基于物聯(lián)網(wǎng)水情測控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用分析

李海濤

摘要：水情系統(tǒng)是水利系統(tǒng)中的重要組成部分，針對當前水情監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展情況，應(yīng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展適合社會運行的水情系統(tǒng)，集中對其運行情況進行監(jiān)控與管理?；诖?，文章闡述水情測控系統(tǒng)的概念，系統(tǒng)的開發(fā)情況，探討其應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);水情測控系統(tǒng);開發(fā);應(yīng)用

水利工程是當前社會發(fā)展過程中重點關(guān)注的內(nèi)容，對社會水資源的應(yīng)用情況產(chǎn)生的影響是較大的。我國人口數(shù)量較大，對水資源的需求量也較大，因此我國應(yīng)注重對水資源的合理利用。水情測控技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用能有效提升對水資源的管理能力，減少水資源運輸過程以及使用過程中產(chǎn)生的浪費情況?；诖?，文章以物聯(lián)網(wǎng)為研究背景，分析水情測控系統(tǒng)的開發(fā)情況與運用情況。

一、水情測控系統(tǒng)

測控系統(tǒng)實際上就是結(jié)合測量與控制為一體的系統(tǒng)，相關(guān)工作人員依據(jù)被測控對象的實際運行參數(shù)以及檢驗結(jié)果，將其與人們心中預(yù)期的結(jié)果相結(jié)合，對其進行控制[1]。最早的監(jiān)控系統(tǒng)是由測量與控制共同組成，但是其功能較少。在科學技術(shù)不斷發(fā)展的當今社會中，測控技術(shù)在設(shè)計上有了很大程度上的提升。水情測控系統(tǒng)實際上就是通過使用測控系統(tǒng)，對我國水情情況進行檢測與控制，提升我國水資源的使用效率，促使我國水資源利用率的提升。

二、系統(tǒng)開發(fā)

（一）覆蓋內(nèi)容

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下，我國水情測控系統(tǒng)在開發(fā)過程中應(yīng)注重軟件與硬件兩個部分[2]。其中硬件設(shè)備包括傳感器、相機、云臺等;軟件設(shè)備包括數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、程序等。對水情測控系統(tǒng)進行分層管理，能將其分為感知層、傳輸層以及應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用以及普及對水情測控系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電子電路技術(shù)的影響，設(shè)計人員對其進行綜合運用，能促使水情測控系統(tǒng)的覆蓋范圍更加廣闊，信息采集更加準確，信息內(nèi)容更加可靠。在這一基礎(chǔ)上，能從整體上提升水情測控系統(tǒng)的信息化水平，能滿足我國當前水資源管理工作的發(fā)展，提升其管理過程中產(chǎn)生的信息化，能盡早預(yù)知洪澇災(zāi)害等自然災(zāi)害情況的發(fā)生，并對其進行嚴格的管理，降低災(zāi)害對群眾產(chǎn)生的影響。

（二）技術(shù)開發(fā)

文章分別從不同層面出發(fā)，對其進行技術(shù)開發(fā)情況進行分析。

1、感知層

感知層指的是在水情測控系統(tǒng)運行過程中，充分利用感知技術(shù)，對設(shè)計水位、流量、降水量等進行計算，并通過計算等方式，實現(xiàn)對其進行自動化控制，并利用自動化視頻等設(shè)備對其進行監(jiān)控[3]。信息采集范圍應(yīng)該包括整個區(qū)域的通信、照明、水位、動力等，并將其實際情況以圖像的方式進行傳播，保證傳播情況的真實性與準確性。在實行感知層技術(shù)開發(fā)的過程中，應(yīng)注重對視頻水尺的計算。傳統(tǒng)的水尺包括浮子水位計、壓力水位計、超聲波水位計等，不同的水尺具有不同的特征。其中浮子水位計方式較為簡單，并且該方式進行的測控工作較為準確，但是在其運行過程中對工程需求較高，建設(shè)工程的過程中需要耗費較多的工作造價，并且會對已經(jīng)完成的渠道進行測量的過程中容易對其渠底產(chǎn)生破壞。超聲波水位計方式在測控的過程中無需產(chǎn)生接觸，因此，能方便施工工作的運行，并且不會出現(xiàn)浮子水位計方式中對渠底產(chǎn)生破壞的情況。但是該方式會受到空氣密度以及溫度的影響，在測量的過程中容易產(chǎn)生較大的誤差，影響測控準確性，并且不能滿足水利工程監(jiān)控工作的基本要求。壓力水位計方式是施工較為便利的方式，但是其需要在水下進行工作，在其運行一段時間后，可能會被水中雜質(zhì)影響，產(chǎn)生淤泥阻塞等情況，影響測量工作的準確性。并且，隨著時間的推移，其誤差產(chǎn)生的范圍逐漸擴大，影響測控工作的運行。

因此，以上三種測控方式均存在缺點，影響施工工作的運行，對測量精準度產(chǎn)生不良影響。因此，我國應(yīng)及時進行技術(shù)創(chuàng)新，提升感知層的作用。經(jīng)過研究與測量，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景下，應(yīng)研制出具有較強檢錯功能的水尺，提升圖像處理效果，方便安裝，在惡劣天氣下仍能放心使用，能實現(xiàn)對天氣的觀測與監(jiān)控，滿足水情測控系統(tǒng)對圖像處理工作的任何需求。這樣的技術(shù)創(chuàng)新方式有利于實現(xiàn)圖像質(zhì)量的提升。

2、網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，確保通訊安全的測量措施。在水情測控系統(tǒng)運行過程中，網(wǎng)絡(luò)層能發(fā)揮其作用，通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)對信息進行處理，并實現(xiàn)對信息的傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的當今社會中，網(wǎng)絡(luò)信息傳播速度逐漸加快，對網(wǎng)絡(luò)層的需求也逐漸提升。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)注重對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與管理，促使信息更加準確高效的傳播，提升水情測控系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

3、應(yīng)用層

應(yīng)用層實際上是通過采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行調(diào)度，將其與系統(tǒng)模型相結(jié)合，并通過防洪調(diào)度、水位監(jiān)測等系統(tǒng)，對水情進行實時監(jiān)控與預(yù)報的技術(shù)，能實現(xiàn)根據(jù)水情的實際情況對其進行調(diào)度。應(yīng)用層技術(shù)開發(fā)過程實際上是對上機軟件以及數(shù)據(jù)庫軟件進行開發(fā)，能通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，對終端數(shù)據(jù)進行采集，并對其進行遠程控制。該方式能實現(xiàn)對設(shè)備的實時控制，并將數(shù)據(jù)進行上傳。同時，還能使用多線程技術(shù)對并發(fā)事務(wù)進行處理，讓一套上位機軟件能同時對不同的終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理以及接收。技術(shù)人員將上位機中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行上報，將其告知指令處，并由指令出對其進行理解與解析，將其移入數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計以及分析，最終將數(shù)據(jù)以報表或者圖形的方式展示出來。該系統(tǒng)在運行過程中能解決偏遠遙測點數(shù)據(jù)采集困難的問題，又與紙質(zhì)數(shù)據(jù)管理方式不同，能提升數(shù)據(jù)管理效果，能利用計算機對數(shù)據(jù)進行處理與計算，減少人工計算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤問題，同時又能為決策者提供更加充足的數(shù)據(jù)支持了。

三、系統(tǒng)應(yīng)用

（一）遙測終端開發(fā)

本文涉及到的遙測終端開發(fā)技術(shù)均為RUT技術(shù)，并且該技術(shù)均為rabbi t設(shè)計，使用該公司J LP3500技術(shù)中的核心模塊，并且能對模板進行自定義，促使其擴展。J LP3500是控制器的一種，在運行過程中產(chǎn)生

（二）水尺設(shè)計

本文中涉及到的水尺設(shè)計，均有TI公司研究，其芯片采用DM642，并將DSP作為其主芯片，進行水情測控系統(tǒng)的運行。在其運行過程中，水尺是進行圖像采集的過程，能實現(xiàn)對圖像的處理，并能以較為靈活的方式進行編程。在水情測控系統(tǒng)周圍，聚集了較多的音頻、視頻以及網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，也就是將音頻、視頻等通訊設(shè)備進行接口處理。水尺設(shè)計實際上是需要根據(jù)測控需求進行制作。一般情況下來說，水尺需要以不銹鋼材料制作，防止其使用過程中產(chǎn)生生銹情況。水尺是自定義制作的水尺。文章中提及的水尺與傳統(tǒng)水尺的區(qū)別在于其水位刻度值的表示方式，文章中的水尺表示刻度值的方式是格雷碼。其開發(fā)工具為Code ComposerStudio集成開發(fā)環(huán)境（CCS3. 3），能支持Windows XP或者Wi ndows7系統(tǒng)的應(yīng)用。

（三）應(yīng)用層軟件開發(fā)

水情測控技術(shù)在運行過程中，需要對傳感器中的數(shù)據(jù)進行傳送，傳送方式為無線傳輸與有線傳輸兩種，其中當前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景下，較為常見的傳輸方式為無線傳輸，包括GPRS技術(shù)、CDMA技術(shù)、3G技術(shù)或者4G技術(shù)等。因此，在水情測控技術(shù)運行中，需要建立一套能與多種設(shè)備相對接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。文章中提及的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為F2114數(shù)據(jù)傳輸模塊技術(shù)。該技術(shù)的開發(fā)工具為VS2010，能支持Windows XP或者Wi ndows7系統(tǒng)的應(yīng)用。最后，其傳播方式為在Web Services的輔助下進行，將其傳送至水情測控平臺中，為相關(guān)工作人員的數(shù)據(jù)分析提供資料，促使其合理分析出當前該地區(qū)的水情情況，并進行相應(yīng)的決策。

結(jié)論：

綜上所述，本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景為基礎(chǔ)，通過對圖像處理技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)等的研究，將不同技術(shù)相融合，設(shè)計出更加完善、可靠、具有擴展性的水情測控系統(tǒng)，為我國當前水資源利用情況、自然災(zāi)害發(fā)生情況等進行分析，促使相關(guān)管理人員通過測控出的數(shù)據(jù)進行正確決策。

參考文獻

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