一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，包括智能巡查终端、巡查服务器和水位测量模块，三个模块的内部均设有北斗通信模块；巡查服务器与智能巡查终端、水位测量模块通过北斗通信模块进行双向通信，北斗通信模块与北斗导航定位系统无线连接。本发明专利技术充分利用北斗导航通信覆盖范围广、方便廉价的特点为水位数据报送至服务器提供很好的通信方式，解决了野外信号差、手机网络费用较高的问题；水位巡查系统的智能性可以自动获取水位数据，自动获取的水位数据可以与人工查询的数据进行对比，可以有效防止巡查人员作弊的问题；并对水位数据进行加密处理可以有效防止水位数据被篡改的问题，可以有效保证水位智能巡查系统的稳定运行。

Water level intelligent patrol system based on Beidou Navigation Communication

The invention discloses a patrol system level Beidou navigation based intelligent communication, including intelligent patrol patrol terminal, server and level measurement module, three modules are equipped with the Beidou communication module; inspection server and intelligent patrol terminal, water level measuring module for two-way communication through Beidou communication module, wireless communication module is connected with a compass Beidou navigation positioning system. The invention makes full use of the Beidou navigation and communication of wide coverage, convenient and cheap to provide good communication methods for water level data submitted to the server, to solve the field difference signal, the cost of mobile phone network problem of high level inspections; the intelligence of the system can automatically obtain the water level data, automatic data acquisition can be compared with the manual query the data, which can effectively prevent the problem of cheating inspectors; and encryption can effectively prevent data from being tampered with the problem of water level data, can effectively guarantee the stable operation of the water level intelligent inspection system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水位巡查系统，具体是一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统。
技术介绍
随着水位测试技术的发展，已有各种各样的水位自动测试装置被应用于中央级报讯站或水文观测站，水位自动测试装置的使用大大减少了以往人工观测劳动强度大，效率低，水位数据获取不精确的问题，然而，水位自动测试装置一般安装在人烟稀少、环境恶劣的地方，这会导致两方面的问题：第一，设备易出故障、需要定期检修、需要人工定期巡查等问题，由于巡查路线遥远、自然条件较差，巡查人员极有可能存在巡查作弊行为；第二，水位测试装置安装地点比较偏僻，距离信号基站较远，信号较差，数据传输容易出现问题，而且数据量较大时，传统的GPRS传输费用较高。
技术实现思路
为了解决现有水位巡查系统中存在的问题，本专利技术提供了一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，应用于有水位巡查任务的水位观测站，充分利用北斗导航通信覆盖范围广、方便廉价的特点为水位数据报送至服务器提供很好的通信方式，解决了野外信号差、手机网络费用较高的问题；水位巡查系统的智能性可以自动获取水位数据，自动获取的水位数据可以与人工查询的数据进行对比，可以有效防止巡查人员作弊的问题；并对水位数据进行加密处理可以有效防止水位数据被篡改的问题，可以有效保证水位智能巡查系统的稳定运行。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，包括智能巡查终端、巡查服务器和水位测量模块，三个模块的内部均设有北斗通信模块；巡查服务器与智能巡查终端、水位测量模块通过北斗通信模块进行双向通信，北斗通信模块与北斗导航定位系统无线连接；所述智能巡查终端，用于识别包含地理位置信息的二维码、验证巡查人员的身份、定位巡查人员的位置、测量水位、接收巡查服务器发送的警报信息、向巡查服务器发送信息并对信息进行加密处理，接收来自巡查服务器的信息；所述巡查服务器，用于存储来自智能巡查终端上传的数据以及水位测量模块上传的水位信息数据，并对数据进行解密处理，将数据与服务器中预设的数据进行对比，判定巡查任务是否存在作弊行为、水位测量模块是否出现问题需要修理；水位测量模块，用于自动测量河道水位。所述北斗通信模块用于巡查服务端与智能巡查终端之间进行数据通信的模块，该模块采用北斗通信技术，通过发送短报文的方式将数据从发送端发送到接收端。短报文发送方首先将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。所述智能巡查终端包括：二维码识别模块，用于扫描识别二维码信息，二维码信息包含水位巡查点地理位置的数据信息；指纹识别模块，用于识别巡查人员的指纹信息；将采集到的指纹信息上传至巡查服务器做指纹对比，通过指纹对比，验证巡查人员的身份信息；北斗定位模块，用于获取水位巡查人员在巡查地点的实时地理位置信息，并经过加密后上传至巡查服务器；超声波水位传感模块，用于巡查人员采集巡查地点的实时水位数据，并经过加密后上传至巡查服务器；数据加密模块，用于对与其连接的模块传输的数据进行加密处理；具体是将数据信息作为明文输入，经过加密处理，输出就为密文，这就是数据加密的过程，加密过程中用到的密码算法称为加密算法，加密算法可以是RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC等，这些算法都是非对称加密中使用的算法。在巡查服务器端生成一对密钥，并将公钥向智能巡查终端公开，得到公钥的智能巡查终端将实时数据信息加密后发送给巡查服务器端，巡查服务器端再用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的数据信息，只有对应的私有密钥才能解密；北斗通信模块，用于与巡查服务器进行数据通信；警报模块，接收巡查服务器发送的警报信息；所述数据加密模块与二维码识别模块、指纹识别模块、北斗定位模块、超声波水位传感模块、北斗通信模块连接，北斗通信模块与警报模块连接。所述巡查服务器包括：数据存储模块，用于存储智能巡查终端、以及水位测量模块上传的数据；数据对比模块，用于将接收到的数据与巡查服务器中预设的数据进行对比；警报发送模块，用于向智能巡查终端发送警报信息，当巡查服务器检测到巡查人员地理位置异常、或巡查位置水位异常、或巡查人员身份异常时，警报发送模块向智能巡查终端发送警报信息，触发智能巡查终端的报警模块；数据解密模块，用于对与其连接的模块传输的数据进行解密处理；智能巡查终端对上传的数据加密采用巡查服务器端公开的公钥加密，数据解密模块利用公钥对应的私钥对上传的加密数据进行解密。北斗通信模块，用于与智能巡查终端、水位测量模块进行数据通信；所述数据解密模块与数据存储模块、数据对比模块、北斗通信模块连接，北斗通信模块与警报发送模块连接。所述数据对比模块包括：指纹对比模块、水位数据对比模块、地理位置对比模块；指纹对比模块，用于对比指纹图像数据，将智能巡查终端中的指纹识别模块采集的巡查人员指纹与服务器中预存的巡查人员指纹进行对比，根据指纹纹路在图案、断点和交叉点上的特征，比较两个指纹是否相同；水位数据对比模块，用于对比水位数据，将水位测量模块测量的水位数据、智能巡查终端采集的水位数据以及巡查服务器中预设的水位范围进行对比；地理位置对比模块，用于对比地理位置数据，将智能巡查终端中的北斗定位模块采集的巡查人员的地理位置信息与服务器中预设的巡查人员地理位置信息进行对比。所述指纹对比识别方法包括三个步骤：首先，对指纹图像进行预处理；其次，提取特征值并形成特征值模板；最后，指纹特征值比对；比对的过程是将当前取得的指纹特征值集合与事先存储的指纹特征值模板进行匹配，判定的标准是特征值的相似程度，特征值取得越多，误判的机率越小，指纹识别的性能识别参数主要有正确率CR、误识率FAR、拒识率FRR，计算公式为：FAR=不该识别而识别的次数/匹配总次数；FRR=该识别而没有识别的次数/匹配总次数；CR=1-FAR-FRR；CR大于或等于90%以上被判定为指纹识别成功，CR小于90%被判定为指纹识别失败。所述地理位置对比的方法如下：在BLH大地坐标系下，巡查服务器中存储了巡查人员预设的巡查位置坐标P0，P0由预设位置的经度B0，维度L0，高度H0组成，P0=f(B0，L0，H0)；当巡查人员进入巡查位置之后，通过北斗定位模块获取巡查人员的实时位置P1，P1由预设位置的经度B1，维度L1，高度H1组成，P1=f(B1，L1，H1)；获取实时位置P1后，计算出预设位置与实时位置的偏移比Φ：Φ=(|P1-P0|)/P0 x 100%；当偏移比大于5%时，确定巡查人员偏移出巡查区域范围内，巡查服务器向智能巡查终端的自动报警模块发出警报信息，提醒巡查人员注意巡查位置；当偏移比小于或等于5%，巡查任务正常进行。所述水位测量模块包括：二维码模块，包含巡查地点的地理位置信息的二维码标识，巡查人员到达巡查地点后，通过智能巡查终端扫描二维码，扫描完成后将二维码信息上传至巡查服务器；水位条码模块，用于计算水位的标记，水位条码被印刷在河坝上、水中的板子上或者水中建的水泥柱子上；红外摄像模块，通过红外摄像头拍摄读取露出水面的水位，数据读取后会发送给水位计算模块；水位计算模块，接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是包括:智能巡查终端、巡查服务器和水位测量模块，三个模块的内部均设有北斗通信模块；巡查服务器与智能巡查终端、水位测量模块通过北斗通信模块进行双向通信，北斗通信模块与北斗导航定位系统无线连接；所述智能巡查终端，用于识别包含地理位置信息的二维码、验证巡查人员的身份、定位巡查人员的位置、测量水位、接收巡查服务器发送的警报信息、向巡查服务器发送信息并对信息进行加密处理，接收来自巡查服务器的信息；所述巡查服务器，用于存储来自智能巡查终端上传的数据以及水位测量模块上传的水位信息数据，并对数据进行解密处理，将数据与服务器中预设的数据进行对比，判定巡查任务是否存在作弊行为、水位测量模块是否出现问题需要修理；水位测量模块，用于自动测量河道水位。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是包括:智能巡查终端、巡查服务器和水位测量模块，三个模块的内部均设有北斗通信模块；巡查服务器与智能巡查终端、水位测量模块通过北斗通信模块进行双向通信，北斗通信模块与北斗导航定位系统无线连接；所述智能巡查终端，用于识别包含地理位置信息的二维码、验证巡查人员的身份、定位巡查人员的位置、测量水位、接收巡查服务器发送的警报信息、向巡查服务器发送信息并对信息进行加密处理，接收来自巡查服务器的信息；所述巡查服务器，用于存储来自智能巡查终端上传的数据以及水位测量模块上传的水位信息数据，并对数据进行解密处理，将数据与服务器中预设的数据进行对比，判定巡查任务是否存在作弊行为、水位测量模块是否出现问题需要修理；水位测量模块，用于自动测量河道水位。2.根据权利要求1所述的基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是，所述智能巡查终端包括：二维码识别模块，用于扫描识别二维码信息，二维码信息包含水位巡查点地理位置的数据信息；指纹识别模块，用于识别巡查人员的指纹信息；将采集到的指纹信息上传至巡查服务器做指纹对比，通过指纹对比，验证巡查人员的身份信息；北斗定位模块，用于获取水位巡查人员在巡查地点的实时地理位置信息，并经过加密后上传至巡查服务器；超声波水位传感模块，用于巡查人员采集巡查地点的实时水位数据，并经过加密后上传至巡查服务器；数据加密模块，用于对与其连接的模块传输的数据进行加密处理；北斗通信模块，用于与巡查服务器进行数据通信；警报模块，接收巡查服务器发送的警报信息；所述数据加密模块与二维码识别模块、指纹识别模块、北斗定位模块、超声波水位传感模块、北斗通信模块连接，北斗通信模块与警报模块连接。3.根据权利要求1所述的基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是，所述巡查服务器包括：数据存储模块，用于存储智能巡查终端、以及水位测量模块上传的数据；数据对比模块，用于将接收到的数据与巡查服务器中预设的数据进行对比；警报发送模块，用于向智能巡查终端发送警报信息，当巡查服务器检测到巡查人员地理位置异常、或巡查位置水位异常、或巡查人员身份异常时，警报发送模块向智能巡查终端发送警报信息，触发智能巡查终端的报警模块；数据解密模块，用于对与其连接的模块传输的数据进行解密处理；北斗通信模块，用于与智能巡查终端、水位测量模块进行数据通信；所述数据解密模块与数据存储模块、数据对比模块、北斗通信模块连接，北斗通信模块与警报发送模块连接。4.根据权利要求3所述的基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是，所述数据对比模块包括：指纹对比模块、水位数据对比模块、地理位置对比模块；指纹对比模块，用于对比指纹图像数据，将智能巡查终端中的指纹识别模块采集的巡查人员指纹与服务器中预存的巡查人员指纹进行对比，根据指纹纹路在图案、断点和交叉点上的特征，比较两个指纹是否相同；水位数据对比模块，用于对比水位数据，将水位测量模块测量的水位数据、智能巡查终端采集的水位数据以及巡查服务器中预设的水位范围进行对比；地理位置对比模块，用于对比地理位置数据，将智能巡查终端中的北斗定位模块采集的巡查人员的地理位置信息与服务器中预设的巡查人员地理位置信息进行对比。5.根据权利要求4所述的基于北斗导航通信的水位智能巡查系统，其特征是，所述指纹对比识别方法包括三个步骤：首先，对指纹图像进行预处理；其次，提取特征值并形成特征值模板；最后，指纹特征值比对；比对的过程是将当前取得的指纹特征值集合与事先存储的指纹特征值模板进行匹配，判定的标准是特征值的相似程度，特征值取得越多，误判的机率越小，指纹识别的性能识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋明，李刚，张铮，蒋小龙，
申请(专利权)人：桂林驰讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45