基于GPRS的黄河冰凌图像远程测报系统设计

基于当前成熟的移动网络覆盖技术,设计了一种新型的冰凌图像远程测报系统.系统利用监控类摄像头获取河道现场冰凌图像,通过移动GPRS网络实时传送到监控中心,实现对黄河冰凌的实时远程监测预报.通过特定的图像处理方法与软件,冰凌图像测报系统不仅可以在线实时浏览黄河河道现场的实时图像,还能获得被监测河道河面的瞬时冰凌分布密度和流速等重要参数,从而为凌汛预警和防凌决策部门提供第一手河道现场资料.     

基于Zigbee与GPRS网络数据传输技术的黄河河道断面冰水情多点自动监测系统设计与应用

基于空气、冰与水物理特性差异的冰情检测方法是一种可以实现对检测点垂直柱面冰层内部物理状态连续在线检测的新型冰情检测方法.方法由于受测试点的局限,仅仅实现了对河道断面的单点取样数据采集,无法掌握河道断面整体冰生消变化的过程,在工程应用中受到限制.结合黄河冬季冰情现场实验的需求,在原有基于空气、冰与水物理特性差异的冰情检测系统基础上,融合了Zigbee和GPRS网络数据传输技术设计了一套黄河河道断面冰水情多点自动监测试验系统.现场试验结果表明,系统实现了对河道断面多点数据的连续实时采集和传输,可以满足工程中对河道断面多点实时监测的需求.     

基于ZigBee技术的黄河河道冰情多点监测系统设计

针对黄河河道冰情的多点监测问题,提出了一种基于ZigBee技术的河道冰层厚度多点监测系统的设计方案,简要介绍了ZigBee技术的主要特点,冰层厚度传感器结构与检测原理,提出了基于ZigBee的黄河河道冰情多点监测系统结构,讨论了监测系统硬件与软件的设计思路,利用系统可以实现黄河河道局部区域内多点冰情远程无人连续自动监测.     

基于3G网络的河道冰凌图像遥测系统设计与冰凌密度分析

设计了一种适用于野外无供电条件下的河道冰凌图像远程遥测系统,介绍了系统的整体结构、运行模式和关键电路的构成以及图像处理模块的选型.设计系统可以通过3G无线网络将上位微机图像监测控制命令传送到河道现场,可以实时控制现场控制摄像头的旋转角度、方向及焦距,实现对被监测河道区域冰凌图像的多视角实时在线监测;系统上位微机管理软件对接收到的冰凌图像信号经过动态阈值分割算法处理,可获得观测区域河道水面冰凌密度数值.     

电阻电路分析方法在冰水情自动监测中的应用

电阻元件特性和包含电阻元件的电路分析是电路理论中最基本的分析内容和电路分析方法之一.根据冰水情工程检测中的客观环境条件,利用空气、冰与水的等效电阻随温度变化所具有的数值差异这一特点,将电路理论中电阻电路分析方法应用于冰水情工程检测中,提出了将检测环境分层处理的思路,应用线性电路理论中电阻分压的原理,通过对各分层介质等效电阻的检测、计算,反推出被检测介质的物理形态,进而实现对冰层内部物理状态、冰层厚度与冰下水位连续监测的目的.基于这一新的检测原理,作者研制成功新型R-T(电阻-温度梯度)冰水情自动检测传感器及其检测系统,并在南极海冰观测、黄河中上游河道冰水情定点连续监测、高寒地区河道与水电大坝冰情预警与水文信息自动测报等多个重大工程领域获得应用,为解决南极科学考察、黄河冰凌灾害预报、高寒地区河道、水电大坝、湖泊等领域冰情自动监测难题提供了一种新的检测方法与实现途径.     

基于被测介质物理特性差异的冰情检测方法及其在黑龙江漠河河道的应用

基于被测介质物理特性差异的冰情检测方法是由太原理工大学冰情检测课题组于2004年提出的一种新的冰情检测方法,对方法的基本原理进行了介绍并与传统的冰情预测方法进行了比较.论文介绍了新的冰情检测方法在黑龙江漠河河道段冰雪情现场试验的情况,试验结果表明,基于被测介质物理特性差异的冰情检测方法可以实现对冰层内部物理参数(如等效电阻,温度梯度分布等)连续观测,根据2015年测得的数据首次提出"预开河特征现象",从而可以为内陆河道封冻期冰情变化实时监控、开河前冰凌灾害的实时预报提供一种可行的工程检测方法.     

基于LTE网络架构的冰水情自动监测系统

冰水情信息监测是水情灾害监控信息的基础,是预报、防汛抗旱决策的重要依据.在冰水情灾害监测工作中,利用数据采集、远程监控实现对当前信息进行实时分析、报警十分重要.利用2G、3G技术的监控系统存在带宽资源不足、传输速率不够等问题,已不能满足当前发展的需求.随着通信技术的变革,LTE(Long Term Evolution-长期演进技术)网络已完成大规模商用部署,将LTE系统应用于冰水情灾害监测工作中,开发基于LTE系统的监测装置,实现监测数据、图像、视频通过LTE网络向客户端的实时传输,利用LTE系统大带宽高传输速率的优势,能够解决2G、3G监控系统资源不足的问题,更好的完成冰水情信息的远程实时监控.     

基于亮度均衡化的图像阈值分割技术在黄河冰凌监测中的应用

一种基于亮度均衡化的图像阈值分割算法被提出.该算法将冰凌图像亮度数据均衡化,以类间方差最大为标准,求得最佳阈值,并将冰凌图像转化为二值图像,通过冰凌像素统计,最终确定冰凌密度.该算法被应用于黄河河道冰凌图像密度的计算中,取得较好的效果.     

基于LabVIEW的冰情远程监测数据处理系统的设计与实现

针对自然条件恶劣的野外河道环境下冰情监测系统对采集数据连续性和设备实时控制的需求,基于TCP/IP技术和LabVIEW软件工具设计并研制了冰情远程监测数据处理系统.安装有冰情远程自动监测系统软件的监测中心上位机作为TCP服务器,实现了对远程数据的接收和对远程传感器的控制,利用LabVIEW的编程语言实现了对远程数据的处理,利用LabSQL工具包和Access数据库可以实现对冰情远程数据及后期处理结果的自动存储,并具有历史数据的查询功能,由于系统操作简便,可以大大降低操作人员的工作量.     

基于ANDROID的LTE冰水情自动监测客户端设计

在冰水情信息监测工作中,数据实时远程传送和现场远程实时监控、告警是能否准确实现预测、报警的关键因素.随着通信技术的发展,LTE(第四代移动通信技术)系统已大规模商用,在基于LTE网络架构的冰水情灾害自动监测设备中,利用大带宽高传输速率的优势,视频、图像数据的实时传送成为现实.在应用中,远程智能手机客户端的开发成为一个重要问题.基于Android(安卓手机操作系统)系统的LTE冰水情自动监测客户端具备较强的稳定性、可靠性、可移植性,能够在很好的在满足用户移动性的同时,实现远程监控、告警功能.能够为LTE冰水情灾害自动监测设备远程用户端提供一个有效的解决方案.     

“最小二乘法变点冰水情数据处理算法”的研究与应用

将非线性统计学中的变点分析方法应用于基于空气、冰与水的物理特性差异实现冰水情自动检测过程的现场数据处理中,提出了利用被测物质物理参数的动态变点替代经验阈值来确定空气、冰与水界面位置的"最小二乘法变点冰水情数据处理算法",较好地解决了原始采样数据中奇异值引起误判的工程难题,提高了冰情数据分析的准确度.利用该算法对黄河河道现场冰水情采集数据进行分析,得到了较准确的结果,实现了对冰层生消全过程的自动监测.     

黄河万家寨水利枢纽水库冰情定点连续自动监测系统的设计与应用

基于空气、冰与水的物理特性差异实现对冰水情连续自动检测的原理,作者设计、研制了适应高寒地区水电大坝冰情定点连续监测的冰水情自动检测传感器与信号采集系统,通过在黄河万家寨水利枢纽水库现场对冰情近4个月的冬季连续试验,获取了水库冰层内部系统的冰水情数据,采集数据客观反映了水库库区监测点冰层生消变化的规律,为确保引黄入晋工程的安全运行,也为高寒地区河道与水电大坝的冰情预警提供了一种可行的检测方法与设备.     

黄河河道冰水情定点连续自动检测及数据分析

根据黄河中上游流域冰水情监测以及预防凌汛灾害的需求,设计了一种适合黄河河道的冰水情自动测报系统.该系统由基于空气、冰与水电阻特性差异的冰层厚度传感器、DS18B20的温度梯度传感器以及智能处理仪构成.采用该系统在内蒙托克托县黄河河道进行了黄河封冻期河道冰层厚度连续监测试验,获取了大量的现场实测数据,对采样数据进行分析,提出了判别冰层厚度的平均滤波算法,实现了对冰层生消变化全过程的自动监测.     

基于DS18B20的冰层温度梯度-厚度传感器的设计

根据高寒地区河流结冰时,河道冰情监测点垂直柱面内空气、冰与水三种介质所表现出的不同温度特性,设计了基于DS18820温度传感器的高显示分辨率冰层温度梯度一厚度自动化检测传感器,传感器内部采用单总线结构,通过MSP430单片机的控制实现了温度梯度各监测点的数字化数据采集,使传感器具有结构简单、功耗低、抗干扰能力强等优点.将新型传感器安装在内蒙古三湖口黄河河道并进行了连续两个月的现场冰情数据采集试验,传感器获得了黄河河道监测点系统的温度梯度数据.通过对采集获得的冰层温度梯度数据的进一步分析,可以全面掌握河道冰层变化的状况,实验结果表明这一新的冰层温度梯度一厚度传感器是一种更加适应于工程应用的冰情检测设备.     

南极中山站周边水环境冰情监测系统的设计与研究

系统实现对南极中山站周边冰、水环境的长期连续实时监测,可以为分析南极环境变化是否对全球气候异常变化造成影响提供最基本的科学数据.利用空气,冰与水介质的电导率不同的原理用微控制器控制冰情检测传感器来实现冰水环境的自动化监测,设计了可以实现冰厚度、水深度、温度的定点连续冰情监测系统,监测数据可以存储在系统内嵌的SD存储卡中,方便观测人员进行调用.通过卫星实现数据无线传输.     

电容感应式冰厚监测系统在南极海冰监测中的应用

为了实现对南极的实时自动化监测,设计并研制了电容式冰厚监测系统,系统于2012年3月至8月对南极中山站附近的近岸海冰进行了连续6个月的厚度自动化监测,通过对监测数据的对比分析,得到了监测系统的准确度与相对偏差.结果证明系统用于高精度定点监测海冰厚度是可行的,并对系统监测南极海冰的不足与今后改进研究的内容进行了讨论.