一种智慧水文塔制造技术

本发明专利技术公开了一种智慧水文塔，包括水文塔本体和设置在水文塔本体上的测量组件、供能组件、控制器和通讯组件；测量组件包括智慧水尺、雨量计、风速计、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪；测量组件与控制器电连接，测量组件监测的数据传递给控制器，控制器将多个监测数据打包后通过通讯组件无线传送给远程终端，操作人员通过远程终端查看数据，并根据监测数据部署后操措施。本发明专利技术通过在水文塔本体上设置智慧水尺、雨量计、风速计、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪，实现对水文信息一体化实时在线监侧，准确掌握水文水质等关键信息，对提升防洪减灾、保护水环境安全等具有重要意义。有重要意义。有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧水文塔


[0001]本专利技术属于水文塔
，具体涉及一种智慧水文塔。

技术介绍

[0002]水文监测是水文工作的重要组成部分，对我国水利规划、水工程建设管理、防汛抗早、水资源管理与保护具有重要意义。然而，水文站大多地处偏僻，工作环境相对较差。水文监测过程中存在不可邀免的安全隐患。如传统的测船一锚多线流量监测方式，不仅浪费时间耗费精力，同时也严重威胁工作人员安全。近年来，随着通信技术、人工智能技术等新技术的发展，以及全国中小河流水文监测系统工程、全国水文基础设施建设规划等重点项目的实施，我国水文水资源监测能力得到显著提升。其中，我国大部分地区已实现水位、雨量等要素的自动化采集与报讯。
[0003]然而，对于一些特殊河道或特殊天气状况，难以实现全自动全要索自动监测，当发生极端水文事件如洪涝灾害、山洪灾害等时，仍需要采用人工测报的方式进行水文数据收集。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种智慧水文塔，解决现有技术中针对一些特殊河道或特殊天气状况，难以实现全自动全要索自动监测，当发生极端水文事件如洪涝灾害、山洪灾害等时，仍需要采用人工测报的方式进行水文数据收集的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下方案实现：
[0006]一种智慧水文塔，包括水文塔本体和设置在水文塔本体上的测量组件、供能组件、控制器和通讯组件；所述测量组件包括智慧水尺、雨量计、风速计、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪；所述测量组件与控制器电连接，水文塔通过通讯组件与远程终端进行无线通讯；所述供能组件为测量组件和控制器供电。
[0007]所述测量组件监测的数据传递给控制器，控制器将多个监测数据打包后通过通讯组件无线传送给远程终端，操作人员通过远程终端查看数据，并根据监测数据部署后操措施。如果出现险情，或根据监测数据预测到将要发生险情，则及时开展抢险救援工作。
[0008]因为水文塔的高度较高，无法通过流量计直接测量水的流速。本专利技术中采用摄像头拍摄图像河道及周围的视频图像，并发送给控制器，控制器的图像处理模块提取图像中提取河道、河堤与河岸的轮廓，并确定参考面和参考线，通过比较和计算出流速，并通过通讯组将将流速传送给远程终端，计算精度高，且效率高。
[0009]本专利技术通过在水文塔本体上设置智慧水尺、雨量计、风速计、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪，实现对水文信息一体化实时在线监侧，准确掌握水文水质等关键信息，对提升防洪减灾、保护水环境安全等具有重要意义。
[0010]进一步优化，所述水文塔本体包括基座、支撑架和安装平台；所述支撑架固定设置在基座上，安装平台位于支撑架的顶部；沿支撑架高度方向固定设置有爬梯。
[0011]所述支撑架包括多根立柱，通过连接组件将多根立体固连为整体；所述连接组件沿立柱高度方向设置有多阶，每阶连接组件包括水平设置第一拉杆和倾斜交叉设置的两个第二拉杆。
[0012]通过设置连接组件将多根立体固连为整体，提高结构稳定性。通过设置爬梯，便于操作操作人员、维修人员攀爬。
[0013]进一步优化，所述立柱、连接组件均为角钢或者工字钢。连接组件与立柱通过螺栓紧固，并进行焊接，连接牢靠，结构稳定。
[0014]进一步优化，所述支撑架外部包覆有壳体，壳体的底部设置有门。通过设置壳体对支撑架起到保护作用，防锈蚀，延长使用寿命，
[0015]进一步优化，所述安装平台的底板外缘向下翻折并沿伸形成围挡；所述智慧水尺、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪安装在底板的下表面；围挡智慧水尺、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪的电气元件起到保护作用，防雨淋、暴晒等，提高使用寿命。所述雨量计、风速仪安装在安装平台上表面。
[0016]进一步优化，所述安装平台上设置有供能组件安装支架和工控室；所述供能组件包括太阳能模组和风力发电组件；所述太阳能模组包括的M个太阳能电池板的沿安装支架周向均匀布置，M为大于等于3的正整数。
[0017]通过设置多个太阳能电池板，且沿安装支架周向均匀布置，增加光照面积、时间，提高发电效率。
[0018]所述风力发电组件包括发电机和垂直轴风轮；垂直轴风轮设置在安装支架顶部，垂直轴风轮的转轴且与安装支架同轴且转动设置；垂直轴风轮的转轴通过传动组件与发电机的输出轴连接；发电机的输出端与整流滤波器连接。
[0019]相对于水平轴风力发电设备，垂直轴风力发电组件在水平方向结构对称，结构简单、稳定性高。
[0020]所述太阳能电池板产生的直流电，以及经过整流滤波器输出的直流电与储能电池连接，储能电池的输出端与逆变器连接，通过逆变器输出的交流电为测量组件供电。
[0021]所述整流滤器器、逆变器、储能电池、控制器和通讯组件均设置在工控室中。
[0022]通过设置太阳能模组和风力发电组件，不需要外部供电，实现能源自给自足，节省能源、且环保。
[0023]进一步优化，所述安装支架包括固定套设在支撑架上部的上支撑环和下支撑环，下部支撑环的的直径大于上支撑环直径；所述上支撑环和下支撑环之间设置有多个连接杆，多个连接杆沿周向均匀设置，将上支撑环和下支撑环之间的弧型安装面分割为M个安装位置，每个安装位置对应设置一个太阳能电池板。所述下部支撑环上设置有M个用于调节太阳能电池板倾斜角度的调节机构。
[0024]进一步优化，所述调节机构为液压缸；每个太阳能电池板嵌设在对应的一个矩形框架上，框架的上端与上支撑环铰接，框架的下端与液压缸活塞杆的末端铰接，液压缸的缸体与下支撑铰接；液压缸的控制模块和储油罐设置有工控室中，控制模块与控制器电连接。
[0025]每个太阳能电池板设置有一个角度传感器，所有的角度传感器于控制器电连接，每个角度传感器对应一个唯一的编号S
i
，每个液压缸对应一个唯一编号Y
i
，i∈[1，M]。
[0026]每天随着太阳的升起和落下，每个太阳能电池板的有效照射面积会变化，为了尽
可能的增大有效照射面积，通过液压缸驱动对应的太阳能电池板绕铰接轴转动，调节器倾斜位置。
[0027]每个太阳能电池板的安装位置不同，因此每个太阳能电池板都对应一个不同的最佳倾斜角度，以及最佳倾斜角度对应的时间段，这两个参数是经过前期实验测得后作为已知数据储存在数据库中的。传感器将采集的角度值反馈给控制器，控制器根据对应的编号和时间及时调整对应的太阳能电池板倾斜角度，大大提高了太阳能光伏发电的而效率，且智能化控制精确高。
[0028]进一步优化，所述垂直轴风轮的转轴顶部设置有避雷针。通过设置避雷针，防止雷击顺坏水文塔，起到保护作用。
[0029]进一步优化，所述通讯组件为RTU专网通信或5G网络通信，保持通讯畅通，为水文采集数据传送提供有力保障。还包括北斗应急通讯系统。当发生险情，常规的通讯设备被损坏时，无法完成通信任务。而北斗应急通讯系统不受自然灾害的影响，在紧急情况下，使用北斗RDSS卫星通信功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智慧水文塔，其特征在于，包括水文塔本体和设置在水文塔本体上的测量组件、供能组件、控制器和通讯组件；所述测量组件包括智慧水尺、雨量计、风速计、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪；所述测量组件与控制器电连接，水文塔通过通讯组件与远程终端进行无线通讯；所述供能组件为测量组件和控制器供电。2.根据权利要求1所述的智慧水文塔，其特征在于，所述水文塔本体包括基座、支撑架和安装平台；所述支撑架固定设置在基座上，安装平台位于支撑架的顶部；沿支撑架高度方向固定设置有爬梯；所述支撑架包括多根立柱，通过连接组件将多根立体固连为整体；所述连接组件沿立柱高度方向设置有多阶，每阶连接组件包括水平设置第一拉杆和倾斜交叉设置的两个第二拉杆。3.根据权利要求2所述的智慧水文塔，其特征在于，所述立柱、连接组件均为角钢或者工字钢。4.根据权利要求2所述的智慧水文塔，其特征在于，所述支撑架外部包覆有壳体，壳体的底部设置有门。5.根据权利要求2所述的智慧水文塔，其特征在于，所述安装平台的底板外缘向下翻折并沿伸形成围挡；所述智慧水尺、毫米波雷达液位计、摄像头和光谱水质监测仪安装在底板的下表面；所述雨量计、风速仪安装在安装平台上表面。6.根据权利要求2所述的智慧水文塔，其特征在于，所述安装平台上设置有供能组件安装支架和工控室；所述供能组件包括太阳能模组和风力发电组件；所述太阳能模组包括的M个太阳能电池板的沿安装支架周向均匀布置，M为大于等于3的正整数；所述风力发电组件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣学军，刘继军，张玉，郑源，娄保东，江龙，高伟，林长清，郭楚，吴晓文，王强，王童，
申请(专利权)人：山东省水文计量检定中心，
类型：发明
国别省市：