小型水库的一体化数智运维终端的制作方法

小型水库的一体化数智运维终端
【技术领域】
1.本发明涉及水利信息化技术领域，特别是涉及一种可对小型水库的水情、雨情、工情进行综合监控和多维信息融合预报预警预案等的小型水库的一体化数智运维终端。


背景技术：

2.现有的中小水库信息化安全监测系统主要依靠互联网，云计算，大数据，计算中心形成系统。然而，现有系统对互联网网络依赖性很强，并倚重网络安全。在极端天气下，网络流量堵塞多会造成延时等问题。目前，虽然有边缘计算的智能边缘网关产品出现，例如智能边缘网关infiedge aig300等，但其无法实现多通讯，多传感器链接，使其不适合于小型水库运行维护的多监测项目要求以及野外场景。此外，目前使用的rtu及各种网关等终端设备，其对视频监测、北斗、gnss变形监测、水雨情、工情监测分别由两个以上平台承担，功能单一且分散，操作复杂，互动难。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决上述问题，而提供一种多传感器检测及链接，多通讯天线传输，多模块供电及数据处理和存储一体化，可有效降低对网络的依赖程度，可实现对小型水库的专业智能运维的小型水库的一体化数智运维终端。
4.为实现上述目的，本发明提供一种小型水库的一体化数智运维终端，该终端包括：
5.终端平台，其包括第一5g/4g通信模块、第一wifi模块、远距离无线通信模块、第一卫星导航模块、蓝牙模块中的一个或几个的组合，设于所述各模块的多个天线、数据处理模块及与数据处理模块连接的存储模块；
6.用于监测雨量、水位、渗压量、渗流量的lora监测组件，其包括雨量计，水位水温计、渗压计、渗流量计，其分别设置在水库大坝的不同监测位置；
7.用于监测大坝安防和表面变形的wifi视频与卫星导航组网一体机及wifi视频组件，其分别设置在水库大坝的不同监测位置；
8.为终端平台供电的太阳能供电模组；
9.所述lora监测组件与所述远距离无线通信模块或所述wifi视频与卫星导航组网一体机无线连接；所述wifi视频组件与所述第一wifi模块无线连接；所述wifi视频与卫星导航组网一体机与所述远距离无线通信模块或所述第一wifi模块、所述第一卫星导航模块无线连接；
10.所述第一5g/4g通信模块、第一wifi模块、远距离无线通信模块、第一卫星导航模块、存储模块、蓝牙模块与数据处理模块连接，所述各模块将实时监测的雨量、水位、渗压量、渗流量及大坝表面变形数据、视频数据实时传送到所述数据处理模块及存储模块进行数据处理和存储。
11.所述第一wifi模块为wifi6模块；所述远距离无线通信模块为lorasx126x模块。
12.所述第一卫星导航模块为北斗导航模块或gnss模块或两者的组合模组，其与全球
卫星导航系统无线连接和通信。
13.所述多个天线包括5g/4g天线、gnss天线、lora天线、wifi天线及蓝牙天线，其分别设置在第一5g/4g通信模块、第一wifi模块、远距离无线通信模块、第一卫星导航模块及蓝牙模块上。
14.所述数据处理模块为arm context x处理器，所述存储模块为512gb存储模块。
15.所述lora监测组件的水位水温计为集成有第一lora模块、水位采集模块、水温采集模块、第一陶瓷电容压力芯体、第一蓝牙芯片及第二电池的一体式结构，其通过第一lora模块与终端平台无线连接；所述渗流量计为集成有第二lora模块、渗流量采集模块、第二陶瓷电容压力芯体、第二蓝牙芯片及第三电池的一体式结构，其通过第二lora模块与终端平台无线连接；所述渗压计为集成有第三lora模块、渗压采集模块、第三陶瓷电容压力芯体、第三蓝牙芯片及第四电池的一体式结构，其通过第三lora模块与终端平台无线连接。所述雨量计通过rs232串口与终端平台相连接。
16.所述水位水温计设置于坝前水域，渗流量计设置于坝后脚量水堰内，渗压计分别设置于坝体多断面测压管内。
17.所述wifi视频组件为集成有第二wifi模块、第一视频模组和摄像头、第二5g/4g通信模块及第一太阳能电池的一体式结构，多个wifi视频组件分别设置在大坝入口、大坝水位尺、溢洪道、放水涵处，并分别以wifi通信方式与终端平台相连接。
18.所述wifi视频与卫星导航组网一体机为集成有第二视频模组和摄像头、第二卫星导航模块、第三wifi模块、第二太阳能电池、第三5g/4g通信模块及第四lora模块的一体式结构，其中一台一体机设置在山体上，其余多台一体机设置在坝体不同断面上的监测点，wifi视频与卫星导航组网一体机分别与全球卫星定位系统通讯并以wifi或lora通信方式与终端平台相连，wifi视频组件和wifi视频与卫星导航组网一体机分别具有视频自动模式，该视频自动模式是当水库达到防限水位、溢洪道溢流水位、雨量计达到设定阈值时自动启动视频监控并发送运维信息，并可进行人物追踪及自动启动语音播报。
19.所述数据处理模块及存储模块对雨量计、lora监测组件、wifi视频组件、wifi视频与卫星导航组网一体机、第一5g/4g通信模块、第一wifi模块、远距离无线通信模块、第一卫星导航模块、蓝牙模块进行控制和数据处理及数据显示和存储。
20.本发明的贡献在于，其有效解决了现有技术中存在的问题。本发明无需提供市电和架设通讯电缆，对网络远程计算依赖少，网络安全影响小，通过一台数智运维终端即可实现小型水库运维的监控功能。本发明通过设置多检测器检测及链接，多通讯天线传输，多模块供电及数据处理和存储一体化，可有效降低对网络的依赖程度，可实现对小型水库的专业智能运维。本发明的数智运维终端无需在坝区布置机房进行数据处理，通过该数智运维终端就可完成小型水库的全部运行维护日常监测工作，可实现无人值班或少人值守，可全天候全过程全要素地提高小型水库大坝安全检测管理效率。本发明即使在极端天气下也可正常运行，具有实时性及可靠性高，响应及时，互动性好等特点。本发明还具有易布置，易安装，低维护，低造价，低成本等特点。
【附图说明】
21.图1是本发明的整体结构框图。
22.图2是本发明的lora监测组件结构框图。
23.图3是本发明的应用状态示意图。
【具体实施方式】
24.下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
25.参阅图1，本发明的小型水库的一体化数智运维终端包括终端平台10、雨量计21、lora监测组件20、wifi视频组件32、wifi视频与卫星导航组网一体机31及太阳能供电模组40。
26.如图1所示，所述终端平台10是集多种通信模块、多天线及进行数据处理和控制的数据处理模块及存储模块为一体的数智运维平台。该终端平台10包括第一5g/4g通信模块11、第一wifi模块12、远距离无线通信模块13、第一卫星导航模块14、蓝牙模块18中的一个或几个的组合，设于所述各模块的多个天线15、数据处理模块16及与数据处理模块连接的存储模块17。所述第一5g/4g通信模块11可以是公知的5g/4g通信模块，其设有5g/4g天线，用于终端平台与互联网和水库工程管理人员通信，其可将有效数据和运维信息分别上传至上级平台或水库工程管理人员。所述第一wifi模块12为wifi6模块及其组合，其设有wifi天线，用于终端平台与wifi视频组件32及wifi视频与卫星导航组网一体机31之间的短距离无线通信。所述远距离无线通信模块13为lorasx126x模块，其设有lora天线，其可以是公知的lora模块，用于终端平台与距离较远的lora监测组件20或wifi视频与卫星导航组网一体机31之间的远距离无线通信。所述第一卫星导航模块14可以是北斗导航模块或gnss模块，也可以是两者组合成的模组，其设有gnss天线，该第一卫星导航模块与全球卫星定位系统通讯，进行连续监测。
27.所述数据处理模块16为arm context x处理器，其具有信号处理能力强，功耗及成本低，易于使用等特点。所述存储模块17是存储量为512gb的存储模块，其与所述数据处理模块16相连接，其可以是通用存储模块。所述数据处理模块16对雨量计21、lora监测组件20、wifi视频组件32及wifi视频与卫星导航组网一体机31、第一5g/4g通信模块11、第一wifi模块12、远距离无线通信模块13、第一卫星导航模块14、蓝牙模块18进行控制和数据处理及数据显示。所述存储模块17用于雨情、水情、工情的信息数据存储，存储期限可达8～10年。
28.如图2所示，为获得实时监测数据，本发明设有用于监测雨量、水位、渗压量、渗流量的雨量计21及lora监测组件20。所述lora监测组件20包括水位水温计、渗压计、渗流量计，其分别设置在水库大坝的不同位置。所述雨量计21通过rs232串口与终端平台10相连接，用于监测库区内的降雨量。所述水位水温计22是集成有第一lora模块221、水位采集模块224、水温采集模块222、第一陶瓷电容压力芯体225、第一蓝牙芯片226及第二电池223的一体式结构，其设置在水库坝前水域，并通过第一lora模块221与终端平台10相连接，用于监测水库的水位水温。所述渗流量计23是集成有第二lora模块231、渗流量采集模块232、第二陶瓷电容压力芯体234、第二蓝牙芯片235及第三电池233的一体式结构，其通过第二lora模块231与终端平台10相连接。该渗流量计23设置在水库坝后量水堰内，用于监测水库坝体的渗流量。所述渗压计24是集成有第三lora模块241、渗压采集模块242、第三陶瓷电容压力芯体244、第三蓝牙芯片245及第四电池243的一体式结构，其通过第三lora模块241与终端
平台10相连接。渗压计24分别设置于坝体多个断面的测压管内，用于监测大坝的孔隙水压力和渗透压力。
29.如图3所示，为监测水库的安防和大坝的表面变形，本发明设置了多个wifi视频组件32及wifi视频与卫星导航组网一体机31。所述wifi视频组件32是集成有第二wifi模块321、第一视频模组与摄像头322、第二5g/4g通信模块324及第一太阳能电池323的一体式结构，多个wifi视频组件32分别设置在大坝入口、大坝水位尺、溢洪道、放水涵处，并分别以wifi通信方式与终端平台10相连接。所述wifi视频与卫星导航组网一体机31是集成有第二视频模组与摄像头311、第二卫星导航模块312、第三wifi模块313、第三5g/4g通信模块315、第四lora模块316及第二太阳能电池314的一体式结构，其中一台北斗导航模块设置在山体上作为基准站，其余多台设置在坝体的不同断面上作为监测点，分别与全球卫星定位系统通讯并以wifi或lora通信方式与终端平台10相连接。所述wifi视频组件32、wifi视频与卫星导航组网一体机31具有视频自动模式，该视频自动模式是当水库达到防限水位、溢洪道溢流水位、雨量计达到设定阈值时自动启动视频监控并发送运维信息，并可进行人物追踪及自动启动语音播报。在良好天气情况下，视频自动识别水位可作为自动水位传感器的校准，以提高极端天气情况下，水位水温计监测的可靠性和精确度。
30.如图1所示，本发明设置了为终端平台10供电的太阳能供电模组40，该太阳能供电模组40包括多块太阳能电池板和太阳能蓄电池，其分别与终端平台10及各用电器件电连接。为终端平台10及各用电器件提供绿色能源。
31.如图3所示，本发明的小型水库的一体化数智运维终端在工作时，可通过雨量计21、水位水温计22、渗流量计23及渗压计24分别实时监测水库大坝的雨情、水情、渗压、渗流量变化，通过wifi视频组件32及wifi视频与卫星导航组网一体机31实时监测水库大坝的安防和表面变形量，并将实时监测数据通过第一5g/4g通信模块11、第一wifi模块12、远距离无线通信模块13、第一卫星导航模块14实时传送到终端平台10，由终端平台10进行数据分析和处理后发出多维信息融合预报和预警预案。图3中，l1为设计水位，l2为死水位，当水位超过设计水位l1时发出预报和预警，使得本发明的一体化数智运维终端可对水库大坝的水情、雨情、工情、大坝表面变形等进行全天候、全过程连续监测，并进行多维及时序分析，自动报送大坝工情、水情、雨情、视频等运维信息和监测报告，以确保水库大坝的安全。
32.尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。