基于彩信圖片信息傳輸技術(shù)的黃河冰情檢測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究.pdf

1、本課題是在山西省回國留學(xué)人員科研資助項目“高寒區(qū)冰水情檢測方法研究及其在萬家寨水電大壩冰情監(jiān)測中的應(yīng)用（項目編號:2012-045）”、水利部黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院技術(shù)開發(fā)項目“黃河冰情自動監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)與現(xiàn)場試驗”、以及水利部2012年公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目“黃河冰情自動監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)與現(xiàn)場試驗（項目編號:201201080）”資助下進(jìn)行的一項技術(shù)應(yīng)用研究。
　　 由于特殊的地理環(huán)境影響，冰凌災(zāi)害目前已成為威脅黃河中

2、上游地區(qū)人民生命與財產(chǎn)安全最主要的自然災(zāi)害，采用現(xiàn)代化的科技手段建設(shè)有效的黃河冰凌災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)是我國防汛減災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)的一項迫切任務(wù)。
　　 雖然國家水利部水文司已于1994年1月1日公布了關(guān)于“河流冰情觀測規(guī)范”(SL59-93)的中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于黃河特殊的地理環(huán)境，使得目前對黃河河道進(jìn)行實時冰情檢測仍然十分困難。為了能夠?qū)S河的冰情進(jìn)行檢測以對冰凌災(zāi)害進(jìn)行預(yù)報，改善黃河冰情檢測治理的落后局面，本論文提出采用GP

3、RS移動通信技術(shù)，在黃河冰凌汛期遠(yuǎn)程獲取河道現(xiàn)場實時冰凌圖像信息，利用單片機(jī)技術(shù)、帶彩信協(xié)議GPRS無線通信模塊、圖像捕獲和圖像壓縮編碼功能模塊，用單片機(jī)根據(jù)控制串口攝像頭圖像采集和壓縮處理，采集圖像以彩信的形式發(fā)送至管理人員的手機(jī)，實現(xiàn)對冰層厚度、冰凌圖像的無線遠(yuǎn)程監(jiān)測從而為防凌決策部門提供參考依據(jù)，這將對維持人民正常生活秩序以及國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展提供保障，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。
　　 為實現(xiàn)上述監(jiān)測技術(shù)，本文從以下四個方

4、面進(jìn)行了實驗研究:
　　 1.查閱大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，了解掌握了國內(nèi)外冰情監(jiān)測的技術(shù)方法，在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用基于空氣、冰與水的物理特性差異的冰情監(jiān)測技術(shù)，從而實現(xiàn)對冰層厚度、冰下水位等的測量，并在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加了圖像監(jiān)測以及溫度感應(yīng)監(jiān)測等功能模塊，從而使河道冰情監(jiān)測更加立體化。
　　 2.對本論文中圖像監(jiān)測部分所涉及的兩個關(guān)鍵技術(shù)，GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和彩信傳輸技術(shù)進(jìn)行了理論研究。在了解GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包

5、括它的概念及特點、網(wǎng)絡(luò)組成、工作原理和在各類行業(yè)中的應(yīng)用情況，以及彩信傳輸技術(shù)，包括彩信傳輸?shù)母拍?、WAP技術(shù)協(xié)議、彩信技術(shù)原理及實現(xiàn)方式以及與SMS和EMS的區(qū)別等情況之后，確定了彩信圖像監(jiān)測的可行性和實施方案。
　　 3.選用廣州譜泰公司GPRS模塊PTC01進(jìn)行的彩信圖像傳輸實驗。
　　 4.考慮到黃河萬家寨水利大壩周圍的現(xiàn)場情況，為保證監(jiān)測系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，設(shè)計了專用的太陽能供電系統(tǒng)，并且改進(jìn)了冰情監(jiān)測傳感器的