專利名稱：一種環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用計算機通信技術(shù)實現(xiàn)了傳感器、現(xiàn)場主機和監(jiān)控室客戶端的結(jié)合，從而實現(xiàn)了環(huán)境管理領(lǐng)域里的預(yù)警、環(huán)境指標數(shù)據(jù)的存儲查詢功能，具體地說，是一種環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在環(huán)境管理與監(jiān)測領(lǐng)域，相對于傳統(tǒng)的實驗室物理、化學、生物的實驗方法檢測各水質(zhì)指標，利用傳感器監(jiān)測各水質(zhì)指標，具有便攜、快速、高效、實時等特點，滿足了污染應(yīng)急過程中，對于即時性獲得數(shù)據(jù)的需要。對于已有檢測水質(zhì)指標的傳感器，也同時需要提帶去現(xiàn)場操作、部署等人工活動，存在信息化、自動化程度不夠等缺點。本發(fā)明背景技術(shù)基于七個不同的傳感器，如下:五參數(shù)傳感器:檢測PH、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率、溫度；生物毒性傳感器:檢測水樣測試相對發(fā)光強度、質(zhì)控品測試相對發(fā)光強度；紫外光電傳感器:檢測 硝基苯、二氯氛；生物行為傳感器:通過檢測魚類活動行為，提供安全、污染、嚴重污染三種數(shù)據(jù)狀態(tài)；重金屬傳感器:檢測鎘、鉛；分布式傳感器一:檢測硝基苯、二氯氛；分布式傳感器二:檢測硝基苯、二氯氛。但上述監(jiān)測水質(zhì)指標傳感器，一方面，只是現(xiàn)場監(jiān)測，無法遠程實時獲得數(shù)據(jù)，無法及時報警給監(jiān)控室值班操作人員，需要大量人力去現(xiàn)場監(jiān)測獲得指標數(shù)據(jù)，對于突發(fā)性水污染事故無法及時、實時的獲取水質(zhì)指標數(shù)據(jù)，無法起到預(yù)警等作用。另一方面，單一的傳感器，會產(chǎn)生誤報警的情況，采取多種傳感器相互佐證，可以消除誤報警的情況。

發(fā)明內(nèi)容
1.本發(fā)明要解決的問題針對上述缺陷，本發(fā)明提供一種環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)及其方法，基于已有的七個不同的傳感器檢測獲取不同的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了七個傳感器、現(xiàn)場主機及監(jiān)控室客戶端的結(jié)合，實現(xiàn)了傳感器、現(xiàn)場主機和監(jiān)控室客戶端的結(jié)合，形成了連貫的監(jiān)控、傳輸、預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時監(jiān)控完全自動化，無人值守在線監(jiān)測的功能，對于環(huán)境突發(fā)污染事件，及時監(jiān)控預(yù)警。2.技術(shù)方案本發(fā)明實現(xiàn)了傳感器、現(xiàn)場主機與監(jiān)控室客戶端之間的結(jié)合，可分為兩大塊:實現(xiàn)了七個傳感器與現(xiàn)場主機結(jié)合和實現(xiàn)了將現(xiàn)場主機監(jiān)控室客戶端結(jié)合。(I).七個傳感器與現(xiàn)場主機結(jié)合將監(jiān)測數(shù)據(jù)的七個傳感器通過連接線連接到USB-HUB (USB接口擴展器)上，USB-HUB再連接到現(xiàn)場主機的USB接口上，其中五參數(shù)傳感器的連接線為RS485接口轉(zhuǎn)USB接口，其它六個傳感器為RS232接口轉(zhuǎn)USB接口。連接完畢七個傳感器與現(xiàn)場主機，將串口通信接受模塊部署到現(xiàn)場主機上，采用串口通信協(xié)議實現(xiàn)傳感器與現(xiàn)場主機之間數(shù)據(jù)通信，傳感器自帶有串口通信發(fā)送模塊作為串口通信的發(fā)射端，本發(fā)明現(xiàn)場主機與七個傳感器的連接的串口通信的接收模塊設(shè)計方法如下:a與五參數(shù)傳感器連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊的接收端采用Modbus通訊協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為奇校驗位，停止位為1，每隔5分鐘發(fā)送一次請求，分別獲得PH、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率、溫度的數(shù)據(jù)。b.與生物毒性傳感器連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每20分鐘接收到一次數(shù)據(jù)，獲得質(zhì)控品測試或者水樣測試的相對發(fā)光強度，單位是％。c.與紫外光電傳感器連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每10分鐘接收到一次數(shù)據(jù)，獲得硝基苯或二氯氛濃度，單位是mg/1。d.與重金屬傳感器連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每2秒接收到一次數(shù)據(jù)，獲得鎘和鉛濃度，單位是yg/l。e.與生物行為傳感器連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，波特率為38400bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每30秒接收到一次數(shù)據(jù)，獲得“安全”、“污染”、“嚴重污染”數(shù)據(jù)，單位是yg/l。f.與分布式傳感器一和分布式傳感器二連接的現(xiàn)場主機上的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8,校驗位為無,停止位為I,每5分鐘接收到一次數(shù)據(jù),獲得硝基苯或二氯氛濃度,單位是mg/1。傳感器與現(xiàn)場主機結(jié)合的數(shù)據(jù)存儲現(xiàn)場主機獲取到七個傳感器檢測的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)后，將其整合保存到同一個數(shù)據(jù)庫中。采用Access2003作為存儲數(shù)據(jù)庫，主要使用了Access數(shù)據(jù)庫中的查詢與增加記錄的功能,數(shù)據(jù)表的設(shè)計如下:a.五參數(shù)傳感器數(shù)據(jù)表設(shè)計:
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)，其包括:監(jiān)測數(shù)據(jù)的七個傳感器、現(xiàn)場主機和監(jiān)控室客戶端，現(xiàn)場主機利用串口通信接受模塊通過串口通信獲取七個傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存到Access數(shù)據(jù)庫中，現(xiàn)場主機利用無線通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)通信將數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控室客戶端，監(jiān)控室客戶端接收到現(xiàn)場主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，存儲到監(jiān)控室客戶端Access數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)查詢數(shù)據(jù)的功能或?qū)崟r展示出給用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場主機利用串口通信接受模塊通過串口通信獲取七個傳感器數(shù)據(jù)，即七個傳感器與現(xiàn)場主機連接，將串口通信接受模塊部署到現(xiàn)場主機上，采用串口通信協(xié)議實現(xiàn)傳感器與現(xiàn)場主機之間數(shù)據(jù)通信，傳感器自帶有串口通信發(fā)送模塊作為串口通信的發(fā)射端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)，其特征在于，部署在現(xiàn)場主機上的串口通信接收端模塊與傳感器的連接設(shè)計分別為: a.與五參數(shù)傳感器連接的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊的接收端采用Modbus通訊協(xié)議程序,其中波特率為9600bps,數(shù)據(jù)位為8,校驗位為奇校驗位,停止位為I,每隔5分鐘發(fā)送一次請求，分別獲得PH、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率、溫度的數(shù)據(jù)； b.與生物毒性傳感器連接的串口通信接受模塊的，串口通信接受模塊的接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序,其中波特率為9600bps,數(shù)據(jù)位為8,校驗位為無,停止位為I,每20分鐘接收到一次數(shù)據(jù)，獲得質(zhì)控品測試或者水樣測試的相對發(fā)光強度，單位是％ ； c.與紫外光電傳感器連接的串口通信接受模塊的，串口通信接受模塊的接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序,其中波特率為9600bps,數(shù)據(jù)位為8,校驗位為無,停止位為I,每10分鐘接收到一次數(shù)據(jù)，獲得硝基苯或二氯氛濃度，單位是mg/ ； d.與重金屬傳感器連接的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊的接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序,其中波特率為9600bps,數(shù)據(jù)位為8,校驗位為無,停止位為I,每2秒接收到一次數(shù)據(jù)，獲得鎘和鉛濃度，單位是yg/l ； e.與生物行為傳感器連接的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊的接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，波特率為38400bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每30秒接收到一次數(shù)據(jù)，獲得“安全”、“污染”、“嚴重污染”數(shù)據(jù)，單位是yg/l ； f.與分布式傳感器一和分布式傳感器二連接的串口通信接受模塊，串口通信接受模塊的接收端采用RS-232串口通信協(xié)議程序，其中波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位為8，校驗位為無，停止位為1，每5分鐘接收到一次數(shù)據(jù)，獲得硝基苯或二氯氛濃度，單位是mg/1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場主機利用無線通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)通信將數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控室客戶端，現(xiàn)場主機與監(jiān)控室客戶端采用無線網(wǎng)絡(luò)通信方式結(jié)合，通過現(xiàn)場主機的無線通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，通過安裝到監(jiān)控室客戶端上的無線通信模塊接收數(shù)據(jù)，現(xiàn)場主機和監(jiān)控室客戶端的無線通信模塊基于socket編程，采用TCP協(xié)議，現(xiàn)場主機的無線通信模塊每10秒鐘從上述設(shè)計的ACCESS數(shù)據(jù)庫中的七個數(shù)據(jù)表中提取最新的一條數(shù)據(jù)，利用JSON編碼整合成JSON格式，向監(jiān)控室客戶端發(fā)送，監(jiān)控室客戶端的無線通信模塊接收到JSON格式的字符串后，利用JSON解碼方式將數(shù)據(jù)解析出來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的系統(tǒng)，其環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的方法，步驟為:(1)七個傳感器監(jiān)測獲得數(shù)據(jù)；(2)現(xiàn)場主機通過串口通信獲取七個傳感器數(shù)據(jù)；(3)現(xiàn)場主機將獲得的數(shù)據(jù)保存到Access數(shù)據(jù)庫中；(4)現(xiàn)場主機通過網(wǎng)絡(luò)通信將Access數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控室客戶端；(5)監(jiān)控室客戶端預(yù)警與 展示、查詢數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種環(huán)境管理數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警和存儲查詢的系統(tǒng)及其方法，屬于環(huán)境管理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于已有的七個不同的傳感器檢測獲取不同的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了七個傳感器、現(xiàn)場主機及監(jiān)控室客戶端的結(jié)合，并將七個傳感器的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)整合到現(xiàn)場主機的同一個數(shù)據(jù)庫中，從而將七個監(jiān)測不同水質(zhì)指標的傳感器與現(xiàn)場主機完善的整合到一起，并利用網(wǎng)絡(luò)通信將其從檢測現(xiàn)場傳送監(jiān)控室，實現(xiàn)了將現(xiàn)場主機與監(jiān)控室客戶端結(jié)合，并將水質(zhì)指標數(shù)據(jù)整合到監(jiān)控室客戶端的同一個數(shù)據(jù)庫中，并且在監(jiān)控室客戶端上設(shè)置預(yù)警閾值。從而實現(xiàn)了傳感器、現(xiàn)場主機和監(jiān)控室客戶端系統(tǒng)，形成了連貫的監(jiān)控、傳輸、預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時監(jiān)控完全自動化，無人值守在線監(jiān)測的功能。
文檔編號G01N33/18GK103235099SQ20131017547
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月12日
發(fā)明者錢新, 夏必勝, 王玉磊, 高海龍, 殷洪 申請人:南京大學