河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本新型涉及一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：分布于被監(jiān)測(cè)河道中的若干檢測(cè)裝置，以及接收各檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的監(jiān)控主機(jī)，檢測(cè)裝置包括：用于檢測(cè)水文數(shù)據(jù)的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調(diào)理電路，該調(diào)理電路的輸出端與處理器從模塊的信號(hào)采集端相連，該處理器從模塊的信號(hào)輸出端與無(wú)線從模塊的輸入端相連；監(jiān)控主機(jī)包括：無(wú)線主模塊，與無(wú)線主模塊相連的處理器主模塊；本實(shí)用新型中檢測(cè)裝置采用分布式設(shè)計(jì)，分布于河道區(qū)域，采集河道的水文數(shù)據(jù)，且通過(guò)無(wú)線主、從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總，使數(shù)據(jù)采集具有及時(shí)性、多樣性，為河道的安全預(yù)防做好準(zhǔn)備。
【專利說(shuō)明】河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的今天，采用多點(diǎn)分布式傳感器與多媒體綜合采樣，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)有線或無(wú)線傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)后臺(tái)云計(jì)算的分析處理，構(gòu)建智能化操作管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的控制與管理是物聯(lián)網(wǎng)的重要發(fā)展方向。
[0003]目前，我國(guó)現(xiàn)有的河道數(shù)量多、地方偏遠(yuǎn)，單靠人員定時(shí)巡檢，一方面需要大量的人力和資金的投入、另一方面時(shí)效性低，很難有效的掌握到河道的安全狀況。因此，需要研發(fā)一種遠(yuǎn)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)協(xié)助此項(xiàng)工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決了河道偏遠(yuǎn)檢測(cè)不便，檢測(cè)數(shù)據(jù)單一、效率低的問(wèn)題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:分布于被監(jiān)測(cè)河道中的若干檢測(cè)裝置，以及接收各檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的監(jiān)控主機(jī)，所述檢測(cè)裝置包括:用于檢測(cè)水文數(shù)據(jù)的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調(diào)理電路，該調(diào)理電路的輸出端與處理器從模塊的信號(hào)采集端相連，該處理器從模塊的信號(hào)輸出端與無(wú)線從模塊的輸入端相連；所述監(jiān)控主機(jī)包括:無(wú)線主模塊，與無(wú)線主模塊相連的處理器主模塊。
[0006]進(jìn)一步，為了滿足采集水文信息的多樣性，所述水文傳感器組包括:水位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、用于監(jiān)測(cè)水流速度的水流傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連。
[0007]進(jìn)一步，為了豐富檢測(cè)數(shù)據(jù)，兼顧空氣質(zhì)量檢測(cè)，所述檢測(cè)裝置還包括:用于檢測(cè)空氣數(shù)據(jù)的空氣傳感器組，該空氣傳感器組包括:PM2.5傳感器、溫濕度傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連。
[0008]進(jìn)一步，為了提高調(diào)理電路的通用性，使對(duì)外部多種電壓范圍的數(shù)據(jù)均能進(jìn)行調(diào)理，所述調(diào)理電路包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元，所述通道選擇單元包括:比較器，該比較器的同相端作為調(diào)理電路的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管、PNP三極管的基極相連，所述NPN三極管的集電極、PNP三極管的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管的發(fā)射極、PNP三極管的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連；所述比較器的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連，第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連；第二通道單元包括:第二電壓跟隨器，所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)理電路的信號(hào)輸出端。
[0009]進(jìn)一步，由于檢測(cè)裝置分布的距離很廣泛，若出現(xiàn)故障，短時(shí)間內(nèi)不可能及時(shí)進(jìn)行維修，但是在出現(xiàn)故障時(shí)，還是需要盡可能的保證數(shù)據(jù)采集，所述檢測(cè)裝置還包括冗余水文傳感器組、冗余空氣傳感器組，所述冗余水文傳感器組和冗余空氣傳感器組的供電端通過(guò)一開(kāi)關(guān)管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連。
[0010]進(jìn)一步，為了解決無(wú)線傳輸問(wèn)題，所述無(wú)線從模塊和無(wú)線主模塊采用ZigBee無(wú)線模塊。
[0011]進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布于河道區(qū)域的若干檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)定位，確定其地理位置，所述檢測(cè)裝置還包括GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)與所述處理器從模塊通過(guò)串口相連。
[0012]進(jìn)一步，為了在出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)出提示信號(hào)，使維修人員能快速找到故障檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括語(yǔ)音報(bào)警器，該語(yǔ)音報(bào)警器與所述處理器從模塊的第二輸出控制端相連。
[0013]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型中檢測(cè)裝置采用分布式設(shè)計(jì)，分布于河道中，采集河道的水文數(shù)據(jù)，且通過(guò)無(wú)線主、從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總，使數(shù)據(jù)采集具有及時(shí)性、多樣性，為河道的安全預(yù)防做好準(zhǔn)備。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0015]圖1是本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置的原理框圖一；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置的原理框圖二 ；
[0017]圖3是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集調(diào)理模塊的電路圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型的第一、第二通道單元的電路圖；
[0019]圖5是本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置的原理框圖三；
[0020]其中，比較器U1A、NPN三極管11、？?jī)?cè)三極管了2、第一集成運(yùn)算放大器仍4、第二集成運(yùn)算放大器U1B、第三集成運(yùn)算放大器U1C。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0022]分布于被監(jiān)測(cè)河道中的若干檢測(cè)裝置，以及接收各檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的監(jiān)控主機(jī)，所述檢測(cè)裝置包括:用于檢測(cè)水文數(shù)據(jù)的水文傳感器組，該水文傳感器組的輸出端與調(diào)理電路的輸入端相連，該調(diào)理電路的輸出端與處理器從模塊的信號(hào)采集端相連，該處理器從模塊的信號(hào)輸出端與無(wú)線從模塊的輸入端相連；所述監(jiān)控主機(jī)包括:無(wú)線主模塊，與無(wú)線主模塊的信號(hào)輸出端相連的處理器主模塊。
[0023]所述水文傳感器組包括:水位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器(德國(guó)WTW品牌，型號(hào):VisoTurb 700IQ)、水流傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連；所述水位傳感器可以采用投入式水位傳感器，所述PH值傳感器采用雷磁E-201-C型PH復(fù)合電極，所述濁度傳感器采用投入式濁度傳感器。
[0024]ph值傳感器是高智能化在線連續(xù)監(jiān)測(cè)儀，由傳感器和二次表兩部分組成?？膳淙龔?fù)合或兩復(fù)合電極，以滿足各種使用場(chǎng)所。配上純水和超純水電極，可適用于電導(dǎo)率小于3 μ s/cm的水質(zhì)(如化學(xué)補(bǔ)給水、飽和蒸氣、凝結(jié)水等)的pH值測(cè)量。
[0025]水流傳感器是指通過(guò)對(duì)水流量的感應(yīng)而輸出脈沖信號(hào)或電流、電壓等信號(hào)的水流量感應(yīng)儀器，這種信號(hào)的輸出和水流量成一定的線性比例，有相應(yīng)的換算公式和比較曲線，因此可做水控方面的管理和流量計(jì)算
[0026]如圖2所示，所述檢測(cè)裝置還包括:用于檢測(cè)空氣數(shù)據(jù)的空氣傳感器組，該空氣傳感器組包括:PM2.5傳感器、溫濕度傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連；所述PM2.5傳感器可以采用夏普的GP2Y1010AU0F微塵傳感器。
[0027]其中，處理器從模塊可以采用帶有AD的單片機(jī)或者嵌入式芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)或者嵌入式芯片實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)的采集屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0028]所述處理器從模塊或者處理器主模塊也可以采用帶有射頻功能的單片機(jī)。
[0029]如圖3和圖4所示，所述調(diào)理電路包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元，所述通道選擇單元包括:比較器U1A，該比較器UlA的同相端作為調(diào)理電路的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管Tl、PNP三極管T2的基極相連，所述NPN三極管Tl的集電極、PNP三極管T2的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管Tl的發(fā)射極、PNP三極管T2的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連；所述比較器UlA的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連，第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連；第二通道單元包括:第二電壓跟隨器，所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)理電路的信號(hào)輸出端。
[0030]其中，所述分壓電路通過(guò)電阻R2和電阻R3串聯(lián)構(gòu)成，電阻R2的一端接入輸入信號(hào)ui，電阻R2的另一端與電阻R3的一端相連，并作為所述分壓電路的輸出端，且電阻R2或者電阻R3可以采用可調(diào)電位器(多圈電位器)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0031]所述比較器和第一、第二電壓跟隨器分別采用第一集成運(yùn)算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U1B、第三集成運(yùn)算放大器U1C。
[0032]所述調(diào)理電路的工作原理是，通過(guò)基準(zhǔn)電壓與輸入電壓進(jìn)行比較，例如基準(zhǔn)電壓采用5V，S卩，輸入電壓范圍大于5V，則通過(guò)第一通道單元對(duì)電壓進(jìn)行縮小，通過(guò)分壓電路調(diào)整到5V范圍之內(nèi)，經(jīng)過(guò)第一電壓跟隨器后接入AD模塊，若輸入電壓范圍小于5V，則直接通過(guò)第二通道中的第一電壓跟隨器進(jìn)行AD模塊，因此，本實(shí)用新型能夠?qū)Υ笥诨蛐∮诨鶞?zhǔn)電壓的輸入信號(hào)均能進(jìn)行調(diào)理，提高了調(diào)理電路的通用性。由于分壓電阻對(duì)信號(hào)的處理是線性的，因此，信號(hào)處理不會(huì)失真。
[0033]所述檢測(cè)裝置還包括冗余水文傳感器組、冗余空氣傳感器組，所述冗余水文傳感器組和冗余空氣傳感器組的供電端通過(guò)一開(kāi)關(guān)管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連，當(dāng)監(jiān)控主機(jī)檢測(cè)到測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時(shí)，可以判斷水文傳感器組或空氣傳感器組出現(xiàn)故障，此時(shí)，通過(guò)無(wú)線啟動(dòng)所述冗余水文傳感器組或冗余空氣傳感器組，以頂替損壞的水文傳感器組或空氣傳感器組繼續(xù)工作。
[0034]如圖5所示，所述無(wú)線從模塊和無(wú)線主模塊采用ZigBee無(wú)線模塊，例如以Core2530為核心的CC2530F256芯片，其工作頻段:2.4GHz ；16個(gè)傳輸信道，可根據(jù)環(huán)境進(jìn)行切換可靠通信信道；無(wú)線傳輸速率打250kbps ;高性能、低功耗的8051微控制器內(nèi)核；適應(yīng) 2.4GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收發(fā)器。
[0035]所述檢測(cè)裝置還包括GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)與所述處理器從模塊通過(guò)串口相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)若干檢測(cè)裝置的分布進(jìn)行定位。
[0036]所述檢測(cè)裝置還包括語(yǔ)音報(bào)警器，該語(yǔ)音報(bào)警器與所述處理器從模塊的第二輸出控制端相連，當(dāng)某一檢測(cè)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，控制語(yǔ)音報(bào)警器報(bào)警，以便于維修人員找尋該檢測(cè)裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括: 分布于被監(jiān)測(cè)河道中的若干檢測(cè)裝置，以及接收各檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的監(jiān)控主機(jī)； 所述檢測(cè)裝置包括:用于檢測(cè)水文數(shù)據(jù)的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調(diào)理電路組，該調(diào)理電路的輸出端與處理器從模塊的信號(hào)采集端相連，該處理器從模塊的信號(hào)輸出端與無(wú)線從模塊的輸入端相連； 所述監(jiān)控主機(jī)包括:無(wú)線主模塊，與無(wú)線主模塊相連的處理器主模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水文傳感器組包括:水位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、用于監(jiān)測(cè)水流速度的水流傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括:用于檢測(cè)空氣數(shù)據(jù)的空氣傳感器組，該空氣傳感器組包括:PM2.5傳感器、溫濕度傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應(yīng)調(diào)理電路的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)理電路包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元； 所述通道選擇單元包括:比較器，該比較器的同相端作為調(diào)理電路的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管、PNP三極管的基極相連，所述NPN三極管的集電極、PNP三極管的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管的發(fā)射極、PNP三極管的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連； 所述比較器的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連； 第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連； 第二通道單元包括:第二電壓跟隨器； 所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)理電路的信號(hào)輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括冗余水文傳感器組、冗余空氣傳感器組，所述冗余水文傳感器組和冗余空氣傳感器組的供電端通過(guò)一開(kāi)關(guān)管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線從模塊和無(wú)線主模塊采用ZigBee無(wú)線模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)與所述處理器從模塊通過(guò)串口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的河道信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置還包括語(yǔ)音報(bào)警器，該語(yǔ)音報(bào)警器與所述處理器從模塊的第二輸出控制端相連。
【文檔編號(hào)】G01C13/00GK204007616SQ201420378869
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王逢州, 薛冰蓮 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院