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水利实时现场信息采集及处理

发布时间:2008/1/3 发布者:biaogan 浏览次数:1707

摘 要 水利数码通无线卫星定位图片采集系统解决了水利系统信息采集过程中设备复杂、无法实时传输等难题,集成了多项高新技术,高速智能地完成对实时现场信息采集一传输一存储一显示的全过程。主要应用于防汛抢险、旱情监测、水政监察、水资源管理、水土保持、水利工程项目管理等领域,有利于提高水利系统管理效率。
关键词 GPS技术 实时传输 GPRS技术 GIS技术


  一、引言

  水利现代化的关键环节是水利信息化,其中信息源建设是水利信息化的重要基础工作之一,水利管理部门与决策者需要对管理对象进行全面而准确的了解,这就需要大面积的卫星遥感影像、局部的动态监控图像与静态图片以及大量的测量数据。水利行业对现场定点图片的快速传输与管理有着巨大而迫切的需求,但此前还没有很好的技术手段,传统现场信息采集设备主要由GPS定位仪、数码相机、数码摄像机等组成,传输主要由笔记本电脑通过有线电话拨号上网或无线上网等方式来实现。现场采集设备复杂,现场工作人员进行信息采集时,需要掌握所有设备的操作方式,非常麻烦。定点监测方式存在不能随时移动的弊病,直接影响着水利工程的监测范围,导致监测数据信息不完整,不能全面反映水利工程的运行状况。水利数码通的出现能很好地满足现场定位图片采集、实时传输的需求。

  水利数码通无线卫星定位图片采集系统作为应用于水利工程现场信息采集的高新技术产品,其主要功能是实时获取现场信息,能够完成对水利工程现场运行状况的监测,并实时发送到监测中心,同时终端设备具有体积小、功能全,易于携带和操作等特点。该系统还是水利管理部门工作人员的可靠助手,为领导决策、专家会商提供有力技术保障和数据支持,有利于提高科学管理的水平与决策速度;该系统应用于工程建设项目管理中,可记录拟建、在建或完工项目的信息(包括实地图片、项目位置等),为以后水利项目审批提供依据,避免重复投入,提高资金使用效率。该系统在技术上填补了国内空白,经水利部成果鉴定整体达到了国内领先水平,它的推广应用有利于提高水利管理部门的决策速度。

  二、工作原理

  1.系统组成

  水利数码通无线卫星定位图片采集系统由三部分组成。第一部分为无线移动便携式信息采集终端(简称水利数码通)。第二部分为图片接收软件。将无线终端设备传来的各种图片、数据等信息进行接受处理,并自动存储到后台目录或数据库,便于其他应用系统调用。第三部分为基于GIS平台的信息查询管理软件。实现在电子地图上闪烁信息采集点具体位置的功能,用户只需点击该位置,就能看到现场图片信息和丰富的数据信息。

  2.系统创新点

  (1)整合DC技术、GPS技术和GPRS技术等多项高新技术,形成一体化的无线移动信息采集终端。

  (2)结合GIS管理系统,形成一套完整的移动式实时信息采集和显示系统,能提高水利管理工作的实时性和科学性,这在国内尚属首创。

  3.系统工作原理

  该系统采用全球定位技术(GPS)、无线传输技术(GPRS)、数码摄像技术(DC)、单片机技术(MCU)、嵌入式操作系统技术(EOS)以及后台地理信息系统技术(CIS),利用无线通信和计算机因特网,将各种分布式的精确定位信息,如防汛险情地段的图片、抗旱数据信息、取水工程信息、水土流失信息、水事案件证据信息等自动导入指挥中心或办公室的服务器,并在服务器的地理信息系统(GIS)中清晰显示出来,高速智能地完成对实时现场信息采集一传输一存储一显示的全过程。

  三、系统功能

  1.清晰拍摄图像

  水利数码通移动信息采集终端,内置200万~500万像素的CCD,具有6倍变焦功能,拍摄的图片清晰、分辨率高(最高可以达到500万像素)。同时具有自拍、近拍、影像回放等功能。

  2.精确定位定时

  数码通移动信息采集终端具有自动图片信息实时定位的功能,采用GPS导航型OEM模块,定位精度高(误差小于15m),定时精确。

  3.手写文字输入

  数码通终端设备配备有写字板,支持简体中文(GB2312)、英文大小写字母、数字、符号、笔势以及部分繁体汉字和异体字的手写输入,巡堤人员、水政监察人员在采集图片信息时可随时输入提示信息,并在图片右侧显示,操作简单,使用方便。

  4.无线实时传输

  水利数码通解决了无线实时传输的问题,使用终端设备拍照后,只需按传输键就可以实时将现场图片(带有GPS定位信息和文字信息)传输到指挥中心,很好地满足水利管理所要求的时效性。

  5.自动高效管理

  该系统的后台软件部分以多线程数据接收软件和基于GIS平台的信息查询管理系统为基础实现高效管理,并可根据用户的需求量身定制,例如多线程数据接收软件、数据应用管理软件及工情会商软件结合,实现数据查询、网络发布、系统管理等功能,为工情会商提供支持。

  四、系统特点

  1.采集终端设备技术集成度高

  水利数码通图片采集终端设备综合采用了目前比较成熟的高新技术,如基于微操作管理系统的控制技术、卫星定位系统(GPS)技术、数码摄像(DC)技术、通用无线分组业务(GPRS)技术等,并将这些技术有效地集成在一起,形成了一台体积轻巧、携带方便、操作简单的新型通信设备。

  2.采集到的图片信息集成度高

  通过该系统采集到的现场图片具有时间信息、定位信息、备注的文字信息、某一个点的图片数量等,使图片信息集成度很高。

  3.对采集到的图片自动高效管理

  该系统不仅解决了多线程接受等多项技术难题,而且管理系统对采集到的现场图片信息进行自动高效管理,并根据需要进行调用。可以实现对地图的新建、导入、编辑,以及放大、缩小、漫游、全图显示、数据刷新、信息查询、添加设备等功能。




  4.传输速度快

  该系统采用GPRS通信方式,并使用UDP/IP协议传输。相对其他通信方式,GPRS服务具有高速和永远在线的优点。

  5.运行成本低廉

  从对采集终端要求来看,由于水利数码通采用GPRS无线通讯技术进行信息传输,因此在使用前应配置GPRS卡;从对管理中心要求来看,由于采集信息的传输需要经过Internet因特网进行传输,因此对于监测中心来说,需配置一台能直接连接到因特网的计算机;同时该计算机应配置SQL Server数据库软件和所在地区的电子地图;另外从人员要求上看,由于采集终端设备操作与数码相机大致相同,因此对于采集终端的使用者只需要简单的培训,管理中心操作人员也只需要对计算机和该系统有一定了解,总体运行成本很低。

  6. 引入安全机制

  为保证使用过程中信息的安全性,系统设计过程中引入安全机制,以立足实用、保证重点、整体安全、有效管理、合理折中、保障运行稳定为设计原则,采用用户权限和数据权限管理双重保障。

  在用户权限设计方面,除了采用操作系统级和网络层的常规安全措施外,在应用系统级通过建立一套严格的用户权限管理机制为所有用户分配合法的用户名和对应的登录密码以及相应的操作权限来保证数据安全和资源库系统不被非法用户访问。在数据权限管理方面,对所有使用资源库的用户,建立一套严格的权限管理机制,为每个授权用户设置用户名和口令,并赋予不同的访问权限,以保证监管系统不被非法用户访问。

  五、应用领域

  目前水利数码通无线卫星定位图片采集系统主要开发的应用领域包括:

  1.防汛抢险

  主要应用于汛期水情监测和巡堤(坝)查险工作。巡堤(坝)查险人员在发现管涌、溃堤、塌方等险情及其他突发事件后,将险情地段的地理位置及现场的详细图片和数据信息及时传回指挥中心,并在中心屏幕上显示出来,为领导和专家提供分析决策依据,以便及时制定和实施合理的防汛抢险方案。

  2.旱情监测

  录旱灾前的实际状况和旱灾发生后的受灾情况,结合其他旱情信息,为抗旱预案制定、灾情分析、救灾措施制定等提供依据。

  3.水政监察

  可将水事案件的发案时间、地点、现场相关证据等各种信息实时地传回管理中心服务器,并存人后台数据库,为水政监察提供科学的管理手段和强有力的法律证据。

  4.水资源管理

  对农业灌溉用水、工业用水和城市供水的取水工程进行有效监控,应用于取水许可管理、水污染突发事件处理、排污口调查与监控、河道水质巡查、污水处理监控等领域。水资源管理人员可利用水利数码通并配备相应的量水设备,定期(如年审)到取水口拍摄取水工程运行状况(包括GPS定位信息),如水位、取水量等,指挥中心可接收到取水口的图片和取水量等属性资料,并自动储存到系统后台数据库。这样可方便对各取水点的取水状况进行对比分析,从而实现对取水许可进行科学的管理。当发生水污染突发事件时,可利用水利数码通并配以相应的污染物检测设备,及时将水污染地点、扩散情况、水质状况传回指挥中心,以便及时制定相应的措施。

  5.水土保持

  可定期将水土流失区的现场或水土保持治理措施的现场调查资料、GPS定位信息,自动及时地传回管理中心的服务器,并存人后台数据库。通过对水土流失区现场信息的分析对比,并依据相关的属性数据,为水土保持管理提供直观的管理分析工具。采用水利数码通监测可以与卫星遥感监测组成完整的动态监测系统。

  6.水利工程项目管理

  ①宏观监督管理:项目管理单位可记录拟建、在建或完工项目的信息,包括项目实地图片、项目位置等资料。为以后水利项目审批提供依据,避免重复投入。

  ②水管部门日常运行管理:应用于水库、堤坝、闸、泵等水利工程的日常监测、维护工作,可定期将实时工情信息传回管理中心,并保存到管理中心数据库中,为水利工程的管理和维护工作提供实时和历史资料。

  7.水库移民

  灵活采集移民地区的各种现场信息、GPS定位信息,及时传回移民办的服务器,存入后台数据库。通过对现场信息的分析对比,并依据相关的属性数据,可为水库移民调查、淹没补偿估算、移民安置前后的状况对比提供直观的分析依据。

  水利数码通无线卫星定位图片采集系统于2004年2月18日通过水利部科技成果鉴定,现已在全国20多个省(自治区、直辖市)完成图片采集工作并在水利厅局进行了推广与演示,取得良好的效果。随着产品使用范围的加大,该系统必将在各项水利事业中发挥更大的作用。


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