利用云平臺進行堰塞湖水位監測

韓佳蓉

【摘 要】堰塞湖是一種具有潛在危害的自然地質現象，近年來由于堰塞湖治理不當造成的地質災害仍較為頻繁。隨著計算機與通信技術的發展，云平臺技術被廣泛運用于監測各種資源狀況及生產過程。文章以云平臺為基礎，云控智能終端裝置為核心，介紹了一套由多個計算機終端控制的系統，可以遠程自動控制或操作異地的單機設備與設備群，也可以由多部手機進行操作控制，以便隨時隨地監控堰塞湖的水位信息，通過云平臺隨時調取該地的監測數據，從而更好地實現監測目的。終端裝置提供多功能儀表、控制部件、控制器、軟件平臺等資源。這個項目較為新穎地運用了云平臺技術，可以應用于堰塞湖等水域的水位監測，具有不錯的商業價值。

【關鍵詞】云平臺;水位監測;壓力傳感器;云控智能終端裝置

【中圖分類號】P641.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）07-0153-02

目前，我國對云平臺監控系統進行了多方面的研究，其中有部分研究者對云平臺應用于水利的方案進行設計，以此拓寬了云平臺在工程中的應用范圍，促進其他工業過程相繼使用云平臺技術。同時，有研究人員將云平臺運用于資源狀況的監測，如對水資源及水底生態環境的監測。在我國也有企業設計了環境監控云平臺系統及云平臺智能健康監測系統，及時反饋實時監測到的環境空氣質量及用戶的身體狀況，保證居民的健康。

1 關于云平臺及系統的總體設計

1.1 系統建立與平臺互聯

基于云平臺技術的發展應用，本項目將云平臺技術與傳感器技術相結合，構建了云平臺水位監測系統。項目利用了云平臺成熟的數據傳輸技術、強大的數據計算能力及實時動態更新的云端數據分析算法，實時監控通過壓力傳感器采集到的堰塞湖的水位數據信息。同時整個系統以云平臺為橋梁，云控智能終端裝置為核心，由多個計算機終端控制，可以遠程自動控制或操作異地的單機設備與設備群，也可以由多部手機進行操作控制，隨時隨地監控堰塞湖的水位信息，并將其記錄保存。這對堰塞湖水域的水位情況預測，以及預防相關地質災害具有較大的意義。

本系統主要由數據處理前端（即壓力傳感器、數據處理中轉站等）、云平臺數據分析存儲單元及客戶應用終端3個部分組成，是應用于堰塞湖水域的水位監測系統，同時以此實現相關地質災害預防。數據處理前端利用壓力傳感器采集堰塞湖水位信息，并對采集數據進行處理。之后將采集數據存儲在云平臺數據庫中，以此進行數據分析。同時利用云控智能終端裝置，由多個計算機終端控制，也可以由單機設備或者多部手機等進行操作，實現友好人機交互，可以保證隨時隨地監測到水位變化情況。

1.2 壓力傳感器檢測水位信號

在云平臺監測系統中，系統所獲取的水位數據信息是通過壓力傳感器采集。主要操作方式便是將多個壓力傳感器安裝在堰塞湖的相應關鍵位置上，水位高度不同在壓力傳感器的感應面上產生的水壓也不同，因此壓力傳感器內部的壓電材料會隨著水位的不同而在傳感器電路中具有不同的性質，以此產生不同的電信號輸出。

將壓力傳感器輸出電信號數據進行采集，轉化為水位信息傳送到主要的控制界面，實現云平臺和勘測裝置之間的互聯。勘測裝置將采集到的數據發送到云平臺服務器中，服務器通過云平臺將水位數據存放到云平臺數據庫中，通過數據的發生確保提交數據的正確性。之后云平臺系統可以分析數據庫中存儲的水位信息，判斷水位是否異常。

1.3 云平臺系統技術支持

各種云平臺的出現是人們轉向云計算運用的最重要環節。這種平臺允許開發者們或是將寫好的程序放在“云”里運行，或是使用“云”里提供的服務，或二者皆是。在本項目所設計的云平臺監測系統中，壓力傳感器所采集到的水位數據信息將被傳送到云平臺數據庫中，云平臺系統與勘察裝置互聯，可以實現數據云存儲和云計算。

實驗室實驗階段需要一套相應的控制面板，其外圍電路圍繞系統監測水位的功能，設計了不同的外設及接口電路。主控模塊通過串口UART、USB、藍牙等不同傳輸方式，與數據采集終端進行交互，實現對實時測量的水位數據進行接收，同時測量數據通過網絡實時上傳至云平臺。主控模塊又通過輸入/輸出接口與觸摸屏等外設相連，可以由多個計算機控制，讓用戶實時從云平臺獲取水位信息。

2 在實驗室水平搭建系統實驗

實驗室中主要利用水位變化模擬箱及云控智能終端裝置進行相關的驗證實驗。實驗模擬水箱和連接終端控制箱如圖1所示，實驗系統柜如圖2所示。

實驗中通過改變模擬箱中水位，來模擬堰塞湖中水位變化。以此獲取不同水位下壓力傳感器所產生的不同電信號，并將模擬箱連上連接終端控制箱，以此實現勘察裝置與云平臺互聯，將壓力傳感器收集到的數據信息傳送到云平臺數據庫中。在實驗室可利用多臺計算機對系統進行操作，利用云控智能終端裝置實時收集模擬箱中水位變化情況，并且可以通過云計算對數據進行處理與分析，進而對水位變化是否正常做出預判。

3 結語

利用云平臺處理堰塞湖水位問題整體優點在于利用云平臺處理信息實時性較好，同一時間可通過處理大量數據進行水位監測和預警，若遇到極端天氣或自然災害可通過遠程操作控制，大大提高了安全性。此外，整套系統還有造價和維護成本較低、操作難度較低等優勢。

參 考 文 獻

[1]林林.水利云平臺若干技術問題研究[D].北京：中國水利水電科學研究院，2016.

[2]佚名.環境監測云平臺系統解決方案[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/fefd7025770bf78a642954b2.html，2016-06-20.

[3]喬英霞，高天雷，劉照陽，等.基于云平臺的智能健康監測系統及應用[J].山東科學，2017，30（6）：99-104.[責任編輯：陳澤琦]