本发明专利技术属于电子和信息技术领域，具体公开了一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，包括壳体，壳体内置有由高精度卫星定位模块和4G实时通讯模块组成的核心模块；多个应急测流仪通过4G实时通讯模块与监测系统建立数据传输连接，监测系统包括监测软件，用于实时显示浮球漂流的轨迹、时间、位置、流速、流向数据；测流浮标的卫星定位模块和4G实时通讯模块每隔1秒采集一次测流浮标的位置点数据，监测系统收到数据后，对数据进行过滤，去除无效数据点，然后根据水流特征算法对流速和流向进行计算，并将计算出结果显示在监测软件上。利用流速的优化计算算法使得到的流速、流向数据的精度更高。向数据的精度更高。向数据的精度更高。
【技术实现步骤摘要】
一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪
[0001]本专利技术涉及电子和信息
，进一步为水文测量领域，具体为一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪。
技术介绍
[0002]目前水文上流速的测量方法主要有浮标法和流速仪法。
[0003]浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。传统浮标法测量时，取一段较规则，长度不小于10m，无弯曲，有一定液面高度的河床，测其平均宽度及水面高度，取一漂浮物，放人流动河水上游的中央，在无外力的影响下(如风、漂浮物阻塞等)，使漂浮物流经被测距离，记录流过时间。重复数次，取平均值。传统浮标法测流可以应用与多种复杂的测流环境，但是人为因素干预过高，系统误差相对较大。
[0004]流速仪法按照测量原理分为旋桨式流速仪、电磁式流速仪、超声波流速测算仪，精度相对与传统浮标法要高，适用于测流环境比较好的情况，当发生大水或者水体较为复杂时，会发生较大的系统偏差。
[0005]目前市场已存在利用卫星定位技术实现流速测量的设备，主要存在以下问题：
[0006](1)在浮标外形设计上，没有针对河流水体特点进行设计，造成浮标与水体移动形成偏差；
[0007](2)在防水设计上，防水级别不够，有可能出现漏水和渗水现象，会损坏浮标内部的电子设备；
[0008](3)浮标在河流中漂浮运动时，由于卫星定位的定位偏差和水体扰动干扰，直接计算会带来流速上的偏差，目前没有系统对其专门处理。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，包括壳体，所述壳体内置有由高精度卫星定位模块和4G实时通讯模块组成的核心模块，所述壳体内还设置有电源、电源指示灯以及分别与卫星定位模块和4G实时通讯模块连接的通讯信号指示灯、定位信号指示灯、定位信号天线和通讯天线，所述壳体底部设置有配重，壳体顶部设置有电源开关和充电口；多个所述应急测流仪连接至监测系统，多个应急测流仪通过4G实时通讯模块与监测系统建立数据传输连接，监测系统包括监测软件，用于实时显示浮球漂流的轨迹、时间、位置、流速、流向数据；所述应急测流仪的卫星定位模块和4G实时通讯模块每隔1秒采集一次应急测流仪的位置点数据，并发送到监测系统，监测系统收到数据后，对数据进行过滤，去除无效数据点，然后根据水流特征算法对流速和流向进行计算，并将计算出结果显示在监测软件上。
[0011]优选的，所述壳体整体采用流线型结构，其上部为拱起的球面结构，其下部设置为
上大下小的圆台型结构，且下部入水部分的表面采用磨砂工艺，壳体顶面设置有将电源开关和充电口封闭的端盖。
[0012]优选的，所述壳体采用防水材料制成，且其上部结构和下部结构的接口处采用防水工艺，防水等级为IPX5。
[0013]优选的，所述监测软件包括电脑端软件和手机端软件，所述电脑端软件具有流速监控、轨迹查询、断面流量计算、成果查询的功能，所述手机端软件提供二维码扫码进入功能，并提供流速监控和轨迹查询功能。
[0014]优选的，所述去除无效数据点的具体算法如下：
[0015]S1、先采集10个数据点，并对接收的数据进行逐点过滤，再进行基础过滤，并判断运动状态，包括静止状态和运动中状态；
[0016]S2、若为静止状态，则使用电子围栏；若为运动中状态，则先过滤大速度数据，再过滤加速度数据，最后过滤距离数据，距离数据包括超大距离数据以及和速度相关距离数据；
[0017]S3、对于要过滤的数据点，采用之前最近的可靠点进行替换，同时，无效次数+1；如果后面是有效点，则无效次数
‑
1，直至无效次数归0，则认为这个点为真正可靠点，无效次数为正时，都为要被替换的点；如果遇到不定点数据或者超大速度数据、超大距离数据，则无效次数+2；如果无效次数大于等于15，则上报不定位，如果无效次数大于等于30，则认为卫星定位模块处于长时间漂移中，无效次数清0，重新采集10个点。
[0018]优选的，步骤S2中，大速度数据、加速度数据、超大距离数据、和速度相关距离数据的过滤原则如下：
[0019]大速度数据过滤原则：超过60km/h的速度为大速度，可暗码调整最大速度；
[0020]加速度数据过滤原则：只针对加速度，理论上不超过10m/s，可暗码调整加速度；
[0021]超大距离数据过滤原则：每秒超过50m+理论漂移距离30m＝80m，则为超大距离，可暗码调整每秒距离和理论漂移距离；
[0022]和速度相关距离过滤原则：先计算基准点速度V到最大速度30km/h需要 P秒，如果时间间隔T小于P秒，则和速度相关距离＝V*T+A*T*T/2+理论漂移距离30m；如果间隔时间T大于P秒，则和速度相关距离＝V*P+A*P*P/2+130*(T
‑
P)+理论漂移距离30m；可暗码调整理论漂移距离以及最大速度和加速度。
[0023]优选的，步骤S3中：
[0024]替换原则：以上需要过滤原则未通过时，认为无效点，需要替换，时间不变，经纬度、速度等其他值使用之前的基准点，使用基准点上报；
[0025]基准点原则：第一次采集通过时，使用第九个点作为基准点，之后以无效次数为0的数据点为基准点；
[0026]上报时，基准点都是用最新的卫星同步时间替换。
[0027]优选的，所述水流特征算法根据水流运动特征进行多点合并，并根据首点和末点的距离和时间差计算此段的平均速度。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术能够根据测流浮标的位置和移动的时间差计算流速和流向。本测流浮标内的卫星定位模块利用差分定位原理，从而提供亚米级的高精度定位能力，从而保障了数据的精度；流速的计算算法利用水流特征对数据进行滤波计算，消除浮标因水流扰动带来的
误差。
[0030]与其它流速测量方法相比，本专利技术产品的适应性非常强，受自然环境及天气因素的影响非常小；且不受能见度的限制，不受下雨下雪等天气的影响；布放方式非常简单，测量人员与测量浮球之间无需通视，从而保障了测量人员的安全；采用差分技术使测量精度达到亚米级，利用流速的优化计算算法使得到的流速、流向数据的精度更高。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0032]图2为本专利技术的截面结构示意图；
[0033]图3为本专利技术的壳体结构示意图；
[0034]图4为本专利技术的应急测流仪内部的具体电路连接示意图；
[0035]图5为本专利技术的流苏优化原理示意图；图6为本专利技术的应急测流仪测量时的采集的数据点图。
[0036]图中：1、壳体；2、核心模块；3、电源；4、电源指示灯；5、通讯信号指示灯；6、定位信号指示灯；7、定位信号天线；8、通讯天线；9本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)内置有由高精度卫星定位模块和4G实时通讯模块组成的核心模块(2)，所述壳体(1)内还设置有电源(3)、电源指示灯(4)以及分别与卫星定位模块和4G实时通讯模块连接的通讯信号指示灯(5)、定位信号指示灯(6)、定位信号天线(7)和通讯天线(8)，所述壳体(1)底部设置有配重(9)，壳体(1)顶部设置有电源开关(10)和充电口(11)；多个所述应急测流仪连接至监测系统(12)，多个应急测流仪通过4G实时通讯模块与监测系统(12)建立数据传输连接，监测系统(12)包括监测软件，用于实时显示浮球漂流的轨迹、时间、位置、流速、流向数据；所述应急测流仪的卫星定位模块和4G实时通讯模块每隔1秒采集一次应急测流仪的位置点数据，并发送到监测系统(2)，监测系统(2)收到数据后，对数据进行过滤，去除无效数据点，然后根据水流特征算法对流速和流向进行计算，并将计算出结果显示在监测软件上。2.根据权利要求1所述的一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，其特征在于：所述壳体(1)整体采用流线型结构，其上部为拱起的球面结构，其下部设置为上大下小的圆台型结构，且下部入水部分的表面采用磨砂工艺，壳体(1)顶面设置有将电源开关(10)和充电口(11)封闭的端盖。3.根据权利要求1所述的一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，其特征在于：所述壳体(1)采用防水材料制成，且其上部结构和下部结构的接口处采用防水工艺，防水等级为IPX5。4.根据权利要求1所述的一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，其特征在于：所述监测软件包括电脑端软件和手机端软件，所述电脑端软件具有流速监控、轨迹查询、断面流量计算、成果查询的功能，所述手机端软件提供二维码扫码进入功能，并提供流速监控和轨迹查询功能。5.根据权利要求1所述的一种利用卫星定位技术实现河流流速测量的应急测流仪，其特征在于：所述去除无效数据点的具体算法如下：S1、先采集10个数据点，并对接收的数据进行逐点过滤，再进行基础过滤，并判断运动状态，包括静止状态和运动中状态；S2、若为静止状态，则使用电子围栏；若为...
【专利技术属性】
技术研发人员：金云杰，刘宝家，顾彬，倪洋，王世界，关明皓，李锴锋，郭松，王家智，孙忠伦，刘长君，林树刚，马兴涛，王琦，蔡雨寒，
申请(专利权)人：辽宁省沈阳水文局，
类型：发明
国别省市：
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