过遥测终端机获取原始监测信息，所述原始监测信息包括流量信息以及所述图像信息，所述流量信息包括所述流速信息以及所述水位信息；

对所述原始监测信息进行格式转换，得到转换后的原始监测信息，所述转换后的原始监测信息中的流量信息为174字节长度，文件头长16字节，***信息长4字节，所述转换后的原始监测信息中的图像信息中的同步图像采用1024×768分辨率彩色图像；

通过所述遥测终端机的RS232接口将所述转换后的原始监测信息传输至北斗卫星用户终端；

通过所述北斗卫星用户终端对所述转换后的原始监测信息进行协议转换，并在所述转换后的原始监测信息中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间，得到转换后监测信息；

采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略对所述转换后监测信息进行数据压缩，得到压缩后监测信息；

对所述压缩后监测信息进行数据分割，得到分割后监测信息；

在所述分割后监测信息中的每个数据包中加入数据报头以及校验码，并确定每个数据包的大小不大于14000比特；

对每个数据包进行编号以及加密，得到多个处理后数据包；

根据每个处理后数据包的编号将所述处理后数据包分配至所述北斗卫星用户终端中的各北斗三号通信模组，并通过L频段将所述处理后数据包发送至北斗三号GEO卫星；

通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包；

对所述处理后数据包进行数据解密以及解压缩处理，并根据数据包的编号对数据包进行数据的重组，基于所述发送端ID完成监测信息与目标河道流量站点的关联，得到所述目标河道的流量监测结果。

2.根据权利要求1所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，包括：

通过所述监控中心采用有线的方式接收北斗三号地面中心站数据，以获取所述处理后数据包，所述北斗三号地面中心站的数据与所述北斗三号GEO卫星信息同步。

3.根据权利要求1所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述通过监控中心获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，包括：

通过所述监控中心采用无线方式接收上空的北斗三号GEO卫星S频段广播星历信号，以获取所述处理后数据包。

4.根据权利要求1所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过风光互补供电设备为所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头提供电量，所述风光互补供电设备包括65AH锂电池。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述流速采集设备包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒流速仪、雷达流速仪或声学时差法流速仪。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测方法，其特征在于，所述通过遥测终端机获取原始监测信息，包括：

基于标准MODBUS协议或定制协议，所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头通过所述遥测终端机规定的硬件接口分别向所述遥测终端机传输所述水位信息、所述流速信息以及所述图像信息。

7.一种基于北斗三号卫星的河道流量监测***，其特征在于，所述***包括：

水位计，用于采集目标河道的水位信息，所述水位计的采集间隔为15分钟；

流速采集设备，用于采集所述目标河道的流速信息，所述流速采集设备的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

摄像头，用于采集所述目标河道的图像信息，所述摄像头的采集时间以及采集地点与所述水位计的采集时间以及采集地点相对应；

遥测终端机，用于获取原始监测信息，所述原始监测信息包括流量信息以及所述图像信息，所述流量信息包括所述流速信息以及所述水位信息，对所述原始监测信息进行格式转换，得到转换后的原始监测信息，所述转换后的原始监测信息中的流量信息为174字节长度，文件头长16字节，***信息长4字节，所述转换后的原始监测信息中的图像信息中的同步图像采用1024×768分辨率彩色图像，通过RS232接口将所述转换后的原始监测信息传输至北斗卫星用户终端；

所述北斗卫星用户终端，用于对所述转换后的原始监测信息进行协议转换，并在所述转换后的原始监测信息中加入发送端ID、接收端ID以及监测时间，得到转换后监测信息，采用基于JPEG2000的优化数据压缩方法和渐进式传输策略对所述转换后监测信息进行数据压缩，得到压缩后监测信息，对所述压缩后监测信息进行数据分割，得到分割后监测信息，在所述分割后监测信息中的每个数据包中加入数据报头以及校验码，并确定每个数据包的大小不大于14000比特，对每个数据包进行编号以及加密，得到多个处理后数据包，根据每个处理后数据包的编号将所述处理后数据包分配至所述北斗卫星用户终端中的各北斗三号通信模组，并通过L频段将所述处理后数据包发送至北斗三号GEO卫星；

监控中心，用于获取所述北斗三号GEO卫星传输的所述处理后数据包，对所述处理后数据包进行数据解密以及解压缩处理，并根据数据包的编号对数据包进行数据的重组，基于所述发送端ID完成监测信息与目标河道流量站点的关联，得到所述目标河道的流量监测结果。

8.根据权利要求7所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测***，其特征在于，所述监控中心具体用于：

通过所述监控中心采用有线的方式接收北斗三号地面中心站数据，以获取所述处理后数据包，所述北斗三号地面中心站的数据与所述北斗三号GEO卫星信息同步。

9.根据权利要求7所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测***，其特征在于，所述监控中心具体用于：

通过所述监控中心采用无线方式接收上空的北斗三号GEO卫星S频段广播星历信号，以获取所述处理后数据包。

10.根据权利要求7所述的基于北斗三号卫星的河道流量监测***，其特征在于，所述***还包括：

风光互补供电设备，用于为所述水位计、所述流速采集设备以及所述摄像头提供电量，所述风光互补供电设备包括65AH锂电池。

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