CN103019191A - 无线传输地形地貌流场流态实现远程监测的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线传输地形地貌流场流态实现远程监测的方法及系统，采用了实时监测水下地形、地貌、流速流场等相关信息，并通过无线公网传输给远程监控中心进行存储和网络共享，解决了现有的传输形式和过程均不能满足测量情况、水下地形地貌实时传输要求以及不能实现现场和会商中心测量数据和监控画面的同步的问题。不仅充分发挥了无线公网机动性强、覆盖面广的特点、实现及时、准确、快速为防灾减灾决策提供现场监测信息，突出了水文机动应急监测的时效性，而且远程信息传输便于水文应急的远程指挥。并能够实现监测的水文信息的资源共享。
Description
技术领域
本发明涉及河道应急监测领域，尤其涉及的是一种通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法及系统。
背景技术
目前，国内外的河道监测可通过一定的传输方式把陆地GPS数据点同时备份到中心数据库，或是通过摄像捕捉现场视频图象通过网络传输到会商中心。而水下数据是靠仪器现场测量、后期整理、并通过网络传输或纸介质汇报形式到会商中心。
现有监控大多通过以下两种方式：
其一、在各河道安装无线网络视频监控和河道水位遥测设备，在监控中心安装远程监控系统，主干传输网络选用WLAN无线视频监控技术，该系统以高效率图像的压缩算法为手段，以Wifi无线传输作为数据传输方式，通过现场终端和监控中心的信息交互，实现对远程作业现场的有效实时图像监控；
其二、以3G网络和电信运营商的“监控平台”为基础，实现防汛应急抗旱工程现场视频图像传输、现场监控、现场语音通话、现场指挥。
可见，目前传输系统的建设都是建设在摄像头视频图象语音的传输，网络架构多种形式，投入较大，一般要几十万或上百万元。而对于测量行业尤其是河道监测范畴，仅仅是局限于水面人肉眼能看得见的物体的监测，对于水下物体地形、地貌监测测量的监控尚未有同类技术。视频监控的分辨率不高，且通讯方式多为内网有限传输或者短距离无线传输，不利于监控的开展和应对策略的指定。
因此，现有的传输形式和过程均不能满足测量情况、水下地形地貌实时传输要求，不能实现现场和会商中心测量数据和监控画面的同步，不能满足成果共享的需求，更不能满足当今应急监测发展的需要。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通过无线传输河道地形地貌信息实现远程监控的方法及系统，以解决现有的传输形式和过程均不能满足测量情况、水下地形地貌实时传输要求，不能实现现场和会商中心测量数据和监控画面的同步的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，包括以下步骤：
A、实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；
B、对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
C、将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心存储；
D、所述远程监控中心对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤A中的预处理过程包括：
对监测到的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行去噪以及压缩处理。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤B具体还包括：
B1、所述远程监控中心对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分析处理，实时绘制水下的地形地貌变化图以及流速流场变化图；
B2、将预处理的地形信息。地貌信息、流速流场信息、地形地貌变化图以及流速流场变化图分别在不同的显示器上显示。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤B还包括：
B3、当监测的地形信息、地貌信息以及流速流场信息中的各数据超过设定的安全阀值时，发出报警信号。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤B还包括：
B4、所述远程监控中心根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤C中的无线网络为3G网络或者GPS网络。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其中，所述步骤D还包括：所述远程监控中心通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息。
一种通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统，其中，所述系统包括：
监控单元，用于实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；
显示单元，对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
发送单元，用于将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心存储；
存储单元，用于存储所述发送单元发送的经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息；
共享单元，用于对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享和浏览。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统，其中，所述系统还包括：
信息发布单元，用于通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息。
所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统统，其中，所述系统还包括：
调节单元，用于根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率。
本发明所提供的通过无线传输水下地形地貌流场流态远程实时监测的方法及系统，采用了实时监测水下地形、地貌、流速流场等相关信息，并通过无线公网传输给远程监控中心进行存储和网络共享，解决了现有的传输形式和过程均不能满足测量情况、水下地形地貌实时传输要求以及不能实现现场和会商中心测量数据和监控画面的同步的问题，不仅充分发挥了无线公网机动性强、覆盖面广的特点、实现及时、准确、快速为防灾减灾提供现场监测信息，突出了水文机动应急监测的时效性，而且远程信息传输便于水文应急的远程指挥。并能够实现监测的水文信息的资源共享。
附图说明
图1是本发明提供的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法流程图。
图2是本发明提供的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统结构示意图。
图3是本发明提供的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统的一优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的主要思想是，针对现有河道监测中存在的问题，通过实时监测水下下地形、地貌、ADCP相关参数或信息，对这些参数或信息进行整合处理，并采用无线公网传输的方式，将监测到的数据实时传输给远程监控中心存储，并对监测到的各个参数或数据进行分类处理和分屏显示，以供决策指挥，为防灾减灾提供贴身服务，突出了水文机动应急的科学性。同时，还将监测到的水下下地形、地貌、ADCP相关参数或者信息通过网络进行发布，以便指挥决策的专家进行远程会商。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，图1是本发明提供的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法流程图，包括以下步骤：
步骤S100、实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；
步骤S200、将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
步骤S300、对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心存储；
步骤S400、所述远程监控中心对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享与浏览。
下面结合具体的实施例对上述步骤进行详细描述。
在步骤S100中，分别通过多波束地形测量系统、旁扫声纳地貌测量仪以及声学多普勒流速剖面仪监测地形信息、地貌信息以及流速流场信息。多波束地形测量系统主要通过安装在测船底部的探头发射和接收声波信号,由声波在水体中的传播时间与声速的乘积可计算出水深；利用它也可以进行水深数据采集、侧扫成图及实时声纳图象显示，可以获得各种比例尺的水下地形图、DTM数字高程图，还可以精确反映水下细微的地形变化和目标情况，以及生成直观生动的三维动画等。旁扫声纳地貌测量系统主要是通过旁扫声纳在大范围内对水下目标进行探测和定位，获取水下地貌信息；声学多普勒流速剖面仪主要是利用多普勒效应原理进行流速测量，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。
本发明通过上述三个系统分别实时监测河道内水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对上述信息进行预处理，以便监测的这些信息更加准确和便于后续的无线传输。而本发明对监测到的地形信息、地貌信息以及流速流场信息主要进行去噪和压缩处理。因为测量的地形信息、地貌信息以及流速流场信息是对水下情况实时监测得到的数据，且水下的水温情况大多非常复杂，该监测过程会受到很大的干扰，监测到的数据信号中会存在很多噪声，因此必须经过去噪处理，以便使监测的信息数据更加准确。同时，因为本发明通过无线方式传输，传输效率受到网络信号强度的影响，因此需对经过去噪处理的信息数据进行压缩处理，以保证传输的信息数据不会失真，以进一步提高数据的准确性。压缩方法不限于具体哪一种，比如LZW压缩算法。
另外，本发明除了监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息外，还通过视频采集系统监控河道水面上以及水下的视频画面，并将监测的上述视频画面发送到远程监控中心，以便给出一个直观的监控画面，方便后续的分析决策。
本发明对监测信息的传输主要通过无线网络，包括3G网络或者GPS网络，3G网络和GPS网络具有覆盖面广、信号稳定的特点。因此，通过3G网络和GPS网络进行监测信息的传输能够及时、准确且稳定的为为防灾减灾提供现场监测信息，突出了水文机动应急监测的时效性。
在远程监控中心，其对接收到的经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分析处理，根据他们各自具体的数据参数，实时绘制水下的地形地貌变化图以及流速流场变化图，并在不同的显示器上分屏显示。绘制水下的地形地貌变化图以及流速流场变化图能够便于工作人员对河道地形地貌的变化以及水下流速流场的变化有更加直观的判断。而对地形信息、地貌信息、流速流场信息以及地形地貌变化图和流速流场变化图进行分屏显示，便于工作人员根据具体的情况对水文情况进行分类分析。当然，为了增强监控的安全性，可以针对监测的地形信息、地貌信息以及流速流场信息中的各数据设定一定的安全阀值，当超过该安全阀值时，就发出报警信号。比如，蜂鸣器报警或者灯光闪烁报警等等。
本发明的远程监控中心的分屏显示时一台计算器连接多台显示器，在各个显示器上显示不同的信息或者画面，实现成倍的扩展计算机桌面尺寸的目的，且分屏显示及方便工作人员的使用，也利于远程监控对需求信息的查看，以便对现场的细节有更加清楚的查看。
优选地，本发明的远程监控中心将接收的河道内水下的地形信息、地貌信息、流速流场信息以及视频监控画面都保存在本地服务器中，为了方便指挥决策的专家进行远程会商，远程监控中心通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息、以及视频监控画面。工作人员可以通过电脑、或手机等移动终端访问远程监控中心的本地服务器，对各个信息进行实施浏览，方便指挥决策的专家进行远程会商，解决了专家无法亲临应急监测现场查看险情的难题，能够最大限度发挥信息的作用，提高水文应急的效率。
另外，在本实施例中，还可以根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率，在现场监测的视频采集装置中加装信号强度监测单元，对监测现场的3G网络信号强度进行实时监测，如果发现3G网络信号强度有大的变化，则将这种变化发送给远程监控中心，远程监控中心根据实际情况对视频采集的分辨率进行适当的调整。本发明视频采集的分辨率可以为以下几种：720P50HZ：1280×720；720P60HZ：1280×720；VGA60HZ:1024×768；SVGA60HZ：800×600；XGA60HZ：1024×768；WXGA60HZ：1280×800；SXGA60HZ：1280×1024；WXGA+60HZ：1440×900。
通过上述实现远程实时监测的方法，本发明能够实时监测水下地形、地貌、流速流场等相关信息，并通过无线公网传输给远程监控中心进行存储和分屏显示，不仅充分发挥了无线公网机动性强、覆盖面广的特点、实现及时、准确、快速为防灾减灾提供现场监测信息，突出了水文机动应急监测的时效性，而且远程信息传输便于水文应急的远程指挥。并能够实现监测的水文信息的资源共享。
基于上述通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，本发明还提供了一种过无线传输河道地形地貌信息实现远程实时监测的系统，如图2所示，该系统包括：
监控单元10，用于实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；其中，监控单元10主要通过多波束地形测量系统、旁扫声纳地貌测量系统以及流速流场系统分别实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息。
显示单元20，用于对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
发送单元30，用于将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心存储；
存储单元40，用于对发送单元30发送的预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行存储；
共享单元50，用于对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享和浏览。
优选地，如图3所示，上述系统还包括：信息发布单元70，用于通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息、以及视频监控画面；调节单元60，用于根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率；所述监控单元10还包括：预处理单元11，用于对监测到的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行去噪以及压缩处理。对于具体的处理过程如上所述，再此不在赘述。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；
B、对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
C、将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心存储；
D、所述远程监控中心对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享。
2.根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤A中的预处理过程包括：
对监测到的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行去噪以及压缩处理。
3.根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤B具体还包括：
B1、所述远程监控中心对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分析处理，实时绘制水下的地形地貌变化图以及流速流场变化图；
B2、将预处理的地形信息、地貌信息、流速流场信息、地形地貌变化图以及流速流场变化图分别在不同的显示器上显示。
4. 根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B3、当监测的地形信息、地貌信息以及流速流场信息中的各数据超过设定的安全阀值时，发出报警信号。
5.根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B4、所述远程监控中心根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率。
6.根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤C中的无线网络为3G网络或者GPS网络。
7.根据权利要求1所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的方法，其特征在于，所述步骤D还包括：所述远程监控中心通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息。
8.一种通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统，其特征在于，所述系统包括：
监控单元，用于实时监测水下的地形信息、地貌信息以及流速流场信息，并对监测到的所述地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行预处理；
显示单元，对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行分屏显示；
发送单元，用于将预处理过的地形信息、地貌信息以及流速流场信息通过无线网络发送给远程监控中心；
存储单元，用于存储所述发送单元发送的经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息；
共享单元，用于对经过预处理的地形信息、地貌信息以及流速流场信息进行网络共享和浏览。
9.根据权利要求8所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统，其特征在于，所述系统还包括：
信息发布单元，用于通过网络实时发布地形信息、地貌信息以及流速流场信息。
10.根据权利要求8所述的通过无线传输水下地形地貌流场流态实现远程实时监测的系统，其特征在于，所述系统还包括：
调节单元，用于根据监测现场的3G网络信号强度，调整现场监测的视频采集的分辨率。
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