定位浮球及利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法

摘要

本申请公开了一种定位浮球及利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法，属于管道安全技术领域。定位浮球包括密封外壳、定位部件、通信部件和供电部件，定位部件、通信部件和供电部件固定在密封外壳中，供电部件对定位部件和通信部件进行供电。定位浮球埋设在河岸与油气管道之间的监测区域内，用于通过通信部件接收终端发送的定位频次，按照该定位频次向终端发送定位部件获取的位置信息，以使终端根据该位置信息确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单，成本低，固定方式简单可靠，密封外壳可以避免定位部件、通信部件和供电部件的正常工作受外界环境的影响，能够有效地对河岸侵蚀情况进行监测，适用性强。

说明书

技术领域

本申请涉及管道安全技术领域，特别涉及一种定位浮球及利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法。

背景技术

山区河谷等地区的地形狭窄陡峭，在雨季容易暴发洪水。洪水冲刷河岸，极易对河岸造成侵蚀。河岸侵蚀会导致河岸的土质流失，可能使沿河岸敷设在地下的油气管道暴露出来，悬空在河床上，甚至发生管道移位，影响油气在管道内的正常运输。可见河岸侵蚀对沿河敷设的油气管道影响极大，因此需要在雨天对河岸的侵蚀情况进行监测。

相关技术中，通常采用视频监控的方法对河岸进行监测。即在监测区域的对岸设置摄像装置，利用摄像装置对监测区域进行监测。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：

上述方法需要利用固定支架将摄像装置安装在监测目标的对岸，但在环境恶劣的地区，难以找到能稳定安装固定支架的位置，因此当洪水过大时，摄像装置极有可能被洪水损坏，甚至直接被洪水冲走，可见上述方法的适用性差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种定位浮球及利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法，能够有效地对河岸侵蚀情况进行监测，适用性强。所述技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种定位浮球，所定位浮球包括密封外壳、定位部件、通信部件和供电部件；

所述定位部件、所述通信部件和所述供电部件固定在所述密封外壳中；

所述定位部件和所述通信部件分别与所述供电部件电性连接；

所述定位浮球埋设在监测区域内，用于接收终端发送的定位频次，按照所述定位频次向所述终端发送位置信息，以使所述终端根据所述位置信息确定所述监测区域内的河岸侵蚀情况，所述监测区域为位于河岸与油气管道之间的区域。

可选的，所述密封外壳包括罩体和底板，所述罩体与所述底板密封安装，所述定位部件、所述通信部件和所述供电部件固定在所述底板的内表面上。

可选的，所述定位浮球还包括太阳能板，所述罩体的顶板的外表面上设置有与所述太阳能板相适配的安装槽；

所述太阳能板安装在所述安装槽中，所述太阳能板与所述供电部件电性连接，所述底板埋设在所述监测区域中，所述太阳能板伸出于地面。

可选的，所述底板包括平直的内板和弧形的外板，所述内板与所述外板密封连接，所述定位部件、所述通信部件和所述供电部件固定在所述内板上。

可选的，所述内板与所述外板之间形成空腔，所述空腔中填充有发泡材料。

可选的，所述定位浮球还用于接收所述终端发送的唤醒信息，所述定位浮球接收到所述唤醒信息时由休眠状态切换至工作状态。

另一方面，本申请实施例提供了一种利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法，所述方法包括：

获取所述定位浮球位于的所述监测区域内的降雨量信息；

根据所述监测区域内的降雨量信息，确定位于所述监测区域内的定位浮球的定位频次，并将所述定位频次发送给所述定位浮球；

接收所述定位浮球发送的位置信息，其中，所述位置信息为所述定位浮球按照所述定位频次确定的所述定位浮球的位置信息；

根据所述位置信息与基准位置信息，确定所述监测区域内的河岸侵蚀情况。

可选的，所述根据监测位置信息与基准位置信息，确定所述监测区域内的河岸侵蚀情况包括：

如果所述监测位置信息与所述基准位置信息存在偏差，则确定所述监测区域内的河岸被侵蚀，如果所述监测位置信息与所述基准位置信息不存在偏差，则确定所述监测区域内的河岸未被侵蚀。

可选的，所述根据所述监测区域内的降雨量信息，确定位于所述监测区域内的定位浮球的定位频次包括：

根据所述监测区域内的降雨量信息，以及预先存储的降雨量信息与定位频次的映射表，确定位于所述监测区域内的定位浮球的定位频次。

可选的，所述接收所述定位浮球发送的位置信息之前，所述方法还包括：

向所述定位浮球发送用于唤醒所述定位浮球的唤醒信息，以使所述定位浮球由休眠状态切换至工作状态。

可选的，所述监测区域为位于河岸与油气管道之间的总监测区域中的任意一个局部子区域；

所述方法还包括：

根据每个监测区域内的河岸侵蚀情况，确定所述总监测区域内的河岸侵蚀情况。

本申请实施例提供的技术方案至少可以包括以下有益效果：

在本申请实施例中，提供了一种定位浮球，包括密封外壳、定位部件、通信部件和供电部件，定位部件、通信部件和供电部件固定在密封外壳中，供电部件对定位部件和通信部件进行供电。定位浮球埋设在河岸与油气管道之间的监测区域内，用于通过通信部件接收终端发送的定位频次，按照该定位频次向终端发送定位部件获取的位置信息，以使终端根据该位置信息确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单，成本低，固定方式简单可靠，密封外壳可以避免定位部件、通信部件和供电部件的正常工作受外界环境的影响，能够有效地对河岸侵蚀情况进行监测，适用性强。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种定位浮球的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种定位浮球的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法的流程图。

图中的附图标记表示：

1—密封外壳，11—顶板，12—侧板，13—底板，

2—通信部件，

3—定位部件，

4—供电部件，41—蓄电池，42—控制部件，

5—太阳能板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

山区河谷等地区在雨季容易暴发洪水，洪水冲刷河岸，极易对河岸造成侵蚀。河岸侵蚀会导致河岸的土质流失，可能使沿河岸敷设在地下的油气管道暴露出来，悬空在河床上，甚至发生管道移位，影响油气在管道内的正常运输。因此需要在雨天对河岸的侵蚀情况进行监测。相关技术中，技术人员通常在监测区域的对岸设置摄像装置，利用摄像装置对监测区域进行监测。但在环境恶劣的地区，难以找到能稳定安装摄像装置的位置，因此当洪水过大时，摄像装置极有可能被洪水损坏，甚至直接被洪水冲走，可见上述方法的适用性差。而且，利用摄像头进行监测的成本高，精度低，难以准确判断河岸侵蚀的具体程度。本申请提供了一种定位浮球及利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法，能够解决上述问题。

图1是本申请实施例提供的一种定位浮球的结构示意图，参见图1，该定位浮球包括密封外壳1、定位部件3、通信部件2和供电部件4，定位部件3、通信部件2和供电部件4固定在密封外壳1中。

其中，定位浮球可以漂浮在水中，定位部件3用于获取定位浮球的位置信息，通信部件2用于接收指令和发送定位浮球的位置信息，定位部件3和通信部件2分别与供电部件4电性连接，供电部件4能够为定位部件3和通信部件2供电，保证定位浮球的正常工作。密封外壳1可以将定位部件3、通信部件2和供电部件4与外界环境隔绝开，避免外界环境影响定位部件3、通信部件2和供电部件4正常工作的情况发生。定位部件3可以是水平位置定位精度能够达到亚米级的北斗定位模块，也可以是GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位模块，通信部件2可以是蜂窝通信模块，供电部件4可以为锂电池。本申请对定位部件3、通信部件2和供电部件4的具体形式不做限定。

在实施中，定位浮球埋设在河岸与油气管道之间的监测区域内，该定位浮球可以通过通信部件2接收终端发送的定位频次，并按照定位频次向终端发送定位部件3获取的位置信息，以使终端根据位置信息确定监测区域内的河岸侵蚀情况。该终端可以为技术人员使用的计算机设备，能够从气象观测站或设置于监测区域内的降雨量测量设备处，获取监测区域内的降雨量信息，并根据降雨量信息确定定位频次，进而向定位浮球发送该定位频次。

例如，在监测区域内发生降雨时，终端可以采集监测区域内的降雨量信息，并根据降雨量信息确定出定位浮球的定位频次为每小时一次，随即向定位浮球发送该定位频次，以使定位浮球以每小时一次的频率获取自身的位置信息，并向终端发送该位置信息。如果终端接收到的位置信息与一小时前接收到的位置信息不同，则说明定位浮球的位置发生改变，也就是说，监测区域内的河岸被侵蚀，而定位浮球可以漂浮在水中，因此定位浮球可以随水流漂流，其位置也就发生了改变。

可选的，该定位浮球还可以用于接收终端发送的唤醒信息，定位浮球接收到唤醒信息时由休眠状态切换至工作状态。

其中，定位浮球埋设的监测区域内没有降雨时，定位浮球可以保持休眠状态，终端获取到降雨量信息后，可以向定位设备发送唤醒信息，定位浮球接收到唤醒信息时可以由休眠状态切换至工作状态。例如，该定位浮球处于休眠状态时，功耗可以小于1W(瓦)，该定位浮球处于工作状态时，功耗可以为5W。这样，定位浮球在监测区域内没有降雨时，可以保持较低的功耗，更加节能，处于工作状态时的能耗也较低，可以延长定位浮球的使用时间。

基于上述结构所述，定位浮球包括密封外壳1、定位部件3、通信部件2和供电部件4，定位部件3、通信部件2和供电部件4固定在密封外壳1中，供电部件4对定位部件3和通信部件2进行供电。定位浮球埋设在河岸与油气管道之间的监测区域内，用于通过通信部件2接收终端发送的定位频次，按照该定位频次向终端发送定位部件3获取的位置信息，以使终端根据该位置信息确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单，成本低，固定方式简单可靠，密封外壳1可以避免定位部件3、通信部件2和供电部件4的正常工作受外界环境的影响，能够有效地对河岸侵蚀情况进行监测，适用性强。

另外，定位浮球在监测区域内没有降雨时，可以保持休眠状态，维持较低的功耗，更加节能，可以延长定位浮球的待机时间。

如上所述，定位浮球的密封外壳1可以避免定位部件3、通信部件2和供电部件4的正常工作受外界环境的影响，该密封外壳1的外形和结构可以如下：

可选的，定位浮球的密封外壳1可以包括罩体和底板13，罩体与底板13密封安装，定位部件3、通信部件2和供电部件4可以固定在底板13的内表面上。

其中，罩体可以包括顶板11和侧板12，侧板12的形状可以为圆台形，包括圆形的第一开口和第二开口，第二开口的面积可以大于第一开口。相应地，侧板12和底板13可以为圆形，底板13的面积可以大于顶板11的面积，顶板11可以与侧板12的第一开口封闭安装，底板13可以与侧板12的第二开口封闭安装。例如，顶板11和底板13可以与侧板12粘接在一起，顶板11和底板13与侧板12的连接处可以分别用密封胶进行密封。上述的定位部件3、通信部件2和供电部件4可以固定在底板13的内表面上。

这样，密封外壳1整体可以为上窄下宽的圆台形，例如，顶板的直径可以为12厘米，底板的直径可以为20厘米，侧板的高度可以为15厘米。当定位浮球埋设的河岸被侵蚀，定位浮球被冲刷到水中后，圆台形的密封外壳1能够减小定位浮球在水中的晃动，为固定在底板13内表面上的定位部件3、通信部件2和供电部件4提供更加稳定的工作环境，而定位部件3、通信部件2和供电部件4固定在底板13的内表面上，也使得定位浮球的重心较低，能够更稳定地在水流中漂浮。当然，该定位外壳还可以为其他的形状，本申请对此不作限定。

另外，为了减小定位浮球落入水中后，可能受到的来自水流中的杂质的撞击，该密封外壳1的材料可以为柔性塑料，柔性塑料能够缓冲定位浮球受到的撞击，为定位浮球内部的定位部件3、通信部件2和供电部件4提供更加稳定的工作环境。当然，该定位外壳还可以为其他的材料，本申请对此不作限定。

上述底板13的结构可以如下：

可选的，底板13可以包括平直的内板和弧形的外板，内板与外板密封连接，内板与外板之间形成空腔。

其中，底板13可以为双层结构，包括平直的内板和中心部分向外均匀凸起的弧形的外板，相应地，定位部件3、通信部件2和供电部件4可以固定在内板上。内板与外板的边缘可以粘接在一起，由于内板是平直的，外板是中心部分向外均匀凸起的，因此内板与外板之间可以形成空腔。

这样，弧形的外板可以为定位浮球提供更大的浮力，使得定位浮球能够在水流中漂浮，平直的内板可以更加方便定位部件3、通信部件2和供电部件4的固定。

可选的，该空腔中还可以填充发泡材料，这样，可以保证定位浮球有足够大的浮力，也可以降低定位浮球的重心，使定位浮球在河流中能够更稳定地漂浮。本申请对发泡材的具体类型不做限定。

如上所述，定位浮球的供电部件4可以为锂电池，其他部件可以完全由该锂电池供电，相应地，定位浮球可以完全埋设在监测区域内而不伸出于地面。如图2所示，该定位浮球的供电方式还可以如下：

可选地，定位浮球还可以包括太阳能板5，罩体的顶板11的外表面上可以设置有与太阳能板5相适配的安装槽，太阳能板5可以安装在该安装槽中，与供电部件4电性连接。

其中，定位浮球还可以利用太阳能板5对定位部件3和通信部件2进行供电，供电部件4还可以包括蓄电池41和控制部件42。该太阳能板5可以与供电部件4的控制部件42电性连接，蓄电池41可以与控制部件42电性连接，控制部件42可以用于控制太阳能板5将能量输送给蓄电池41。这样，太阳能板5和供电部件4能够将太阳能转化为电能，保证其他部件的正常工作。

为了方便太阳能板5的安装，顶板11的外表面上可以设置有与太阳能板5相适配的安装槽，太阳能板5可以通过粘接的方式固定在该安装槽中。这样，太阳能板5可以不突出于顶板11而与顶板11相固定，使得太阳能板5不易脱落。

在实施中，定位浮球的底板13可以是埋设在监测区域的土壤中的，而太阳能板5可以是伸出于地面的，这样可以保证太阳能板5能够接收到太阳能，进而支撑定位浮球的正常工作。

本申请实施例中，提供了一种定位浮球，包括密封外壳1、定位部件3、通信部件2和供电部件4，定位部件3、通信部件2和供电部件4固定在密封外壳1中，供电部件4对定位部件3和通信部件2进行供电。定位浮球埋设在河岸与油气管道之间的监测区域内，用于通过通信部件2接收终端发送的定位频次，按照该定位频次向终端发送定位部件3获取的位置信息，以使终端根据该位置信息确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单，成本低，固定方式简单可靠，密封外壳1可以避免定位部件3、通信部件2和供电部件4的正常工作受外界环境的影响，能够有效地对河岸侵蚀情况进行监测，适用性强。

另一方面，本申请实施例还提供了一种利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法，可以参见图3。图3是本申请施例提供的一种利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法的流程图，该方法的执行主体可以是位于监测中心的终端，该方法中的定位浮球可以为上述实施例中提到的定位浮球。

在步骤301中，终端获取监测区域内的降雨量信息。

其中，监测区域为沿河敷设的油气管道与河岸之间的区域。

在实施中，终端可以从气象观测站或设置于监测区域内的降雨量测量设备处，获取沿河敷设的油气管道与河岸之间的区域的降雨量信息。

在步骤302中，终端根据监测区域内的降雨量信息，确定位于监测区域内的定位浮球的定位频次，并将定位频次发送给定位浮球。

其中，定位浮球具有定位功能，能够防水且可以漂浮在水面之上。监测区域内，各个位置点处的降雨量之间不会有明显差别，因此可以将监测区域内的降雨量信息，直接作为定位浮球的埋设位置处的降雨量信息。

在实施中，降雨量越大，河流的流量就越大，河岸越容易受侵蚀，因此需要缩短定位浮球获取位置信息的时间间隔，相应的，定位浮球的定位频次可以取较大值。而降雨量越小，河流的流量发生的变化就越小，河岸受到的侵蚀不会有明显的增加，土壤流失的风险就越低，因此定位浮球的定位频次可以取较小值。

为了使终端能够快速地根据降雨量信息确定定位频次，降雨量信息与定位频次的对应关系可以作为降雨量信息与定位频次的映射表预先存储在终端中。

其中，降雨量信息与定位频次的对应关系可以根据实际需要确定。例如，如表1所示，降雨量大于15mm/h时，定位频次可以为12次/天；降雨量小于或等于15mm/h，大于8mm/h时，定位频次可以为6次/天；降雨量小于或等于8mm/h，大于2.5mm/h时，定位频次可以为2次/天；降雨量小于或等于2.5mm/h时，定位频次可以为1次/天。

表1

在步骤303中，终端接收定位浮球发送的位置信息，其中，位置信息为定位浮球按照定位频次确定的定位浮球的位置信息。

其中，定位浮球按照终端确定好的定位频次，获取位置信息，并将获取到的位置信息发送给终端。

在实施中，定位浮球埋设于监测区域内，在监测区域没有降雨的情况下，定位浮球处于休眠状态，可以减少定位浮球的电池电量消耗。终端接收到降雨量信息后，可以向定位浮球发送包括定位频次信息的唤醒信息，使定位浮球由休眠状态切换至工作状态。

在步骤304中，终端根据监测位置信息与基准位置信息，确定监测区域内的河岸侵蚀情况。

其中，基准位置信息可以是定位浮球被唤醒后，向终端发送的第一个位置信息，可以作为定位浮球的初始位置，监测位置信息可以是定位浮球向终端发送的后续位置信息。

在实施中，终端将基准位置信息，与之后接收到的监测位置信息进行对比。如果终端接收到的监测位置信息与基准位置信息存在偏差，则说明定位浮球在获取该监测位置信息时的位置与初始位置不相符，可以确定监测区域内的河岸已经被侵蚀。如果监测位置信息与基准位置信息不存在偏差，则说明定位浮球在获取该监测位置信息时的位置与初始位置相符，可以确定监测区域内的河岸未被侵蚀。

基于上述方法，终端根据监测区域内的降雨量信息，确定埋设于监测区域内的定位浮球的定位频次，再接收定位浮球按照定位频次确定的位置信息。埋设在监测区域内的定位浮球的位置信息，能够代表其埋设位置处的土壤的位置信息。将接收到的监测位置信息与基准位置信息进行比较，能够判断监测区域内的土壤的位置是否发生变化，进而能够确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单可靠，成本低，埋设于监测区域内的安装方式简单且不容易被洪水冲走，即不容易受环境影响，稳定性和适用性强。

为了提高对监测区域的监测精度，该方法还可以包括：

终端能够根据每个监测区域内的河岸侵蚀情况，确定总监测区域内的河岸侵蚀情况。

其中，总监测区域可以为沿河敷设的油气管道与河岸之间的全部区域，上述监测区域可以为总监测区域中的任意一个局部子区域。终端能够根据总监测区域内的位置点与油气管道的距离，将总监测区域划分为多个监测区域。

在实施中，技术人员可以分别在每个监测区域内都埋设定位浮球。这样，每个定位浮球的位置信息，可以分别代表与油气管道距离不同的各个监测区域内的土壤的位置信息，终端也就能够根据各个监测区域内的定位浮球的位置信息，确定各个监测区域内的河岸侵蚀情况。进而，终端能够根据每个监测区域内的河岸侵蚀情况，更精确地确定总监测区域内的河岸被侵蚀的程度。

为了使定位浮球的位置信息能够准确反映其埋设位置处的土壤的位置信息，可以将定位浮球埋设于监测区域的表层土壤内，避免了定位浮球埋设过深，导致监测区域内的表层土壤被侵蚀后，定位浮球的位置信息依然不变的情况发生。

为了避免定位浮球发生故障，导致其无法发送位置信息，或者其发送的位置信息不能代表其埋设位置处的土壤的位置，可以在同一监测区域内埋设至少两个定位浮球。

在实施中，如果某一个定位浮球无法发送位置信息，则可以根据埋设在同一监测区域内的其他定位浮球的位置信息，确定监测区域内的河岸侵蚀情况。

为了使技术人员能够及时得知河岸侵蚀情况的变化，该河岸侵蚀情况的监测方法还可以包括：

当终端检测到监测区域内的河岸侵蚀情况发生变化时，发出预警信号。

其中，终端可以包括显示模块和音频播放模块，显示模块用于显示报警文本，音频模块可以用于播放报警铃音。

在实施中，当终端确定埋设于某一个监测区域内定位浮球的位置发生变化时，可以发出预警信号，提醒技术人员该监测区域内的河岸被侵蚀。

本申请实施例中，提供了一种利用定位浮球监测河岸侵蚀情况的方法：获取位于河岸与油气管道之间的监测区域内的降雨量信息；根据降雨量信息，确定位于监测区域内的定位浮球的定位频次；接收定位浮球发送的位置信息；根据监测位置信息与基准位置信息，确定监测区域内的河岸侵蚀情况。埋设于监测区域内的定位浮球的位置信息，能够代表其埋设位置处的土壤的位置信息，进而能够根据定位浮球在不同时刻的位置信息，确定监测区域内的河岸侵蚀情况。定位浮球的结构简单可靠，成本低，埋设于监测区域内的安装方式简单且不容易被洪水冲走，即不容易受环境影响，稳定性和适用性强。

以上所述仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。