一種水利水電工程下泄生態流量實時監測系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水利水電工程技術領域，具體是涉及一種水利水電工程下泄生態流量實時監測系統及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國對生態環境保護認識的不斷深入以及管理要求的不斷提高，環保行政主管部門要求所有的水利水電工程都必須下泄合適的生態流量，為了加強監管，還提出了建設下泄生態流量實時監測系統的要求，要求系統能實時、準確地的監控水利水電工程下泄生態流量，并且將數據實時傳輸至監控部門。
[0003]目前國內常用的下泄生態流量監測方法主要有如下幾種:
[0004](I)常規水位流量關系法:該方法是在監控斷面安裝水位自動監測設施設備，如水位自記井、水位計、電子水尺等。用常規流速儀法測流，測定該斷面的水位流量關系，通過水位推求出流量。該方法在實際應用過程中，需要首先實測壩下游某一斷面的水位流量關系，需要建設一個標準化的水位尺，同時確定水準點、水準高程、水尺零點高程，因此工作量較大，而且監測精度難以得到保證。
[0005](2)多普勒(ADCP)測流法:該方法是將多普勒超聲波流量計固定于水面、河底或水面以下某一位置，實時測出對應水流斷面的對應流速和實時水流斷面面積，推求出河道斷面實時流量。該方法對于流量變化較小的河道較適用，但是對于流量變化較大的河道其測量數據的準確性較差。
[0006](3)利用工程自身的運行調度數據:該方法采用的工程運行數據有時候并不完全是下泄生態流量數據，且數據僅掌握在工程調度單位，不能滿足遠程實時監控的要求。
[0007]綜上所述，目前采用的下泄生態流量監測方法及其監測設備各有其優缺點，但都尚未能達到實時監測、反饋、監控的要求，不能滿足將數據實時傳輸至監控部門的需求。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種可以實時、準確、遠程監控水利水電工程下泄生態流量的方案，投資低、運行可靠，適用性廣。
[0009]本發明是通過如下技術方案予以實現的。
[0010]一種水利水電工程下泄生態流量實時監測系統，包括供電電源、流量監測設備、數據采集設備、數據傳輸設備及服務器，所述供電電源分別與流量監測設備、數據采集設備及數據傳輸設備相連，所述流量監測設備的輸出端與數據采集設備的輸入端相連，用于采集下泄流量數據；數據采集設備的輸出端與數據傳輸設備的輸入相連，用于自動儲存流量數據；數據傳輸設備的輸出端與服務器相連，用于遠程自動傳輸流量數據。
[0011]所述流量監測設備由非接觸式雷達流量監測儀和基架組成，其中非接觸式雷達流量監測儀安裝在基架上，并設置于選定的流量監測斷面處。
[0012]所述數據采集設備為數據采集器，數據傳輸設備為GSM/GPRS通信終端，其中數據采集器及GSM/GPRS通信終端安裝于設備箱中，數據采集器通過數據線與非接觸式雷達流量監測儀相連，GSM/GPRS通信終端通過數據線與數據采集器相連。
[0013]所述供電電源由太陽能電池板、充電控制器、蓄電池組組成，其中充電控制器和蓄電池組安裝在電源箱內，太陽能電池板固定在電源箱頂部。
[0014]所述的太陽能電池板、充電控制器和蓄電池組安裝于一體化設備箱中，并通過電源線與非接觸式雷達流量監測儀、數據采集器及GSM/GPRS通信終端相連。
[0015]一種水利水電工程下泄生態流量實時監測方法，該方法是在非接觸式雷達流量監測儀獲取流量數據后，按照設定的時間間隔將信息發送至數據采集器，數據采集器對接收到的數據進行儲存，并通過GSM/GPRS通信終端將流量數據按照設定的時間間隔以移動通信短消息SMS的形式將數據遠程傳輸至服務器，從而實現對水利水電工程下泄生態流量進行實時監測。
[0016]所述GSM/GPRS通信終端集成S頂卡讀寫器，具備RS-232接口，工作環境環境溫度為-20?+70°C，數據速率為9600bps。
[0017]所述GPRS/GSM通信終端嵌入了 TCP/IP協議，與數據采集器接口采用RS-232C標準接口，與數據采集器的通信協議采用AT指令。
[0018]所述數據采集器的工作環境溫度為-10°C?45°C。
[0019]所述非接觸式雷達流量監測儀的主要技術參數如下:
[0020]適用流速范圍:0.2m/s?8m/s，分辨率:lmm/s ；
[0021]適用水位范圍:0?70m，分辨率:1_ ；
[0022]流量測量精度:誤差率〈5% ;
[0023]數字接口:RS_232。
[0024]本發明具有如下顯著優點:
[0025](I)采用本發明所述的下泄生態流量實時監測系統，可全天無人值守，實時自動監測、存儲、遠程傳輸水利水電工程下泄生態流量數據，從而實現對水利水電工程下泄生態流量的實時動態自動化遠程監管；
[0026](2)本發明采用非接觸式雷達流量監測儀采集下泄流量數據，適用流速范圍為
0.2m/s?8m/s，分辨率為lmm/s，適用水位范圍為0_70m，分辨率為1mm，流量測量誤差率
<5% ；
[0027](3)本發明數據采集存儲器可設置數據流量數據采集時間間隔，并自動采集、存貯和發送實時流量數據，能存儲I年以上的測量結果數據；當監控中心或特定的手機終端通過GSM/GPRS遠程請求時，可按照指令要求，通過GSM/GPRS通信終端發送流量數據；
[0028](4)本發明采用太陽能電池板作為供電電源，能保證在45天連續陰雨的情況下能維持非接觸式雷達流量監測儀、數據采集器、GSM/GPRS通信終端正常供電，并且在連續45天陰雨天后，太陽能電池應能在15天內將蓄電池充足。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的結構框圖；
[0030]圖2為本發明所述生態流量實時監測系統的結構示意圖；
[0031]圖3為本發明中非接觸式雷達流量監測儀、數據采集器及GSM/GPRS通信終端之間的數據傳輸示意圖。
[0032]圖中:1-供電電源，2-流量監測設備，3-數據采集設備，4-數據傳輸設備，5-服務器，6-設備箱，7-電源箱，11-太陽能電池板，12-充電控制器，13-蓄電池組，21-非接觸式雷達流量監測儀，22-基架，31-數據采集器，41-GSM/GPRS通信終端。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0034]如圖1至圖3所示，一種水利水電工程下泄生態流量實時監測系統，包括供電電源
1、流量監測設備2、數據采集設備3、數據傳輸設備4及服務器5，所述供電電源2分別與流量監測設備2、數據采集設備3及數據傳輸設備4相連，所述流量監測設備2的輸出端與數據采集設備3的輸入端相連，用于采集下泄流量數據；數據采集設備3的輸出端與數據傳輸設備4的輸入相連，用于自動儲存流量數據；數據傳輸設備4的輸出端與服務器5相連，用于遠程自動傳輸流量數據。
[0035]所述流量監測設備2由非接觸式雷達流量監測儀21和基架22組成，其中非接觸式雷達流量監測儀21安裝在基架22上，并設置于選定的流量監測斷面處。
[0036]所述數據采集設備3為數據采集器31，數據傳輸設備4為GSM/GPRS通信終端41，其中數據采集器31及GSM/GPRS通信終端41安裝于設備箱6中，數據采集器31通過數據線與非接觸式雷達流量監測儀21相連，GSM/GPRS通信終端41通過數據線與數據采集器31相連。
[0037]所述供電電源I由太陽能電池板11、充電控制器12、蓄電池組13組成，其中充電控制器12和蓄電池組13安裝在電源箱7內，太陽能電池板11固定在電源箱7頂部。
[0038]所述的太陽能電池板11、充電控制器1