第
29
卷第
6
期
201
2
年
6
月
长江科学院院报
Vo
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No.6
Jun.
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文章编号:
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1
-5485(2012)06-
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河道采砂管理船载监控终端研发
赵军华叭
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,周武叭宁晶呐梁俊呐
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,王奔
d
(长江科学院
a.
工程安全与灾害防治研究所
;b.
水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心;
C.
国家大坝安全工程技术研究中心
;d.
科技成果推广及信息中心,武汉
43
∞
10)
摘要:为加强对持证采砂船只采砂活动的监管,提出一款成本适中、功能实用、安装于持证采砂船只上的船载监控
终端,该装置支持定点、定时、定功率开采监控及采砂量无线远传功能,可对来砂过程实施有效监视、控制。该船载
监控终端支持数据存储转发功能,保证了无线通信的可靠性。监控终端采用的低功耗设计策略,提高了装置硬件
平台的可靠性。
关键词:采砂管理;超声流量计
;GPS
模块;
GPRS
模块;低功耗
中图分类号
:T
P2
3
文献标志码
:A
1
研究背景
近年来,随着国家基础建设的高速推进,河道砂
石资源的需求量日益加大。采砂的利润又极其可
观,因此导致非法采砂活动猖獗,对河势稳定、防洪
安全和航运安全造成了极大威胁,同时也造成了国
有矿产资源的流失。为有效打击各种非法滥采行
为,必须综合采取多种措施,提高采砂监管的执法水
平和执法效率。目前,加强河道采砂管理工作一方
面从管理体制、许可程序和联合执法等方面制定相
关政策,逐步完善相应的行政管理手段;另一方面还
通过不断改进监控技术和监控手段,加强执法装备
和执法能力建设,比较典型的是利用现代化的通信、
视频、控制等技术手段
[1]
对河道采砂行为进行实
时监控,实现河道采砂行为的远程自动化监管。
本文从河道采砂管理监控装备和监管技术的角
度出发,提出一种低成本的用于采砂管理的船载监
控终端的开发方案,将此终端安装于取得采砂许可
的合法采砂船上,可对其采砂行为实现定点、定时、
定量、定船及定功率开采的监管,一定程度上提高对
持证采砂船只的远程实时监管力度。
2
监控终端功能分析
针对当前河道采砂管理中存在的问题,结合持
收稿日期
:2011
-04-11
证采砂船和河道采区控制的监管需求
[2]
持证采砂
船采砂管理监控终端应具备以下功能。
2.1
定点、定时开采监控
对于记录采砂船只在规定时间、规定地点(即定
时、定点)进行采砂活动的要求,可以通过
GPS
功能
模块实现。采用成熟的
GPS
接收机是一种快捷的解
决方案,但其成本相对高昂。本文拟采用台湾长天
(HOLUX)
的
GPS
模块
M91
实现卫星星历的接收,从
而解析出装有此
GPS
模块的采砂船只的经纬度信
息,即当前实时位置,同时可以通过
GPS
模块的时间
信息对时钟芯片
D
臼
231
进行周期性的校时,从而实
现采砂船只的活动轨迹及活动时间进行实时监控。
2.2
定量开采控制
目前对持证采砂船上采砂量测量方法包括计时
估算法、吃水位估算法等。这些方法对经验数据的
依赖性较大,所以都不同程度地存在估算误差比较
大的缺点。为提高采砂量估算精度,本文拟采用多
普勒超声流量计测量砂水混合物流量的相对低成本
解决方案。具体实施方案是将外夹式超声流量计安
装于采砂船的尾砂槽管外,实现流量的无接触测量,
再通过特定的流量体积折算公式及阅值控制实现采
砂量的实时预估及控制。
2.3
定船、定功率开采及控制开采菌程的要求
定船开采的控制要求可以通过
GPRS
模块的
SIM
卡号区分来实现。每艘合法的采砂船上安装一
台
GPRS
模块作为监控终端的通讯部件。此
SIM
卡
基金项目:水利部公益性行业科研专项
(201
∞
1007
,
2
∞
901058)
;中央级公益性科研院所基金项目(
CKS
F2
010
∞
2);
中央级公益性科研院
所基本科研业务费重点项目
(Y
WF090
6)
作者简介:赵军华(1
980
- )
,男,山东海坊人,博士,主要从事无线传感器网络、嵌入式系统及电力电子方向的研究工作,
(电话
)027
-
82829879
(电子信箱)
jhzhao2009@
163.
com
o