[发明专利]基于无线传感网络的水库汛情实时监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水库汛情监测系统，尤其涉及一种基于无线传感网络的水库汛情实时监测系统。

背景技术

长期以来，我国水库防洪与兴利的矛盾十分尖锐。如汛期前段出现较大暴雨时，为了水库安全不敢蓄水，到了后期往往又无水可蓄，于是安全利用洪水资源、优化调控便成为水利工作者甚为关注的课题之一。其主要内容包括：

1、根据面临时段实现天气趋势的分析；

2、实时监测水情变化及水库流域的汛期降雨量；

3、根据水库流域汛期降雨量预测未来一定时段的汛情变化，并结合水库实时水情状态作出优化的库容调控策略，从而达到提高水资源兴利效益的目的。

显而易见，建立一个实时、可靠的水库汛情监测系统平台是关键所在。

目前，实时监测水情变化及精确采集水库流域的汛期降雨量仍然是水利界的难题。传统的水情监测方法耗费了大量人力、物力和财力，而汛期降雨量的采集依然没有一个简单可行的办法，且采集的数据不够精确。为实现库区水位实时监测，近年来国内外相继推出磁浮珠、压力、超声等水位自动测量装置，由于存在诸多问题，尚未或难以在库区水位测量中推广应用；而库区雨情实时监测，由于受制于雨量传感器价格和能源的苛刻要求，至今尚为空白。

发明人自行研发的电子水位标尺和雨量传感节点恰恰能弥补这两点不足：电子水位标尺能实时将水位数据传出，而基于电容雨量传感器的雨量传感节点沿水库区域布置成网络便能实时采集水库区域各处的降雨情况。

关于电子水位标尺和雨量传感节点的发明创造，本发明人已申请发明专利两项：

1、基于平面电容式的电子水位标尺(ZL200610019108.0)；

2、基于电容雨量传感器的无线传感网络节点(ZL200610019165.9)。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于无线传感网络的水库汛情实时监测系统。

本发明的目的是这样实现的：

一、水库汛情实时监测系统(本发明的基本方案，适用于大、中型水库)

如图1、图2，本发明包括子区域节点群1，电子水位标尺2，RS232接口电路5和终端数据处理机6；还包括侦讯节点3和终端汇聚节点4；

子区域节点群1和电子水位标尺2无线连通；子区域节点群1、终端汇聚节点4、RS232接口电路5和终端数据处理机6依次连通；侦讯节点3和终端汇聚节点4无线连通；

子区域节点群1内的雨量传感节点1A和邻近的电子水位标尺2分别将采集到的雨量数据及水位数据传送至所处子区域的汇聚节点1B，再按洪泛方式或地理能量高效路由机制(GEAR)沿着数据传输梯度的方向将数据回传至设置在汛情终端数据中心7的终端汇聚节点4(设置在汛情终端数据中心D的还有RS232接口电路5和终端数据处理机6)，经终端数据处理机6处理实时得到水库汛情；

所述的子区域节点群1，即无线传感水情网络的n个子区域，包括雨量传感节点1A和汇聚节点1B，用于采集和传输整个水库区域的水情信息(见ZL200610019165.9)。

所述的电子水位标尺2，在无线传感网络子区域节点群1附近布置，用于采集河道及坝区的水位信息(见ZL 200610019108.0)。

所述的侦讯节点3置于汛情终端数据中心7附近，由稳恒电源(如用交流电源整流为直流)供电，用于全天候监测降雨信息(一般不工作于休眠态)。

所述的终端汇聚节点4位于汛情终端数据中心7，与子区域节点群1中与之邻近的汇聚节点1B和侦讯节点3无线通信；在侦讯节点3探知降雨信息后，立即通过终端汇聚节点4告知汛情终端数据中心7，汛情终端数据中心7再通过终端汇聚节点4按洪泛方式或地理能量高效路由机制“唤醒”各子区域节点群1中处于休眠态的雨量传感节点1A和电子水位标尺2。

所述的“唤醒”，对于汇聚节点1B和电子水位标尺2来说，是将其内部的微处理器从休眠态变为工作态；对于雨量传感节点1A来说，除了将内部的微处理器从休眠态变为工作态外，还将休眠时内部被切断的信号调理电路的电源接通。

所述的洪泛方式和地理能量高效路由机制(GEAR)均为无线传感网络的路由协议：

1、洪泛方式：这种协议是一种古老的协议。它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发数据包给所有的邻节点。对于自组织的传感器网络，洪泛式路由协议是一种较直接的实现方法，但容易带来消息的“内爆”和“重叠”，而且它没有考虑能源方面的限制，具有“资源盲点”的缺点。