Устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах Российский патент 2022 года по МПК G08B21/10 G08B25/14 G01F23/00 

Изобретение относится к специализированным системам информации в области гидрогеологии и предназначено для оперативного информационного обеспечения процессов мониторинга экологических рисков, и принятия управленческих решений по сохранению стабильности.

Известна система мониторинга наводнений и датчик уровня воды, включающая блок управления, к сигнальным входам которого подключены датчики: уровня воды, несанкционированного доступа, температуры воды и воздуха, пультом централизованного наблюдения, снабженного блокомкоммуникаций, а блок управления снабжен устройством приема-передачи (Патент RU №115930, МПК⁸ G01W 1/00; G01F 23/62, опубл. 10.05.2012 г.).

Недостатками данной системы являются сложная структура, высокая себестоимость, отсутствие контроля для анализа чрезвычайной ситуации и опасности наступающего паводка или наводнения.

Известна геоинформационная система мониторинга экологических рисков, содержащая центр пользователей, базу метаданных и геопространственных данных, средства отображения и документирования, системное и прикладное программное обеспечение, и центр локального мониторинга, которые объединены в единый центр мониторинга геоинформационной системы экологических рисков, причем центр локального мониторинга соединен с центром пользователей, а геоинформационная система оснащена множеством локальных систем мониторинга экологических рисков, которые соединены каналами связи с центром локального мониторинга через сервер архива базы данных (Патент на полезную модель RU №87280, МПК⁸ G06F 17/30, опубл. 27.09.2009 г.).

Недостатками системы являются отсутствие контроля и анализа изменений уровня воды в открытых водоемах, что приводит к невозможности его использования для оперативного реагирования на наличие опасности паводков и наводнений.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах, содержащее центр пользователей, базу метаданных и геопространственных данных, средства отображения и документирования, связанные с центром локального мониторинга, которые объединены в единый центр мониторинга геоинформационной системы экологических рисков, центр пользователей предназначен для подачи запросов в центр мониторинга геоинформационной системы Экологических рисков, а также получения результатов отцентра локального мониторинга для передачи полученных данных в блок принятия решений по ЧС, согласно изобретению, сервер архива базы данных локальных систем мониторинга выполнен с возможностью в зависимости от запроса, поступающего в центр мониторинга, подключать соответствующую локальную систему мониторинга экологических к интересуемым пользователей участкам контроля, таким образом, чтобы датчики контроля в открытых водоемах выдавали на сервер требуемую информацию по паводковой обстановке, блок ранжирования выполнен с возможностью при поступлении от датчиков контроля уровня воды сигнала о поднятии уровня воды извещать центр локального мониторинга через сервер архива базы данных при этом блок принятия решений при ЧС связан с единым центром локального мониторинга и центром пользователей и предназначен при получении данных по паводковой ситуации, вырабатывать управляющее решение по контролю за гидроэнергетическими ресурсами либо принятию решения по эвакуации (Патент RU №2710898, МПК⁸ G06F 9/00; G00B 21/00, опубл. 30.11.2018 г.).

Недостатками данной системы является невозможность автоматического контроля, анализа уровня воды, своевременное оповещение аварийных служб, длительное время реагирования на паводковую опасность в связи с отсутствием прогнозируемого уровня воды.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства путем создания автоматического контроля анализа уровня воды и своевременного оповещение аварийных служб, сокращения времени реагирования на наличие паводковой опасности путем прогнозирования уровня воды в открытом водоеме.

Поставленные задачи достигаются тем, что в устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах, содержащем последовательно соединенные центр пользователей, блок принятия решений при ЧС, центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков, включающий базу геоданных и базу метаданных, средства отображения и документирования, центр локального мониторинга, прикладное программное обеспечение, системное программное обеспечение, сервер архива базы данных локальных систем мониторинга, блоки локальных систем мониторинга экологических рисков, блоки ранжирования, каналы связи, датчики уровня воды дополнительно введены переключатели, сумматоры, блоки прогноза, датчики температуры воды и датчики температуры воздуха, причем переключатели соединены с блоком ранжирования посредством прямых и обратных каналов связи, выходы сумматоров и выходы датчиков уровня воды соединены с переключателями и соединены между собой, блоки прогноза соединены с выходами и входами датчиков температуры воды и датчиков температуры воздуха и блоки прогноза соединены с сумматорами посредством прямых и обратных каналов связи.

На Фиг. представлена схема предложенного устройства для контроля уровня воды в открытых водоемах.

Устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах содержит центр пользователей 1, блок принятия решений при ЧС 13, центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков 7, включающий базу геоданных и базу метаданных 2, средства отображения и документирования 3, центр локального мониторинга 4, прикладное программное обеспечение 5, системное программное обеспечение 6, сервер архива базы данных локальных систем мониторинга 10, причем передачу сигнала осуществляют по прямым и обратным каналам связи 9, блоки локальных систем мониторинга экологических рисков 8, блоки ранжирования 11, датчики уровня воды 18, переключатели 12, сумматоры 14, блоки прогноза 15, датчики температуры воды 16 и датчики температуры воздуха 17.

Причем выход и вход центра пользователей 1 соединен с выходом и входом блока принятия решений при ЧС 13, выход и вход которого соединен с выходом и входом центра мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков 7, выход и вход которого соединен с выходом и входом сервера архива базы данных локальных систем мониторинга 10, выходы и входы которого в свою очередь соединяются с выходами и входами блоков локальных систем мониторинга экологических рисков 8. Количество блоков локальных систем мониторинга экологических рисков 8 зависит от планируемого количества постов мониторинга. Далее выходы и входы блоков локальных систем мониторинга экологических рисков 8 соединены с выходами и входами блоков ранжирования 11, выходы и входы которых соединены с выходами и входами переключателей 12. Передача сигнала осуществляется посредством прямых и обратных каналов связи 9.

Входы переключателей 12 соединены с выходами сумматоров 14 и выходами датчиков уровня воды 18, причем их выходы и входы соединены между собой.

Входы и выходы сумматоров 14 соединены с выходами и входами блоков прогноза 15, выходы и входы которых в свою очередь параллельно соединены с выходами и входами датчиков температуры воды 16 и датчиков температуры воздуха 17.

Данное устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах позволит прогнозировать изменение уровня воды за счет данных температуры воды и данных температуры воздуха, сократить время реагирования на наличие паводковой опасности за счет автоматического контроля, анализа уровня воды в водоеме и своевременно оповестить аварийные службы, сохранять и анализировать базу данных по паводкам и наводнениям на сервере архива, моделировать и прогнозировать возможные последствия паводков и наводнений и определять их стабильность.

Устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах работает следующим образом.

От центра пользователей 1, который может быть выполнен, например, в виде компьютера, запрос поступает в центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков 7, включающий базу геоданных и базу метаданных 2, средства отображения и документирования 3, центр локального мониторинга 4, прикладное программное обеспечение 5, системное программное обеспечение 6 через каналы связи 9, например, оптиковолоконная связь, интернет или радиосвязь. Центр локального мониторинга 4, который может быть выполнен в виде стационарного компьютера или ноутбука подключает базу метаданных и геопространственных данных 2, выполненных в виде цифровых карт с указанием, характеристик и адресов специализированных данных. Далее через сервер архива базы данных локальных систем мониторинга 10, в зависимости от запроса потребителя, подключают локальные системы мониторинга экологических рисков 8, либо все сразу, либо только на интересующих потребителя участках, которые с помощью переключателя 12, подключенного к датчикам контроля уровня воды в открытых водоемах 18 и сумматора 14, соединенного с блоком прогноза 15, подключенного к датчику температуры воды 16 и датчику температуры воздуха 17, выдают на сервер архива базы данных локальных систем мониторинга 10 требуемую информацию по паводковой обстановке, которая далее поступает в центр локального мониторинга 4, где обрабатывают и анализируют полученные данные. Затем центр локального мониторинга 4 подключает средства отображения и документирования 3, выполненные в виде, например, принтеров, дисплеев, записывающих или запоминающих устройств, и, отправляет полученные результаты в центр пользователей 1, который оперативно передает полученные данные в блок принятия решений при ЧС 13 и анализирует сложившуюся обстановку и, в зависимости от величины угрозы наступления паводка или наводнения, вырабатывает управленческие решения по контролю за гидроэнергетическими ресурсами (сброс лишней воды из водохранилища), эвакуации населения из населенных пунктов и т.п. При поступлении от датчиков контроля уровня воды в открытых водоемах 12 сигнала о поднятии уровня воды, блок ранжирования 11 в зависимости от характеристик поступившего сигнала либо бездействует, либо извещает центр локального мониторинга 4.

Локальные системы мониторинга экологических рисков 8 устанавливают, например, в местах, где расположены отметки верхнего и нижнего уровня воды в открытых водоемах (например, отметки верхнего и нижнего бассейна гидроэлектростанции), населенных пунктах, подверженных затоплению и с высокой паводковой опасностью. В этом случае центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков 7 позволит оперативно извещать аварийные службы, оперативный персонал гидроэлектростанции, население о надвигающихся паводках и наводнениях и времени их появления.

Использование устройства для контроля уровня воды в открытых водоемах позволит, расширить технологические возможности, путем обеспечения прогнозирования уровня воды в зависимости от температуры воды и температуры воздуха, повысить оперативность принятия решений контролирующих органов, учитывать гидрогеологический фактор при проведении исследований экологических рисков, а также своевременно определять наличие паводковой опасности и оповещать аварийные службы, а также сохранять и анализировать базу данных по паводкам и наводнениям на сервере архива, моделировать и прогнозировать возможные последствия паводков и наводнений в экологических системах и определять их стабильность.

Изобретение относится к системам информации в области гидрогеологии и предназначено для оперативного информационного обеспечения процессов мониторинга экологических рисков и гидропрогнозирования. Технический результат - расширение технологических возможностей устройства путем создания автоматического контроля анализа уровня воды и своевременного оповещения аварийных служб, сокращения времени реагирования на наличие паводковой опасности путем прогнозирования уровня воды в открытом водоеме. Устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах содержит последовательно соединенные центр пользователей, блок принятия решений при ЧС, центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков, включающий базу геоданных и базу метаданных, средства отображения и документирования, центр локального мониторинга, сервер архива базы данных локальных систем мониторинга, блоки локальных систем мониторинга экологических рисков, блоки ранжирования, каналы связи, датчики контроля уровня воды, переключатели, сумматоры, блоки прогноза, датчики температуры воды и датчики температуры воздуха. 1 ил.

Устройство для контроля уровня воды в открытых водоемах, содержащее центр пользователей, блок принятия решений при ЧС, центр мониторинга геоинформационной системы мониторинга экологических рисков, включающий базу геоданных и базу метаданных, средства отображения и документирования, центр локального мониторинга, прикладное программное обеспечение, системное программное обеспечение, сервер архива базы данных локальных систем мониторинга, блоки локальных систем мониторинга экологических рисков, блоки ранжирования, каналы связи, датчики контроля уровня воды, отличающееся тем, что в него введены переключатели, сумматоры, блоки прогноза, датчики температуры воды и датчики температуры воздуха, причем переключатели соединены с блоком ранжирования посредством прямых и обратных каналов связи, выходы сумматоров и выходы датчиков контроля уровня воды соединены с переключателями и соединены между собой, блоки прогноза соединены с выходами и входами датчиков температуры воды и датчиков температуры воздуха и блоки прогноза соединены с сумматорами посредством прямых и обратных каналов связи.