一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，涉及水文数据监测技术领域。包括设备层、通信层、服务层和用户管理层，设备层收集各项水文数据通过通信层的网络传输到系统数据库内，水文数据经过处理后，再通过预设接口进行信息交互传递到服务层，综合监测系统通过用户管理层进行系统的权限管理和配置管理，实现了在跨海大桥服役环境内的海洋水文监测数据的自动化管理，有效降低了跨海大桥综合监测系统的管理成本。合监测系统的管理成本。合监测系统的管理成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统


[0001]本专利技术涉及水文数据监测
，特别是涉及一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统。

技术介绍

[0002]水文数据的监测系统，适用于监测水库、湖泊、河道、防涝泵站、渠道和地下水等采集的水文情况，主要有水位、降雨量、流速、流量等数据，支持远程图像监控，快速对所辖范围内各类报汛站的水情信息进行传送，实现收集、传输、分析、示警、存储等作业，根据预设报警阈值，自动发送示警消息。提供准确、及时的现场信息，保障安全度汛。
[0003]目前还没有单独针对跨海大桥水文数据的综合监测系统，大多综合监测系统都是针对综合性的海洋水文数据方面的研究，关于跨海大桥的专一性水文相关研究较少。对于跨海大桥水文数据综合监测系统方面的研究还不够深入，跨海大桥水文数据缺乏系统全面的数据管理整合及应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，实现在跨海大桥服役环境内的海洋水文监测数据的自动化管理，有效降低了跨海大桥综合监测系统的管理成本。
[0005]为此，本专利技术的技术方案是，一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，包括设备层、通信层、服务层和用户管理层，设备层收集各项水文数据通过通信层的网络传输到系统数据库内，水文数据经过处理后，再通过预设接口进行信息交互传递到服务层，综合监测系统通过用户管理层进行系统的权限管理和配置管理；综合监测系统的数据流程是，由前端感知设备采集到的跨海大桥水文数据通过数据接收模块接收，分析并提取有效数据、统一数据格式后流入数据存取模块；综合监测系统通过数据存取模块与数据库相连，存入或提取数据，在数据存取模块内生成数据文件、数据入库、数据出库、数据库表更新的操作后，数据流入数据处理模块对数据进行解析水文观测要素、解析气象观测要素、解析系统状态、数据封装、数据质量控制的操作后，再分别流入数据预警模块、数据预测模块和数据显示模块，其后在数据定制模块根据需求智能的定制输出所需水文要素数据内容和格式并导出，最终所有数据再回流数据存取模块，进入备份数据库中备份。
[0006]优选地，设备层主要由负责收集各项水文数据的感知设备组成，设备层包括监测现场的GPS、风速风向仪、浊度仪、潮位仪、流速剖面仪、波浪仪。
[0007]优选地，服务层提供水文监测、告警预警、地图服务、图表展示、数据预测的业务服务，以及数据查询、数据大屏、数据统计的数据服务。
[0008]优选地，用户管理层包含设备管理、用户管理、权限管理、角色管理、系统监控、项目管理、配置管理、其他管理。
[0009]优选地，数据显示模块用于实时数据显示、数据完整性检查、历史数据显示、数据
发布。
[0010]优选地，数据预警模块包括告警名称、告警类型、告警方式、告警群组、告警周期、起止时间、运行状态。
[0011]优选地，数据预测模块实现潮位数据预测的方法是，
[0012]用微波雷达实时监测海浪波高和潮位，用三角波对11.4GHz射频进行线性调频，海表回波信号经解调形成中频信号，通过测定中频信号来计算出海表相对高度；
[0013]采用人工神经网络算法来求取中频，用人工神经网络算法代替快速傅氏变换算法求得微波反射波的中频信号，再计算出海表的探测距离，由一系列海表探测距离样本集绘得海表波浪波形；
[0014]再用人工神经网络算法把每9个点样本插值成256个点的探测距离集，然后根据插值所得的探测距离集计算出波高，再求统计平均获得海表潮位。
[0015]优选地，人工神经网络采用前馈三层神经网络，激活函数选择s形函数。
[0016]优选地，人工神经网络的训练算法采用BP算法。
[0017]优选地，输入层节点数为1024，中间节点数为10，输出节点数为1。
[0018]本专利技术的有益效果如下:
[0019](1)通过构建一个统一的存储结构模型，可以提升系统对数据的处理分析和管理能力，为相关部门和用户提供全面、多角度的跨海大桥水文数据服务，为跨海桥梁建设提供有力的支持。
[0020](2)系统设计以数据库为中心，其它模块通过内部接口进行信息交互，可以最大程度地降低系统模块之间的耦合度，保证系统整体的稳定性。实现在跨海大桥服役环境内的海洋水文监测数据的自动化管理，有效降低了跨海大桥综合监测系统的管理成本。
[0021](3)综合监测系统的数据预测模块，采用人工神经网络算法来求取中频，并用人工神经网络插值算法来细化所描绘的海浪波形，且根据海浪波形，用软件算法求得波高，再求统计平均获得海表潮位，从而简化了设计，达到了既可测波高又可测潮位的目的。采用人工神经网络做谱分析来求取中频频率的优点是速度快，可使系统的检测精度提高1个数量级，再经9/256人工神经网络插值，使监测的实时性得到了充分保证。
附图说明
[0022]图1是本专利技术一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统的整体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统的功能模块示意图；
[0024]图3是本专利技术一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统的数据流程示意图；
[0025]图4是本专利技术用神经网络算法获得的海表高度样本所绘制的海浪波形图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，本专利技术提供一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，其包括设备层、通信层、服务层和用户管理层，设备层收集各项水文数据通过通信层的网络传输到系统数据库内，水文数据经过处理后，再通过预设接口进行信息交互传递到服务层，综合监测系统通过用户管理层进行系统的权限管理和配置管理。
[0029]设备层主要由负责收集各项水文数据的感知设备组成，设备层由监测现场的GPS、风速风向仪、浊度仪、潮位仪、流速剖面仪、波浪仪等智能终端组成，这些终端收集到的区域位置、风速风向、浊度、潮位、流速流向、波高波周期等数据，通过通信层内的网络传输到系统数据库内，对数据进行一系列的采集、处理、存储、备份/还原及数据加密，再通过预设接口进行信息交互传递到服务层。
[0030]通信层由综合监测系统与设备自带的通讯网络构成，用于数据的双向传输，包括2G、3G、4G、WI F I、l ora等无线网络传输方式。
[0031]服务层是综合监测系统的核心，提供水文监测、告警预警、地图服务、图表展示、数据预测等业务服务，以及数据查询、数据大屏、数据统计等数据服务，其中水文数据预测服务以潮位预测为核心，对于实际工程应用具有重大意义。
[0032]用户管理层主要负责为管理人员提供系统用户的添加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，其特征在于，包括设备层、通信层、服务层和用户管理层，所述设备层收集各项水文数据通过通信层的网络传输到系统数据库内，水文数据经过处理后，再通过预设接口进行信息交互传递到服务层，所述综合监测系统通过用户管理层进行系统的权限管理和配置管理；所述综合监测系统的数据流程是，由前端感知设备采集到的跨海大桥水文数据通过数据接收模块接收，分析并提取有效数据、统一数据格式后流入数据存取模块；综合监测系统通过数据存取模块与数据库相连，存入或提取数据，在数据存取模块内生成数据文件、数据入库、数据出库、数据库表更新的操作后，数据流入数据处理模块对数据进行解析水文观测要素、解析气象观测要素、解析系统状态、数据封装、数据质量控制的操作后，再分别流入数据预警模块、数据预测模块和数据显示模块，其后在数据定制模块根据需求智能的定制输出所需水文要素数据内容和格式并导出，最终所有数据再回流数据存取模块，进入备份数据库中备份。2.根据权利要求1所述的一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，其特征在于，所述设备层主要由负责收集各项水文数据的感知设备组成，所述设备层包括监测现场的GPS、风速风向仪、浊度仪、潮位仪、流速剖面仪、波浪仪。3.根据权利要求1所述的一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，其特征在于，所述服务层提供水文监测、告警预警、地图服务、图表展示、数据预测的业务服务，以及数据查询、数据大屏、数据统计的数据服务。4.根据权利要求1所述的一种基于跨海大桥水文数据的综合监测系统，其特征在于，所述用户管理层包含设备管理、用户管理、权限...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小飞，肖锐，林琳，王兴刚，季泉秀，汤昊，
申请(专利权)人：江苏天宁生态集团有限公司水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：