CN203116807U - 一种基于北斗卫星的水位观测*** - Google Patents

一种基于北斗卫星的水位观测*** Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种基于北斗卫星的水位观测***，包括单片机、北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头，所述北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头分别与所述单片机相连。本实用新型提供的基于北斗卫星的水位观测***，体积小，结构简单，安装快捷，能够适用于永久水位观测点，也能够快速设置在需要观测水位的临时观测点，不受地理环境、移动信号覆盖面的影响。

Description

一种基于北斗卫星的水位观测***
技术领域
本实用新型涉及一种基于北斗卫星的水位观测***，属于水利工程技术领域。
背景技术
水位资料是反映河流、湖泊等水系特征的最基础资料，水位资料是否正确可靠，直接影响到防汛、抗旱、水利建设、科学研究等领域。因此，观测水位的工具是形成可靠水位资料的关键。
水位观测是黄河水利部门最基本的工作，长期以来黄河水位观测以人工目测为主，工作环境十分恶劣，尤其在汛期，工作人员面临着洪水、天气等危险，观测任务十分艰巨，观测数据频繁，容易出现人为错误。人工观测水位的误差主要来源五个方面：①观测员视线与水面不平行产生的折光影响；②波浪影响；③水尺附近的障碍物产生的阻水、壅水影响；④时钟不准；⑤风浪影响。
水位资料具有很强的时效性，要求观测人员将观测成果在很短时间内上报到上级部门。目前，观测人员人为随意性很大，比如要求观测当日08时水位，观测人员为完成报水任务，可能提前观测或者迟后观测，影响观测资料的及时性。现在，为了克服人工观测的不足，有人发明了电子水位观测设备，这些设备基本上都是适用于永久观测点的。然而，发生洪水时，由于水位变化较快，出险点增多，需要观测水位的临时观测点也相应增多。永久观测点可以建立固定的观测设备，而临时观测点在非洪水期是一般是不靠水的，不需要建立固定的观测设备，现有的电子水位观测设备，安装困难，不适于作为临时观测设备。
而且，现有的水位数据传输方式，一般是将水位观测数据人工或无线上传到防汛办公室，由专业人员对数据进行整理后，再通过专用软件发送到防汛指挥室内的显示屏或防汛指挥人员的手机上，工序多，时间长，在大洪水期间，难以满足防汛抗洪指挥的需要。
针对现有的水位观测和处理手段所存在的缺陷，即人工观测误差大，容易出现错误，水位数据传递不及时，临时观测点无法实现无人值守等，国内开发了多种远传自动水位观测装置，信息传输方式主要有GSM短信、程控电话(PSTN)、超短波（VHF）及海事卫星C(Inmarsat-C)等，作为单一传输方式，它们都有自身的使用局限性。GSM短信受移动信号的影响，只能在移动信号覆盖区域内使用。我国许多水位观测点处于位置偏远地带，如黄河沿岸，许多观测点移动信号弱，或根本没有信号。PSTN采用电路交换方式进行通信，在***容量较大且采用调制解调器条件下，***时效性不高，PSTN属有线通信方式，传输线路较长特别是在偏远地区时，建设维修费用高。VHF信号传输易受山体、高大建筑的阻挡，且在进行长距离传输时需要建立多级中继站，土建费用高，***可靠性下降。Inmarsat-C***容量有限，并发能力不强，在整点时刻会出现通信阻塞现象。其通信终端价格较之北斗通信终端要高出一倍左右，且运营费也更高。
如何既能实现水位观测信息传输安全、可靠、稳定，又能降低建设与维护费用，是我国水位观测急需解决的课题。
北斗卫星通信***是我国自主研发的具有完全知识产权的卫星通信***。该***信号覆盖范围广，可实现全中国大陆地区、周边沿海及近海地区无盲区通信。北斗卫星通信采用码分多址直接序列扩频通信体制，信号传输抗干扰能力强，且传输误码率低。可广应用于水利、气象、交通、电力、林业和海洋的国民经济领域。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有的水位观测和传输手段所存在的缺陷，提供一种成本低、性能稳定可靠的水位观测传输设备，使水位观测及信息的传输不受地理环境、天气状况、移动信号覆盖区域范围所限制。，技术方案为：
一种基于北斗卫星的水位观测***，包括单片机、北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头，所述北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头分别与所述单片机相连。
进一步地，所述水位测量仪为激光测距水位计或超声波水位计。
本实用新型提供的基于北斗卫星的水位观测***，体积小，结构简单，安装快捷，能够适用于永久水位观测点，也能够快速设置在需要观测水位的临时观测点，不受地理环境、移动信号覆盖面的影响。同时，北斗卫星通信的多点用户并发通信能力强，最大可同时处理50万个用户终端通信请求，能够很好的克服整点测报时的信道拥堵现象。
附图说明
图1是本实用新型的水位观测***的总体结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供的基于北斗卫星的水位观测***，包括单片机、北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头，所述北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头分别与所述单片机相连。
所述水位测量仪为激光测距水位计或超声波水位计，可以实现远程自动水位测量。
在所述单片机上安装摄像头，防汛指挥人员可以通过摄像头，远程监控现场险情，为决策提供最直接的参考。
对于临时水位观测点设置的水位观测***，电源模块可以选用太阳能电池或9V普通电池，或3.6V的可充电锂电池，对于永久性的水位观测点，除了安装上述太阳能电池或锂电池外，也可以同时连接220V或380V交流电作为***电源。
本实用新型的工作原理：在通信方式上选择北斗卫星通信，水位测量仪将测得的水位资料，经过单片机的处理，一方面存储在数据存储器内，一方面经过编解码控制模块将其编码成北斗协议格式，传至基带信号处理模块，即在水位观测***中实现水文数据的编码，再按照北斗频度发射出去，信号经卫星***（含地面中心站的用户识别与信息处理过程）转发至水文中心站，经编解码控制器的解码，信号被还原成水位原始数据，最终在监测平台的的上位机软件上得到显示。
本实用新型的水位观测***，用于对现有站点***进行改造，则只需增设北斗通信型用户终端，体积小，安装维护方便，无新增土建费用；用于新增监测站点，则使得水位观测点选址更加自由，不受地理环境、移动信号覆盖面的影响。实现水位观测的自动化、数字化，为防汛指挥机构提供及时、准确的决策信息。
该***采集的水位数据信息，汛期实时传送水文中心站；非汛期时，存储在***的数据存储器内，定时发送，或由观测人员定期下载。
控制***运行的各种程序，本领域技术人员可以根据需要，很容易地进行开发安装。
本实用新型的水位观测***，尤其适合在我国的黄河或长江领域推广应用。
通过在单片机中定制不同的软件编解码协议，使得北斗通信型用户机不仅可以在水文测报领域应用，还可以用在电力、交通、气象、林业、渔业等领域。

Claims (2)

1.一种基于北斗卫星的水位观测***，包括单片机、北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头，所述北斗卫星终端、基带信号处理模块、编解码控制模块、水位测量仪、数据存储器、电源模块和摄像头分别与所述单片机相连。
2.根据权利要求1所述的水位观测***，其特征在于，所述水位测量仪为激光测距水位计或超声波水位计。
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