专利名称：根据水位变化自动更新航道图的方法
技术领域：
本发明涉及河流航道图，特别是通过河水水位自动检测、发送、接收并根据接收到的水位信息自动更新电子航道图的方法。
背景技术：
近年来，GPS导航技术在汽车上的应用越来越广泛，安装的车辆也越来越多，导航的精确程度也越来越高。然而，这项技术在内河船舶上的应用却收到了很大的限制。主要原因是内河的水位随季节变化很大，丰水期与枯水期水深相差很大，特别是在库区和上游河流。公路的可行驶面是不变的，而河水的可行驶面是随着水位的变化而变化的，因此如果船载GPS 导航的航道图不能随着水位的变化而变化，就会使船舶的航行不安全，导航失去意义。现有一些船舶导航系统针对这个问题，基本采用的方法是水位变化后就让船舶重新下载新的航道图。这种方法有两个弊端一是航道图不能及时反映水位的变化；二是下载过程麻烦，增加了船员的工作负�：屯ㄑ妒褂梅选Ｎ讼虼暗己缴璞柑峁┳既返牡缱雍降劳迹笆狈从澈恿魉磺榭觯即鞍踩叫校匦虢饩龅缱雍降劳妓孀潘槐浠远浠奈侍�。
发明内容
本发明的目的是利用水位�？丶觳庾爸玫氖堇醋远率屎系鼻八坏牡缱雍降劳迹即鞍踩叫�。本发明的技术解决方案是这样实现的
在河段上安装多个水位�？丶觳庾爸茫灰？丶觳庾爸貌杉淮衅魇莺虶PS 位置数据，并进行分析、保存；水位�？丶觳庾爸猛ü鼼PRS�？椴捎梦尴吡臃绞接牍芾碇行募扑慊樱渌皇莺虶PS数据到管理中心计算机，并接收和执行管理中心计算机下传的指令；管理中心计算机安装数据接收配套软件，实时接收水位遥控检测装置上传的信息，把信息保存在数据库中，并定期把水位信息向各个终端计算机发布；终端计算机安装地图处理配套软件，接收水位数据并对数据进行分析和处理，根据处理结果自动修改船舶导航电子航道图中水深点数据值和相关图层的颜色，并刷新电子航道图显示。以上所述的带GPS定位的水位�？丶觳庾爸茫ㄇ度胧娇刂浦行�、水位检测传感器、GPS定位�？�、GPRS无线通信�？楹凸ぷ鞯缭茨？椋渲性谇度胧娇刂浦行牡目刂瓢迳仙栌辛礁鯮S232串口、直流电源接口、传感器接口 ；工作电源通过直流电源接口与嵌入式控制中心连接，GPS�？橥ü齊S232串口与嵌入式控制中心连接，GPRS�？橥ü齊S232串口与嵌入式控制中心连接，水位监测传感器通过传感器接口与嵌入式控制中心连接，嵌入式控制中心还设有复位电路和供电电源。嵌入式控制中心可以是单片机，或者是微处理器。管理中心计算机是一台带公网IP的计算机，安装了 Mysql数据库系统。GPRS无线通信�？槭且恢只贕PRS网络、内嵌完整TCP/IP协议的无线调制解调器，与管理中心计算机实现无线连接和通讯。
水位检测传感器为压力传感器，它通过一个带钢针的防沙钢桶固定在河道的水面以下，通过电缆与嵌入式控制中心连接。工作电源是直流电源，包括太阳能电池板与蓄电池组合的电源或者蓄电池或交流电源经转换后的直流电源。嵌入式控制中心与水位检测传感器连接，可以实时采集水位检测传感器从检测点传输的数值，并转换为水面值存储。嵌入式控制中心与GPS�？榱樱凳苯邮誈PS位置信息，并与上一次保存的信息对比，如果位置变化大于原来设定的值，就向系统发送移动报警的信息，起防盗作用。嵌入式控制中心与GPRS模块连接，通过GPRS�？橛牍芾碇行募扑慊尴吡樱蚬芾碇行募扑慊洗皇莺虶PS位置数据。所述的管理中心计算机上安装了数据接收配套软件，可以接收并保存对河流水位进行远程实时监测的值，监测的内容包括装置的实际位置、记录装置检测的水位值和检测时间、列举装置检测水位的历史记录、为航道管理提供水位信息等。软件对接收到的数据进行有效性判断，对有效的数据保存到数据库，对每分钟发送10次以上无效数据的当作网络攻击，断开这个连接30分钟内禁止重连。上述的数据接收配套软件是一种基于C++语言，自行开发、适用于该方法的软件， 具备数据有效性判断、快速保存和防止攻击功能。所述的终端计算机上安装了地图处理配套软件，自动更新电子航道图的方法包括下列步骤
(1)、打开前期已经制作好的电子导航图，导航图中有两个数据集本发明会用到，一个是水深信息的点数据集(记录水深点的位置及水深数据值)，一个是航道的面数据集(每个面由相邻两根等高线构成，记录有两根等高线的值，平均高程值)。软件调取每次更新航道时保存的水位信息值SO和平均高程HO值，还有系统后台设置的坡岸最高高程Hg ；
(2)、接收管理中心计算机发布的水位数据，并对数据进行分析和处理，处理结果记录为S;
(3)、根据处理结果S与上一次修改时保存的水位信息SO比较，得到一个差值A，采用批量修改数据库的办法自动修改航道图中相关的水深点信息值，即所有相关水深信息点数据集的水深值都加上A ；
(4)、根据处理结果S查航道的面数据集得到面Ml和平均高程H1，如果Hl= H0,说明航道没有变化，不用更新航道图，否则需要更新航道层；所述航道的面数据集的每个面由相邻两根等高线构成，记录有两根等高线的值以及平均高程值；
(5)、更新航道层分两步，一是查询平均高程<Hl的航道的面数据并按平均高程递减排列，依次添上浅蓝色到深蓝色递增的颜色；二是查询Hl<平均高程< Hg的航道的面数据并按平均高程递增排列，依次添上浅褐色到深褐色递增的颜色；具体颜色值可以按平均高程值一 Hl的差值来查询数据库表得到；
(6)、保存水位信息值S到SO，保存平均高程值Hl到H0。(7)、刷新电子航道图显示。上述的地图处理配套软件是一种基于C++语言，自行开发、适用于该方法的软件， 可以接收管理中心计算机发布的水位数据，进行分析和处理，根据处理结果自动修改电子航道图中水深点数据值和相关图层的颜色，并刷新电子航道图显示。软件的功能分为输入、输出，数据处理，地图操作三部分。(1)输入、输出输入包括接收管理中心计算机发布的水位数据、读取本地配置文件数据、打开电子航道图文件、载入模板等；输出包括保存接收的水位数据、保存模板、保存配置文件、保存更新后的电子航道图数据、打印航道图等。( 数据处理数据处理就是对接收的水位数据经过计算处理， 更新电子航道图文件的相关图层数据。( 地图操作使用超图软件作为底层的地图管理工具，通过调用超图软件SuperMap Objects的相关功能函数，绘制更新后的电子航道图，并提供相关的操作功能界面。运行软件，实时接收管理中心计算机发布的水位数据，对接收的水位数据经过计算处理，将处理结果保存起来，并根据处理结果更新电子航道图文件的相关图层数据，然后调用超图软件来显示新的电子航道图。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
1、本发明的带GPS定位的水位自动�？丶觳庾爸茫梢岳盟灰？丶觳庾爸媒皇莺臀恢檬萆洗焦芾碇行募扑慊芾碇行募扑慊邮詹⒎⒉际恍畔ⅲ斩私邮盏剿皇莺蟾菟皇葑远率屎系鼻八坏牡缱雍降劳迹即鞍踩叫校蔽篮�、航运等提供数据，能够应用于各级水利、水文、航运部门的水情信息工作领域。2、方便航务部门和水利部门对河流水位的远程实时监控。采用该装置，管理部门在办公室就能实时查看河流关键点的水位，查看水位的历史记录，根据水位的历史记录分析水位的变化规律。3、自备绿色稳定电源采用太阳能供电，即节约能源，也能保证设备电压的稳定。4、采用不间断无人值守工作系统部不间断工作，能实现无人值守的水位监测， 且时时记录检测结果，保留水位的历史记录，为分析水位的变化提供了参考。5、位置监控实时发送装置的位置，避免了设备的被盗。
图1为本发明水位自动�？丶觳庾爸媒峁箍蚣芡迹� 图2为本发明水位自动�？丶觳庾爸霉ぷ髁鞒淌疽馔迹� 图3为本发明水位自动遥控检测装置电路原理图4为本发明根据水位变化自动更新航道图的工作流程示意图； 图5为本发明在360水面高程下的电子航道图； 图6为本发明在355水面高程下的电子航道图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明
1、参照图1，一种水位自动�？丶觳庾爸糜�1.嵌入式控制中心、2.工作直流电源、 3. GPRS模块、4. GPS�？椤�5.水位压力传感器、6.远程管理中心计算机组成，其工作步骤如下a、本装置封装在金属箱体内，通过屏蔽电缆与水位传感器和太阳能电源连接。b、嵌入式控制中心与工作电源�？榱樱┑绾笄度胧娇刂浦行目脊ぷ鳎芳觳飧髦帜？椴问浠扑惴治黾觳饨峁研畔⒎⑺偷皆冻坦芾碇行募扑慊苯邮赵冻坦芾碇行募扑慊目刂浦噶畈⒅葱校�
C、嵌入式控制中心与水位检测传感器连接，实时采集水位检测传感器检测的水深值， 对采集的数值分析判断，如果后一次收到的数值B与前一次收到的数值A比较相差较大，暂时不发送，先临时存储下来，等待采集水位检测传感器下一个数值C再比较；如果A与C的值相差不大，就舍弃B，否则两个值B和C连同收到的时间一起发送到服务器；
d、嵌入式控制中心与GPS�？榱樱凳苯邮誈PS位置信息，并与上一次保存的信息对比，如果位置变化大于原来设定的值，就向系统发送移动报警的信息，起防盗作用；
e、嵌入式控制中心与GPRS�？榱樱ü鼼PRS与管理中心计算机无线连接，向中心服务器上传水位数据和GPS位置数据；�？榫弑缸远庸δ埽舷吆罂梢宰远匦铝拥焦芾碇行募扑慊�
2、管理中心计算机上安装并运行了数据接收配套软件，可以接收并保存对河流水位进行远程实时监测的值，监测的内容包括装置的实际位置、记录装置检测的水位值和检测时间、列举装置检测水位的历史记录、为航道管理提供水位信息等。软件对接收到的数据进行有效性判断，对有效的数据保存到数据库；对每分钟发送10次以上无效数据的当作网络攻击，断开这个连接30分钟内禁止重连；定期向终端计算机发布水位的最新数据。上述数据接收配套软件是一种基于C++语言，自行开发、适用于该方法的软件，具备数据有效性判断、快速保存和防止攻击功能。3、终端计算机上安装并运行了地图处理配套软件，实时接收管理中心计算机发布的水位数据并对数据进行分析和处理，使用超图软件作为底层的地图管理工具，前期已经制作好了地图，地图中有两个数据集本发明会用到，一个是水深信息的点数据集(记录水深点的位置及水深数据值)，一个是航道的面数据集(每个面由相邻两根等高线构成，记录有两根等高线的值，平均高程值)，系统保存每次更新航道时的水位信息值SO和平均高程H0， 并设置有坡岸最高高程Hg。更新航道图的方法如下
(1)程序接收管理中心发来的水位信息值S，并对数据进行分析。根据最新的水位信息与上一次修改时保存的水位信息SO比较，得到一个差值A，然后采用批量修改数据库的办法自动修改航道图中的水深点信息值，即所有水深信息点数据集的水深值都加上A。(2)根据新的水位信息值S查航道的面数据集得到面Ml和平均高程H1，如果Hl =H0，说明航道没有变化，不用更新航道图，否则需要更新航道层。(3)更新航道层分两步，一是查询平均高程< Hl的航道的面数据并按平均高程递减排列，依次添上浅蓝色到深蓝色递增的颜色；二是查询Hl<平均高程< Hg的航道的面数据并按平均高程递增排列，依次添上浅褐色到深褐色递增的颜色。具体颜色值可以按平均高程值一 HO的差值来查询数据库表得到；
(4)保存水位信息值S到SO，保存平均高程值Hl到H0。(5)刷新电子航道图显示。上述的地图处理配套软件是一种基于C++语言，自行开发、适用于该方法的软件，可以接收管理中心计算机发布的水位数据，进行分析和处理，根据处理结果自动修改电子航道图中水深点数据值和相关图层的颜色，并刷新电子航道图显示。
权利要求
1.一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于，包括以下步骤在河段上安装带GPS定位的水位自动�？丶觳庾爸茫凰灰？丶觳庾爸貌杉淮衅魇莺虶PS位置数据，并进行分析、保存；水位�？丶觳庾爸猛ü鼼PRS�？椴捎梦尴吡臃绞接牍芾碇行募扑慊樱渌皇莺虶PS数据到管理中心计算机，并接收和执行管理中心计算机下传的指令；管理中心计算机安装数据接收配套软件，实时接收水位�？丶觳庾爸蒙洗男畔⒉⒈４嬖谑菘庵校⑾蛑斩思扑慊⒉颊庑┧恍畔⑹荩恢斩思扑慊沧笆荽砘嫱寂涮兹砑远邮展芾碇行募扑慊⒗吹乃皇荩� 并对数据进行分析和处理，根据处理结果S自动修改电子航道图中相关水深点数据值和相关图层的颜色，并刷新电子航道图显示。
2.根据权利要求1所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于水位�？丶觳庾爸冒ㄇ度胧娇刂浦行�、水位检测传感器、GPS定位�？�、GPRS无线通信�？楹凸ぷ鞯缭茨？椋渲性谇度胧娇刂浦行牡目刂瓢迳仙栌辛礁鯮S232串口、直流电源接口、 传感器接口 ；工作电源通过直流电源接口与嵌入式控制中心连接，GPS�？橥ü齊S232串口与嵌入式控制中心连接，GPRS�？橥ü齊S232串口与嵌入式控制中心连接，水位监测传感器通过传感器接口与嵌入式控制中心连接。
3.根据权利要求1所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于管理中心计算机是一台带公网IP的计算机，安装了 Mysql数据库系统。
4.根据权利要求2所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于嵌入式控制中心可以是单片机，或者是微处理器。
5.根据权利要求2所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于 GPRS无线通信�？槭且恢只贕PRS网络、内嵌完整TCP/IP协议的无线调制解调器，与管理中心计算机实现无线连接和通讯。
6.根据权利要求2所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于水位检测传感器为压力传感器，它通过一个带钢针的防沙钢桶固定在河道的水面以下，通过电缆与嵌入式控制中心连接。
7.根据权利要求2所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于所述工作电源是直流电源，包括太阳能电池板与蓄电池组合的电源或者蓄电池或交流电源经转换后的直流电源。
8.根据权利要求2所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于所述嵌入式控制中心与GPS�？榱樱凳苯邮誈PS位置信息，并与上一次保存的信息对比， 如果位置变化大于原来设定的值，就向系统发送移动报警的信息，起防盗作用。
9.根据权利要求1所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于所述自动修改电子航道图中相关水深点数据值是根据水位信息处理结果S与上一次修改时保存的水位信息SO比较，得到一个差值A，然后采用批量修改数据库的办法自动修改航道图中的相关水深点信息值，即相关水深信息点数据集的水深值都加上A。
10.根据权利要求1所述的一种根据水位变化自动更新航道图的方法，其特征在于所述自动修改电子航道图中相关图层的颜色的方法如下(1)、系统调取每次更新航道时保存的水位信息值SO和平均高程HO值，还有系统后台(2)、根据水位信息处理结果S查航道的面数据集得到面Ml和平均高程H1，如果Hl= H0，说明航道没有变化，不用更新航道图，否则需要更新航道层；所述航道的面数据集的每个面由相邻两根等高线构成，记录有两根等高线的值以及平均高程值；(3)、更新航道层分两步，一是查询平均高程<Hl的航道的面数据并按平均高程递减排列，依次添上浅蓝色到深蓝色递增的颜色；二是查询Hl<平均高程< Hg的航道的面数据并按平均高程递增排列，依次添上浅褐色到深褐色递增的颜色；具体颜色值可以按平均高程值一 Hl的差值来查询数据库表得到；(4)、保存水位信息值S到SO，保存平均高程值Hl到H0。
全文摘要
本发明公开了一种根据水位变化自动更新航道图的方法，在河段上安装水位自动�？丶觳庾爸茫蛔远？丶觳庾爸媒觳獾降乃恍畔⒎⑺偷焦芾碇行募扑慊芾碇行募扑慊兴皇萁邮蘸头⒉迹斩思扑慊邮账皇莶⒍允萁蟹治龊痛恚荽斫峁远薷牡缱雍降劳贾兴畹闶葜岛拖喙赝疾愕难丈�。应用本发明，可以方便航务部门和水利部门对河流水位的远程实时监控，管理部门在办公室就能实时查看河流关键点的水位，能够根据水位变化自动更新适合当前水位的电子航道图，引导船舶安全航行。
文档编号G01C21/00GK102564414SQ20111025818
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者崔更申, 李文勇, 陈向进 申请人:广西远长公路桥梁工程有限公司
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