一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统

技术领域

本发明属于水库防汛预警技术领域，具体的说是一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统。

背景技术

水库既有抗旱又有防洪的作用，水库的防汛抗旱是水库防洪工作中最重要的一环，一旦管理失误，将会给水库带来难以弥补的损失；由此水库的防汛抗旱应急管理系统需要提前发现并对其进行预警。

水库中沿两岸修筑的堤坝是需要重点巡视，堤坝的风险及危害主要来自地貌、天气、白蚁、水土流失和工程破坏几个方面：如果堤坝选址处于山区类地貌，流速快、冲击力大的汇流容易诱发泥石流等地质灾害；连续性的强降雨天气，特别是年内降雨量分布极度不均，会影响大坝的防洪能力；白蚁筑巢破坏堤坝植被，以及长年累月的水土流失和泥沙淤积，直接影响堤坝的质量安全，最终形成不稳定土体，进一步引发渗漏、管涌、滑坡和垮塌等问题；部分拦河大坝集中修建梯级电站项目，如果工程建设过程中对土体及大坝造成影响，也会留下安全隐患；这些因素都会将导致水库发生险情，由此可知对水库以及堤坝的巡检和预警对于水库防汛抗旱应急管理系统的重要程度。

现有技术中，“经常巡视”“勤查勤补”是传统堤坝日常防护工作的重点；但是传统堤坝防护的方法高度依赖人力投入，尤其在汛期还要进行24小时不间断的巡视，才能在第一时间发现险情并加以处置；但即便如此，传统堤坝防护还是面临诸多难点，例如：人工测量范围受限，并且大部分水库面积大，周围的堤坝距离远，导致人工对水库和堤坝进行巡检和预警的效率降低，若是一旦发生堤坝质量问题或者隐患，人工无法及时发现，延误问题上报时间，造成水库防汛抗旱应急管理系统不能及时作出预警和处理。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决上述的技术问题；本发明提出了一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统，包括监测模块、预警模块、信息处理模块和通信网络模块；所述监测模块用于对水库现场数据进行采集和监测，并基于云平台将数据传输至预警模块；所述预警模块对水库监测数据进行对比，并立即作出处理和将处理记录传输至信息处理模块；信息处理模块用于将处理记录和监测数据进行记录并作为历史参数反馈至预警模块形成历史参数数据库；所述通信网络模块用于支持模块间的通讯功能；

所述监测模块包括采集检测单元、云平台、局域网通讯、采集控制单元和停靠站点；所述采集检测单元均匀分布在水库指定区域，且每个所述采集检测单元分别采集检测水库不同区域；所述停靠站点分别设立在水库每个指定区域，且所述停靠站点用于维护和整备所述采集检测单元；所述局域网通讯和采集控制单元均设立在所述停靠站点处，且所述信息处理模块通过局域网通讯对所述采集控制单元下发指令，每个所述采集检测单元单独与所述预警模块通过云平台交互。

所述采集检测单元包括移动装置，且所述移动装置中心开设有弧形槽；所述弧形槽内设置有检测平台，且所述弧形槽内均匀套设有滚珠；所述检测平台底部为半球状，且所述检测平台底部中心位置设有配重块。

所述检测平台顶部边缘位置与移动装置均匀连接有拉绳，且所述拉绳数量至少为四。

所述移动装置内靠近拉绳的位置安装有转轴，且所述转轴与移动装置转动连接，所述拉绳贯穿所述移动装置顶部缠绕于所述转轴上；所述移动装置内滑动安装有电机，且所述电机的输出端与转轴接触；所述移动装置内安装有伸缩杆，且所述伸缩杆的工作端与电机远离输出端的一侧连接；所述检测平台上安装有姿态调整装置，且所述电机和伸缩杆均与姿态调整装置连接。

优选的，所述检测平台顶部设有卡箍，且所述卡箍与弧形槽顶部之间连接有挡水布，所述拉绳一端连接于所述卡箍顶部；所述挡水布覆盖所述检测平台与弧形槽之间的空隙。

优选的，所述滚珠与检测平台底部均光滑处理，且所述滚珠为聚四氟乙烯材质。

优选的，所述弧形槽内均匀开设有滑槽，且所述滑槽内滑动连接有滑柱；所述滑柱远离滑槽的一端套设有所述滚珠，且所述滚珠与滑柱转动连接；所述滑柱与滑槽之间设有缓振气囊，所述缓振气囊一端与滑柱连接，且另一端与滑槽连接，所述缓振气囊上开设有气孔。

优选的，所述滑槽内设置有弹簧，且所述缓振气囊套设于所述弹簧内。

优选的，所述移动装置四周安装有环形的防撞气囊，且所述防撞气囊表面设有耐磨涂层。

优选的，所述移动装置上安装有太阳能板，且所述太阳能板与移动装置中的蓄电池电性连接。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统，采集检测单元通过移动装置在水上进行大范围巡检，相比于架设监测点，其巡检灵活程度更高，并且通过搭建停靠站点即可使用采集检测单元，在同一水库的情况下，由于移动装置的高度灵活性，使得本发明的采集检测单元巡检范围比常规监测点范围大，故而所搭建的停靠站点也会比监测点少，降低达到水库监测全覆盖的成本投入，进一步提高本发明的实用性。

2.本发明的一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统，在水库中的水面翻涌幅度小时，移动装置在水面移动过程中受到水面翻涌导致的倾斜晃动幅度小，检测平台的半球状底部与弧形槽内的滚珠之间滑动，并通过配重块重力影响的配合下，检测平台的倾斜角度与移动装置的倾斜角度相反，使得检测平台保持竖直状态，例如，当移动装置左倾时，检测平台受配重块的影响下与滚珠滑动，检测平台向右倾斜，实现检测平台保持竖直状态的效果，提高检测平台的稳定程度，使检测平台中的设备能够稳定的进行工作，提高检测效果，进而使得采集检测单元的巡检和预警处理更加准确。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明中移动装置的立体图；

图2是本发明移动装置中检测平台拆卸后的立体图；

图3是本发明移动装置俯视方向的剖视图；

图4是本发明移动装置的内部结构示意图；

图5是图3中A处的局部放大图；

图6是图4中B处的局部放大图；

图7是本发明中基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统流程图。

图中：移动装置1、弧形槽11、滚珠12、拉绳13、转轴14、电机15、伸缩杆16、检测平台2、配重块21、姿态调整装置22、卡箍23、挡水布24、滑槽3、滑柱31、缓振气囊32、气孔33、弹簧34、防撞气囊4、太阳能板5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图所示，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

水库既有抗旱又有防洪的作用，水库的防汛抗旱是水库防洪工作中最重要的一环，一旦管理失误，将会给水库带来难以弥补的损失；由此水库的防汛抗旱应急管理系统需要提前发现并对其进行预警；

水库中沿两岸修筑的堤坝是需要重点巡视，堤坝的风险及危害主要来自地貌、天气、白蚁、水土流失和工程破坏几个方面：如果堤坝选址处于山区类地貌，流速快、冲击力大的汇流容易诱发泥石流等地质灾害；连续性的强降雨天气，特别是年内降雨量分布极度不均，会影响大坝的防洪能力；白蚁筑巢破坏堤坝植被，以及长年累月的水土流失和泥沙淤积，直接影响堤坝的质量安全，最终形成不稳定土体，进一步引发渗漏、管涌、滑坡和垮塌等问题；部分拦河大坝集中修建梯级电站项目，如果工程建设过程中对土体及大坝造成影响，也会留下安全隐患；这些因素都会将导致水库发生险情，由此可知对水库以及堤坝的巡检和预警对于水库防汛抗旱应急管理系统的重要程度；

现有技术中，“经常巡视”“勤查勤补”是传统堤坝日常防护工作的重点；但是传统堤坝防护的方法高度依赖人力投入，尤其在汛期还要进行24小时不间断的巡视，才能在第一时间发现险情并加以处置；但即便如此，传统堤坝防护还是面临诸多难点，例如：人工测量范围受限，并且大部分水库面积大，周围的堤坝距离远，导致人工对水库和堤坝进行巡检和预警的效率降低，若是一旦发生堤坝质量问题或者隐患，人工无法及时发现，延误问题上报时间，造成水库防汛抗旱应急管理系统不能及时作出预警和处理；

为了有效解决上述问题，如说明书附图中图1-图6所示，一种基于云平台的水库防汛抗旱应急管理系统，包括监测模块、预警模块、信息处理模块和通信网络模块；监测模块用于对水库现场数据进行采集和监测，并基于云平台将数据传输至预警模块；预警模块对水库监测数据进行对比，并立即作出处理和将处理记录传输至信息处理模块；信息处理模块用于将处理记录和监测数据进行记录并作为历史参数反馈至预警模块形成历史参数数据库；通信网络模块用于支持模块间的通讯功能；

监测模块包括采集检测单元、云平台、局域网通讯、采集控制单元和停靠站点；采集检测单元均匀分布在水库指定区域，且每个采集检测单元分别采集检测水库不同区域；停靠站点分别设立在水库每个指定区域，且停靠站点用于维护和整备采集检测单元；局域网通讯和采集控制单元均设立在停靠站点处，且信息处理模块通过局域网通讯对采集控制单元下发指令，每个采集检测单元单独与预警模块通过云平台交互；

采集检测单元包括移动装置1，移动装置1内包含有控制器和驱动器，移动装置1为常规水上移动设备，例如水上无人船，且移动装置1中心开设有弧形槽11；弧形槽11内设置有检测平台2，检测平台2用于安装水库巡检和预警所需的设备，且弧形槽11内均匀套设有滚珠12；检测平台2底部为半球状，且检测平台2底部中心位置设有配重块21，且配重块21位于检测平台2底部最低位置；

检测平台2顶部边缘位置与移动装置1均匀连接有拉绳13，且拉绳13数量至少为四；拉绳13的长度大于检测平台2顶部边缘位置与移动装置1之间的间距，拉绳13不影响检测平台2在弧形槽11内运动的目的；

具体工作流程：在需要对检测平台2进行安装或者维修养护时，技术人员将拉绳13从检测平台2顶部边缘位置拆卸，即可将检测平台2从移动装置1中取出，更换新的检测平台2放置在弧形槽11内；由于检测平台2底部为半球状，且检测平台2底部中心位置设有配重块21，使得检测平台2在放入弧形槽11内后，接触滚珠12并受到滚珠12滚动影响在弧形槽11内进行翻转滑动，直至检测平台2保持竖直状态，实现检测平台2的自动调整姿态并保持竖直状态的效果，方便技术人员对检测平台2的装卸，缩短采集检测单元的维修与养护，保证采集检测单元在汛期不间断的巡检和预警，达到水库防汛抗旱应急管理系统及时作出预警和处理的目的；

若是在现场维修，不仅维修零件无法及时补充，而且耽误采集检测单元在汛期对水库的巡检和预警工作；更换后旧的检测平台2和带回工作室进行完善的维修，并留作备用检测平台2，以供下次维修养护使用，方便技术人员操作的同时，提高本发明的实用性；

现有技术中，为达到水库监测全覆盖的效果，普遍通过在水库两岸架设监测点，并且每个监测点需要进行铺设供电线路和调配日常养护人员，但受水库库容量的影响，其面积普遍较大，这就导致需要花费庞大的人力物力财力才能达到水库监测全覆盖的效果，并且所架设的监测点为固定形式，无法根据水库和堤坝的现场数据的需要进行灵活变动，影响检测效果，对水库汛期的预警和处理造成隐患；而本发明通过检测模块中的采集检测单元、云平台、局域网通讯、采集控制单元和停靠站点相互之间的配合，信息处理模块通过局域网对采集控制单元发送控制指令；采集控制单元规划巡检路线，并将路线数据通过云平台下发至采集检测单元；采集检测单元收到指令后从停靠站点出发，进行巡检水库水位数据和对水库与堤坝现场数据的预警，并将数据通过云平台反馈至采集控制单元；采集控制单元将现场数据发送至预警模块，预警模块立即通过数据库进行对比，判别是否需要进行预警；

其中采集检测单元通过移动装置1在水上进行大范围巡检，相比于架设监测点，其巡检灵活程度更高，并且通过搭建停靠站点即可使用采集检测单元，在同一水库的情况下，由于移动装置1的高度灵活性，使得本发明的采集检测单元巡检范围比常规监测点范围大，故而所搭建的停靠站点也会比监测点少，降低达到水库监测全覆盖的成本投入，进一步提高本发明的实用性；另外，本发明中是通过预警模块首先对现场数据进行判别，再将数据发送至信息处理模块或者水库中的工作总站点，提高水库堤坝现场数据的判别，从而提高预警响应效率，并且更好的完成水库防汛抗旱应急管理系统及时作出预警和处理的目的；

另外通过设置拉绳13，拉绳13在检测平台2剧烈晃动或倾斜时拉扯检测平台2，确保检测平台2不会因剧烈晃动或者上下起伏而脱离移动装置1，提高本发明的实用性。

实施例二：

在实施例一的基础上，如说明书附图中图1-图6所示，移动装置1内靠近拉绳13的位置安装有转轴14，且转轴14与移动装置1转动连接，拉绳13贯穿移动装置1顶部缠绕于转轴14上；移动装置1内滑动安装有电机15，电机15为常规微型驱动装置，且电机15的输出端与转轴14接触；移动装置1内安装有伸缩杆16，且伸缩杆16的工作端与电机15远离输出端的一侧连接，伸缩杆16为常规微型伸缩装置；检测平台2上安装有姿态调整装置22，且电机15和伸缩杆16均与姿态调整装置22连接；姿态调整装置22为常规水上交通工具常用平衡装置；转轴14、电机15和伸缩杆16的数量与拉绳13相同；

检测平台2顶部设有卡箍23，且卡箍23与弧形槽11顶部之间连接有挡水布24，拉绳13一端连接于卡箍23顶部；挡水布24覆盖检测平台2与弧形槽11之间的空隙；

具体工作流程：在水库中的水面翻涌幅度小时，移动装置1在水面移动过程中受到水面翻涌导致的倾斜晃动幅度小，检测平台2的半球状底部与弧形槽11内的滚珠12之间滑动，并通过配重块21重力影响的配合下，检测平台2的倾斜角度与移动装置1的倾斜角度相反，使得检测平台2保持竖直状态，例如，当移动装置1左倾时，检测平台2受配重块21的影响下与滚珠12滑动，检测平台2向右倾斜，实现检测平台2保持竖直状态的效果，提高检测平台2的稳定程度，使检测平台2中的设备能够稳定的进行工作，提高检测效果，进而使得采集检测单元的巡检和预警处理更加准确；

在水库中的水面翻涌幅度大时，姿态调整装置22感应到检测平台2倾斜幅度大，姿态调整装置22通过移动装置1内的控制器控制伸缩杆16伸出，伸缩杆16带动电机15的输出端向转轴14靠近并紧密接触；姿态调整装置22根据检测平台2的倾斜幅度，控制对应方向的电机15工作，电机15带动转轴14转动，将拉绳13收卷至转轴14上，使得转轴14通过拉绳13对检测平台2顶部边缘部位进行拉扯，检测平台2受到拉扯后以底部配重块21为中心进行倾斜，达到检测平台2在遇到水面翻涌幅度大的情况，保持竖直状态的目的，提高检测平台2的稳定程度；并且，在水面翻涌幅度减小时，移动装置1倾斜幅度小，使得检测平台2倾斜幅度减小至姿态调整装置22内技术人员设定数值，姿态调整装置22控制伸缩杆16带动电机15远离转轴14，此时的转轴14为自由转动状态，从而避免转轴14和拉绳13影响检测平台2进行小幅度自我平衡的效果；

通过设置卡箍23和挡水布24，在拆卸检测平台2时，将卡箍23解开，即可将卡箍23、挡水布24和拉绳13从检测平台2上拆下，对检测平台2进行快速拆装，方便技术人员操作，提高采集检测单元维护效率；并且，由于挡水布24对弧形槽11和检测平台2之间的遮挡作用，使得采集检测单元在遇到雨天时，对雨水进行阻挡，提高检测平台2的自我平衡流畅程度，保证采集检测单元巡检和预警工作高度准确，避免雨水落入弧形槽11内，对检测平台2底部或者滚珠12等零部件进行侵蚀，影响两者之间的滑动顺畅度，造成检测平台2自我平衡效果受到影响的情况出现。

实施例三：

在实施例二的基础上，如说明书附图中图4-图6所示，滚珠12与检测平台2底部均光滑处理，且滚珠12为聚四氟乙烯材质；

弧形槽11内均匀开设有滑槽3，且滑槽3内滑动连接有滑柱31；滑柱31远离滑槽3的一端套设有滚珠12，且滚珠12与滑柱31转动连接；滑柱31与滑槽3之间设有缓振气囊32，缓振气囊32一端与滑柱31连接，且另一端与滑槽3连接，缓振气囊32上开设有气孔33；缓振气囊32选用弹性气囊；

滑槽3内设置有弹簧34，且缓振气囊32套设于弹簧34内；弹簧34为耐疲劳金属材质，例如琴钢丝；

具体工作流程：通过对滚珠12与检测平台2底部均光滑处理，并且滚珠12为聚四氟乙烯材质，其具有低摩擦系数，并且因其摩擦系数相比绝大部分固体材料相对较低，成为各类零件之间无油润滑的优良材料，使得检测平台2底部与滚珠12之间发生滚动时产生的摩擦作用力降低，从而提高两者之间的滑动顺畅程度，提高检测平台2自我平衡效果，进而提高采集检测单元的巡检和预警准确程度；

移动装置1在水面移动过程中会产生上下起伏，若是检测平台2处于检测过程中，移动装置1的起伏带动检测平台2起伏和振动，容易对检测设备产生影响，甚至对水库和堤坝现场数据产生误差；因此本发明通过设置滑柱31，当检测平台2下压时，检测平台2底部通过挤压滚珠12带动滑柱31在滑槽3内滑动，滑柱31滑向滑槽3深处时，滑柱31对缓振气囊32进行挤压，缓振气囊32内的气体通过气孔33缓慢排出，缓振气囊32体积缓慢缩小，使得检测平台2缓慢下降，并且由于缓振气囊32位于滑柱31和滑槽3之间，使得滑柱31在滑槽3内的滑动长度减少，从而减少检测平台2下降幅度；当检测平台2上升时，检测平台2底部不再对滚珠12施压，滑柱31不再受到检测平台2的压力而使缓振气囊32进行弹性复位，滑柱31受到缓振气囊32的挤压逐渐滑出滑槽3，并且带动滚珠12进行上升，缩小滚珠12与检测平台2底部之间的间隙，为检测平台2上升后的下降做出减振准备工作；通过缓振气囊32和滑柱31之间的配合，对检测平台2进行减振的同时，减少检测平台2的升降幅度，提高检测平台2的稳定程度，进一步提高采集检测单元的巡检和预警准确程度；

缓振气囊32通过小孔径的气孔33才能实现缓慢排出内部空气的效果，因此在检测平台2上升时，缓振气囊32受气孔33的影响通过气孔33缓慢吸气，使得缓振气囊32缓慢推动滑柱31在滑槽3内滑动，不能及时缩短滚珠12与检测平台2之间的间距；故而通过设置弹簧34，在缓振气囊32挤压排气时，弹簧34受滑柱31挤压收缩蓄力，在缓振气囊32弹性复原吸气时，弹簧34蓄力释放进行伸展，并配合缓振气囊32的弹性复原，使得缓振气囊32通过气孔33的吸气量增加，缓振气囊32复原的速度加快，缓振气囊32和弹簧34推动滑柱31和滚珠12及时与检测平台2底部一同上升，缩短滚珠12与检测平台2底部之间的间距，及时为检测平台2上升后的下降做出减振准备工作，减少检测平台2的升降幅度，提高检测平台2的稳定程度，进一步提高采集检测单元的巡检和预警准确程度。

实施例四：

在实施例三的基础上，如说明书附图中图1-图4所示，移动装置1四周安装有环形的防撞气囊4，且防撞气囊4表面设有耐磨涂层，防撞气囊4可通过自身含有的气嘴进行充放气；

移动装置1上安装有太阳能板5，且太阳能板5与移动装置1中的蓄电池电性连接；

具体工作流程：通过设置环形的防撞气囊4，并且防撞气囊4表面设有耐磨涂层，当移动装置1需要移动至靠近堤坝或者停靠站点时，移动装置1可通过防撞气囊4与硬物体产生柔性接触，避免移动装置1遭受碰撞而影响检测平台2内的设备使用；并且由于设置防撞气囊4，防撞气囊4充气后可增加移动装置1在水中的浮力，提高移动装置1的载荷，使得移动装置1或者检测平台2可以携带更多的设备用于水库巡检和预警，从而提高本发明的实用性；另外，在无需采集检测单元工作时，技术人员可将防撞气囊4放气，缩小移动装置1的体积，方便携带；

进一步的，防撞气囊4充气后增加移动装置1与水面的接触面积，减小移动装置1受水面翻涌而产生倾斜的幅度，提高移动装置1的稳定程度，进而提高检测平台2的稳定程度；

通过设置太阳能板5，在移动装置1具有更多载荷的情况下加装太阳能板5，通过太阳能板5的光电转化工作，延长移动装置1单趟对水库巡检的路线，减少移动装置1回到停靠站点充电次数，增加采集检测单元对水库巡检和预警时间，使得水库防汛抗旱应急管理系统能够及时作出预警和处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。