韓佳蓉

【摘 要】堰塞湖是一種具有潛在危害的自然地質(zhì)現(xiàn)象，近年來由于堰塞湖治理不當(dāng)造成的地質(zhì)災(zāi)害仍較為頻繁。隨著計算機(jī)與通信技術(shù)的發(fā)展，云平臺技術(shù)被廣泛運(yùn)用于監(jiān)測各種資源狀況及生產(chǎn)過程。文章以云平臺為基礎(chǔ)，云控智能終端裝置為核心，介紹了一套由多個計算機(jī)終端控制的系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程自動控制或操作異地的單機(jī)設(shè)備與設(shè)備群，也可以由多部手機(jī)進(jìn)行操作控制，以便隨時隨地監(jiān)控堰塞湖的水位信息，通過云平臺隨時調(diào)取該地的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而更好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)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(yùn)用了云平臺技術(shù)，可以應(yīng)用于堰塞湖等水域的水位監(jiān)測，具有不錯的商業(yè)價值。

【關(guān)鍵詞】云平臺;水位監(jiān)測;壓力傳感器;云控智能終端裝置

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

目前，我國對云平臺監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的研究，其中有部分研究者對云平臺應(yīng)用于水利的方案進(jìn)行設(shè)計，以此拓寬了云平臺在工程中的應(yīng)用范圍，促進(jìn)其他工業(yè)過程相繼使用云平臺技術(shù)。同時，有研究人員將云平臺運(yùn)用于資源狀況的監(jiān)測，如對水資源及水底生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測。在我國也有企業(yè)設(shè)計了環(huán)境監(jiān)控云平臺系統(tǒng)及云平臺智能健康監(jiān)測系統(tǒng)，及時反饋實(shí)時監(jiān)測到的環(huán)境空氣質(zhì)量及用戶的身體狀況，保證居民的健康。

1 關(guān)于云平臺及系統(tǒng)的總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)建立與平臺互聯(lián)

基于云平臺技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，本項目將云平臺技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了云平臺水位監(jiān)測系統(tǒng)。項目利用了云平臺成熟的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計算能力及實(shí)時動態(tài)更新的云端數(shù)據(jù)分析算法，實(shí)時監(jiān)控通過壓力傳感器采集到的堰塞湖的水位數(shù)據(jù)信息。同時整個系統(tǒng)以云平臺為橋梁，云控智能終端裝置為核心，由多個計算機(jī)終端控制，可以遠(yuǎn)程自動控制或操作異地的單機(jī)設(shè)備與設(shè)備群，也可以由多部手機(jī)進(jìn)行操作控制，隨時隨地監(jiān)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(yù)測，以及預(yù)防相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害具有較大的意義。

本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)處理前端（即壓力傳感器、數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)站等）、云平臺數(shù)據(jù)分析存儲單元及客戶應(yīng)用終端3個部分組成，是應(yīng)用于堰塞湖水域的水位監(jiān)測系統(tǒng)，同時以此實(shí)現(xiàn)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進(jìn)行處理。之后將采集數(shù)據(jù)存儲在云平臺數(shù)據(jù)庫中，以此進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時利用云控智能終端裝置，由多個計算機(jī)終端控制，也可以由單機(jī)設(shè)備或者多部手機(jī)等進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)友好人機(jī)交互，可以保證隨時隨地監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)中，系統(tǒng)所獲取的水位數(shù)據(jù)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(yīng)關(guān)鍵位置上，水位高度不同在壓力傳感器的感應(yīng)面上產(chǎn)生的水壓也不同，因此壓力傳感器內(nèi)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(zhì)，以此產(chǎn)生不同的電信號輸出。

將壓力傳感器輸出電信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)化為水位信息傳送到主要的控制界面，實(shí)現(xiàn)云平臺和勘測裝置之間的互聯(lián)?？睖y裝置將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺服務(wù)器中，服務(wù)器通過云平臺將水位數(shù)據(jù)存放到云平臺數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)的發(fā)生確保提交數(shù)據(jù)的正確性。之后云平臺系統(tǒng)可以分析數(shù)據(jù)庫中存儲的水位信息，判斷水位是否異常。

1.3 云平臺系統(tǒng)技術(shù)支持

各種云平臺的出現(xiàn)是人們轉(zhuǎn)向云計算運(yùn)用的最重要環(huán)節(jié)。這種平臺允許開發(fā)者們或是將寫好的程序放在“云”里運(yùn)行，或是使用“云”里提供的服務(wù)，或二者皆是。在本項目所設(shè)計的云平臺監(jiān)測系統(tǒng)中，壓力傳感器所采集到的水位數(shù)據(jù)信息將被傳送到云平臺數(shù)據(jù)庫中，云平臺系統(tǒng)與勘察裝置互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)云存儲和云計算。

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)階段需要一套相應(yīng)的控制面板，其外圍電路圍繞系統(tǒng)監(jiān)測水位的功能，設(shè)計了不同的外設(shè)及接口電路。主控模塊通過串口UART、USB、藍(lán)牙等不同傳輸方式，與數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對實(shí)時測量的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，同時測量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(shè)相連，可以由多個計算機(jī)控制，讓用戶實(shí)時從云平臺獲取水位信息。

2 在實(shí)驗(yàn)室水平搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室中主要利用水位變化模擬箱及云控智能終端裝置進(jìn)行相關(guān)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M水箱和連接終端控制箱如圖1所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)柜如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生的不同電信號，并將模擬箱連上連接終端控制箱，以此實(shí)現(xiàn)勘察裝置與云平臺互聯(lián)，將壓力傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息傳送到云平臺數(shù)據(jù)庫中。在實(shí)驗(yàn)室可利用多臺計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行操作，利用云控智能終端裝置實(shí)時收集模擬箱中水位變化情況，并且可以通過云計算對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，進(jìn)而對水位變化是否正常做出預(yù)判。

3 結(jié)語

利用云平臺處理堰塞湖水位問題整體優(yōu)點(diǎn)在于利用云平臺處理信息實(shí)時性較好，同一時間可通過處理大量數(shù)據(jù)進(jìn)行水位監(jiān)測和預(yù)警，若遇到極端天氣或自然災(zāi)害可通過遠(yuǎn)程操作控制，大大提高了安全性。此外，整套系統(tǒng)還有造價和維護(hù)成本較低、操作難度較低等優(yōu)勢。

參 考 文 獻(xiàn)

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

[2]佚名.環(huán)境監(jiān)測云平臺系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用[J].山東科學(xué)，2017，30（6）：99-104.[責(zé)任編輯：陳澤琦]