一种水库库容精确监测及分析的方法技术

本发明专利技术公开了一种水库库容精确监测及分析的方法，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置；水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率。本发明专利技术的智能无人船进行水库库容监测，构建长时间序列的思路对水库进行库容监测，对比分析的结果对于水库的库容变化及预测蓄洪能力有重要的意义。

Method for accurate monitoring and analysis of reservoir storage capacity

The invention discloses a method for accurate monitoring and analysis of reservoir capacity, including reservoir accurate monitoring and reservoir accurate analysis; reservoir accurate monitoring using intelligent unmanned ship for measurement of reservoir sediment, the system design of unmanned ship section line and the corresponding coordinate input parameters of intelligent unmanned ship with intelligent, unmanned boat automatic strictly measure water depth according to the sampling interval and the design of course setting, measuring data acquisition, and accurate record GPS position of the point position; the reservoir accurate analysis include: constructing the database management platform measurement data intelligent unmanned ship regular measurement, storage preservation design of section line and measurement data, analysis of sediment in different time, study deposition rate. The invention of the intelligent unmanned ship reservoir monitoring, construction of long time series of ideas to carry out reservoir capacity monitoring, comparative analysis of the results has important significance for the storage capacity of the reservoir change and forecast of flood storage capacity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能监控
，主要涉及一种水库库容精确监测及分析的方法。
技术介绍
水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程在防洪灾害、农田服务、水利发电、港口及通航、防止水土流失和水质污染等等方便可以发挥较大的作用。水利工程尤其是水库，一般规模较大、技术复杂、工期较长、投资大，因此对其后期的监测、维护及分析有着至关重要的意义。现有水库库容计算主要通过载人船携带测深仪进行断面测量，根据断面测量数据计算库容，但这种方法测量断面时，由于水流、人为控制等因素影响，船体行驶会与设计断面线产生偏移，其次，由于航行速度难以控制，测深仪采集点间隔也会不稳定，这些都会影响断面的测量效果，进而对库容计算产生影响；另外，不同时期设计不同断面的测量对于库容的分析本身也存在误差的影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水库库容精确监测及分析的方法。本专利技术以智能无人船做载体，按照特定规律设计水库固定断面线，定期对水库进行精确断面测量，运用断面数据计算水库库容，通过长时间序列监测方法，计算库容变化，对比、分析不同时期观测数据，准确预估水库淤积速度，对于防洪影响及水库维护有重要的意义。本专利技术的技术方案是：一种水库库容精确监测及分析的方法，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；所述的水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置；水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率，为后期重复观测提供统一观测对象，以此推演不同降雨季节对于水库蓄洪、发电水位的相关参数。作为优选，所述的智能无人船携带GPS-RTK装置、单波束测深仪、电子罗盘及航向纠正系统；GPS-RTK装置采用载波相位差分技术；智能无人船的航速为5m/s，船体在顶流、横流、顺流不同环境下，通过改变船头航向姿态确保绝对直线；智能无人船通过测深板对其进行测深校正；智能无人船自带的航向纠正系统保证船体在30°以内的范围内的测深纠正。作为优选，淤积量的分析方法采用泥沙体规则概化方法进行计算，根据泥沙淤积体形态，将横断面概化为规则的锥体或拟合体，然后测算泥沙淤积体体积；构建数据库管理平台，设定数据管理模式，将设计断面线与测量数据分别入库保存，保证不同时期测量的断面位置一致；设计断面为桩号坐标，对其进行入库存储，便于后期重复观测时，保证对比要素为同一断面，对测量数据按时间格式存储，记录不同时间的断面数据；运用数据库存储数据，结合长时间序列分析，以数理统计学方法，研究随机数据序列所遵从的统计规律；长时间序列分析根据系统观测得到的时间序列数据，通过曲线拟合和参数估计来建立数学模型。作为优选，概化为锥体时的计算公式为：式中，V为锥体体积；Bo为坝前断面淤积表面宽，do为坝前最大淤积深，L为柱体的高，当横断面分别为三角形、二次抛物线、矩形和梯形时，n的值相应取1,2，∞和1-∞之间。作为优选，概化为拟合体时，若用坝前断面淤积体上、下底宽Bo，bo及淤积面末端表面宽Bk三者的均值近似作柱体底面的宽，do作柱体底面的长，L作柱体的高，则拟合体的体积为本专利技术的有益效果是：本专利技术主要有以下创新点：(1)使用高精度智能无人船进行断面测量，通过对测深仪校正，准确获取设计断面线的断面数据。(2)构建水利工程管理数据库，对设计断面线数据、测量数据、分析数据入库保存。(3)应用长时间序列分析法对同一水库不同时期的数据分析研究，这一思想方法对于水库的持久分析和探究有着重要的意义。本专利技术以智能无人船进行水库库容监测，提供了极大的方便，无人船自身的航行及航速改正可以严格的按设计断面进行航行，配带的测深仪可以根据航速等间距的进行点位采集；构建长时间序列的思路对水库进行库容监测，每次测量相同的设计断面线排除了其它因素的误差，对每次监测的数据建立数据库，对比分析的结果对于水库的库容变化及预测蓄洪能力有重要的意义。附图说明图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的流程图；图3是本专利技术中智能无人船的实物图；图4是本专利技术中的断面测量界面；图5是本专利技术中的断面之星界面；图6是本专利技术中的数据库管理模式图；具体实施方式本专利技术的具体实施方式参见图1-6，一种水库库容精确监测及分析的方法，其特征在于，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；所述的水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置。水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率，为后期重复观测提供统一观测对象，以此推演不同降雨季节对于水库蓄洪、发电水位的相关参数。本实施例中，测量数据获取使用的智能无人船是华测生成的华微5号无人船，吃水深度0.15m，智能无人船携带GPS-RTK装置、单波束测深仪、电子罗盘及航向纠正系统，内置GPS+北斗+高精度惯性导航系统，GPS-RTK装置采用载波相位差分技术。在众多的差分技术中,伪距差分和载波相位差分是最为常用的两种测量模式,后者的定位精度较高(厘米级),通常用于高精度的测量工程和研究中。智能无人船的航速为5m/s，确保在自主导航下，船体在顶流、横流、顺流不同环境下，通过改变船头航向姿态确保绝对直线。航线偏移误差±20cm，工作时间6小时。将设计断面线数据导入到无人船系统后，由于不同水域的温度、盐度、泥沙含量对测深仪精度的影响，通过测深板对其进行测深校正，另外，船体自带的摇摆倾斜纠正系统可以保证船体在30°以内的范围内的测深纠正，这些都是载人船无法做到的，极大的提高了断面测量的精度，进而保证了后期数据处理与分析的精度。断面处理使用公司研发的断面之星程序，通过操作在窗口中选择断面基点(单基点：断面只有一个基点坐标，多基点：断面有两个以上基点坐标，无基点：断面无基点坐标)，点击浏览，选择断面基点坐标文件，在表头中分别填写：观测者、记录者、检查者姓名；在工程标题栏中填写：工程名称，点击确定即可生成成果表。另外，可在显示框内双击横断面桩号添加到左边输出的横断面桩号栏里，或点击全部输出将所有横断面桩号添加到输出的横断面桩号栏里。点击生成CAD图形按钮启动运行AutoCAD，横断面图形绘制在AutoCAD当前的文件上。若AutoCAD已运行，则在当前的CAD文件上直接绘制横断面图形。运用断面之星工具，可以快速的实现无人船获取断面数据的后期处理。分析常用的几种淤积测量的方法，综合省内水库的特点及工作效率，本专利技术通过智能无人船测量高密度横断面的方法进行淤积测量及水库库容计算，采用泥沙体规则概化方法进行计算，根据泥沙淤积体形态，将横断面概化为规则的锥体或拟合体，然后测算泥沙淤积体体积。概化为锥体时的计算公式为：式中，V为锥体体积；Bo为坝前断面淤积表面宽，do为坝前最大淤积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水库库容精确监测及分析的方法，其特征在于，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；所述的水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置；水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率，为后期重复观测提供统一观测对象，以此推演不同降雨季节对于水库蓄洪、发电水位的相关参数。

【技术特征摘要】
1.一种水库库容精确监测及分析的方法，其特征在于，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；所述的水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置；水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率，为后期重复观测提供统一观测对象，以此推演不同降雨季节对于水库蓄洪、发电水位的相关参数。2.根据权利要求1所述的水库库容精确监测及分析的方法，其特征在于，所述的智能无人船携带GPS-RTK装置、单波束测深仪、电子罗盘及航向纠正系统；GPS-RTK装置采用载波相位差分技术；智能无人船的航速为5m/s，船体在顶流、横流、顺流不同环境下，通过改变船头航向姿态确保绝对直线；智能无人船通过测深板对其进行测深校正；智能无人船自带的航向纠正系统保证船体在30°以内的范围内的测深纠正。3.根据权利要求2所述的水库库容精确监测及分析的方法，其特征在于，淤积量的分析方...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾智乐，赵现昌，于强，张庆功，贾路，
申请(专利权)人：河南省水利勘测有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41