一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，由如下單元構(gòu)成：至少兩個(gè)可移動(dòng)式微型浮標(biāo)，其采用膠合板和泡沫塑料的堆疊制成，隨水流漂浮，水質(zhì)信號采集單元，其設(shè)置在可移動(dòng)式微型浮標(biāo)底部，水質(zhì)信號采集單元沉于水面下，用于采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、獲取定位數(shù)據(jù)、及發(fā)送水質(zhì)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，中央服務(wù)器，其與水質(zhì)信號采集單元建立無線通信，獲取實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)及定位數(shù)據(jù)，計(jì)算得到水體實(shí)時(shí)的流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)及其水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)，智能終端，其與中央服務(wù)器建立通信連接，用于接收水質(zhì)數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)及水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)了流域沿程的水質(zhì)同步監(jiān)測。
【專利說明】
一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水質(zhì)監(jiān)測是指對水中化學(xué)物質(zhì)，懸浮物，底泥和水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的定時(shí)或不定時(shí)的，測定水中污染物的種類，濃度及變化趨勢，評價(jià)水質(zhì)狀況等工作。其對于整個(gè)水環(huán)境保護(hù)，水污染控制以及維護(hù)水環(huán)境健康等方面起著至關(guān)重要的作用。
[0003]經(jīng)過對水環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在河流，湖泊，河灣區(qū)域，污染源排放污染物對特定區(qū)域范圍的水體產(chǎn)生影響，其影響程度與水體流動(dòng)狀況，沿程污染物衰減程度有關(guān)?，F(xiàn)有方法為了判斷特定區(qū)域是否可能受到污染影響，由于供電需求，系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往在水體流動(dòng)沿程設(shè)置監(jiān)測站位，或采取固定于某一位置的大型浮標(biāo)的形式，結(jié)合二維或三位模型進(jìn)行分析。
[0004]然而，上述方法無法對沿程水質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，加之浮標(biāo)和監(jiān)測站點(diǎn)等設(shè)備笨重龐大，操作難度大，無法隨水流同步移動(dòng)，無法對水體水質(zhì)進(jìn)行同步測量。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的微型化浮動(dòng)式系統(tǒng)。通過在可隨水流同步移動(dòng)的微型浮標(biāo)上集成水質(zhì)傳感器，信號放大處理模塊，中央控制器，以及多路通信模塊和本地存儲(chǔ)單元；同時(shí)整體系統(tǒng)采取低功耗設(shè)計(jì)，采取小型鋰電池供電，避免了傳統(tǒng)太陽能電池板及蓄電池供電形式所導(dǎo)致的系統(tǒng)過于龐大笨重的問題，從而實(shí)現(xiàn)了流域沿程實(shí)時(shí)同步水質(zhì)監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，由如下單元構(gòu)成:
[0006]至少兩個(gè)可移動(dòng)式微型浮標(biāo)，其主要由若干塊大小不一的膠合板與泡沫塑料堆疊而成，并以螺釘固定，自頂向下膠合板和泡沫塑料的面積逐漸減小，這樣的結(jié)構(gòu)保證了浮標(biāo)有一定的吃水深度，并大大增加浮標(biāo)在水中的穩(wěn)定性，同時(shí)在浮標(biāo)頂部并排固定三根規(guī)格材木棍，木棍一端加工成弧形，用于保證浮標(biāo)在水中能夠隨水流同步移動(dòng)；
[0007]水質(zhì)信號采集單元，其設(shè)置在所述可移動(dòng)式微型浮標(biāo)底部;所述水質(zhì)信號采集單元沉于水面下，用于采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、獲取定位數(shù)據(jù)、及發(fā)送所述水質(zhì)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù);設(shè)置有所述水質(zhì)信號采集單元的可移動(dòng)式微型浮標(biāo)構(gòu)成隨水流流動(dòng)的動(dòng)態(tài)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；
[0008]中央服務(wù)器，其與所述水質(zhì)信號采集單元建立無線通信，獲取實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)及定位數(shù)據(jù)，計(jì)算得到水體實(shí)時(shí)的流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)及其水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)；
[0009]智能終端，其與所述中央服務(wù)器建立通信連接，用于接收所述水質(zhì)數(shù)據(jù)、所述定位數(shù)據(jù)、所述流速數(shù)據(jù)、所述流向數(shù)據(jù)及所述水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。
[0010]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述水質(zhì)信號采集單元至少由以下模塊組成:水質(zhì)傳感器、溫度傳感器、信號放大電路、中央處理單元、本地存儲(chǔ)單元、無線自組網(wǎng)模塊和定位通信模塊;其中，所述水質(zhì)傳感器與所述溫度傳感器通過同軸接口連接至所述信號放大電路;所述信號放大電路的輸出管腳通過插座和插針直接連接到所述中央處理單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換與信號預(yù)處理，所述本地存儲(chǔ)單元與所述中央處理單元通過導(dǎo)線相連，所述中央處理單元通過串口與所述無線自組網(wǎng)模塊相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述中央處理單元4通過另一串口與所述定位通信模塊相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0011]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述水質(zhì)信號采集單元集成化設(shè)置。
[0012]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述可移動(dòng)式微型浮標(biāo)的底部鑿設(shè)有圓柱形孔，其中安裝所述水質(zhì)信號采集單元。
[0013]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述智能終端采用網(wǎng)站控制終端或便攜式智能控制器。
[0014]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述水質(zhì)信號采集單元進(jìn)一步設(shè)有PH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器濁度傳感器或氨氮傳感器。
[0015]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述無線自組網(wǎng)模塊選用ZigBee組網(wǎng)模塊，通過實(shí)現(xiàn)了 ZigBee傳輸組建局域自組網(wǎng)以進(jìn)行數(shù)據(jù)同步及分布式監(jiān)測。
[0016]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述ZigBee組網(wǎng)模塊利用智能調(diào)度機(jī)制，通過預(yù)設(shè)的采樣周期和通信模式智能調(diào)度系統(tǒng)的休眠與喚醒以降低系統(tǒng)功耗。
[0017]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述定位通信模塊選用GPS通信模塊。
[0018]本發(fā)明提出的所述同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)中，所述中央服務(wù)器進(jìn)一步根據(jù)水體實(shí)時(shí)的流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)繪制流線圖，并發(fā)送至所述智能終端顯示。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)所達(dá)到的效果有:通過高度集成的低功耗微型水質(zhì)信號采集單元，大大簡化了傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備的組成復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備的微型化;通過將低功耗微型水質(zhì)信號采集單元與微型可移動(dòng)式微型浮標(biāo)集成的方案實(shí)現(xiàn)了可隨水流同步移動(dòng)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，大大提高了監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)了流域沿程的水質(zhì)同步監(jiān)測;通過超低功耗自組網(wǎng)的Zigbee通信協(xié)議與GPS衛(wèi)星信號，GPRS通信協(xié)議的協(xié)同工作，定義了流域水質(zhì)監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了流域水質(zhì)的整體化監(jiān)測；設(shè)計(jì)了 Web終端和手機(jī)客戶端，實(shí)現(xiàn)了用戶遠(yuǎn)程對系統(tǒng)的定義，控制和數(shù)據(jù)查詢。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2是水質(zhì)信號采集單元組成設(shè)計(jì)圖。
[0022]圖3是可移動(dòng)式微型浮標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。
[0023]圖1-3中，1-水質(zhì)傳感器，2-溫度傳感器，3-信號放大電路，4_中央處理單元，5_本地存儲(chǔ)單元，6-無線自組網(wǎng)模塊，7-定位通信模塊，8-水質(zhì)信號采集單元，9-膠合板，10-膠合板，11-膠合板，12-泡沫塑料，13-膠合板，14-泡沫塑料，15-膠合板，16-板材，17_板材，18-板材。
【具體實(shí)施方式】
[0024]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施本發(fā)明的過程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的低功耗微型浮動(dòng)式系統(tǒng)，包括水質(zhì)信號采集單元，可移動(dòng)式微型浮標(biāo)，中央服務(wù)器，和智能終端。水質(zhì)信號采集單元8具有采集水質(zhì)數(shù)據(jù)及無線傳輸?shù)墓δ堋？梢苿?dòng)式微型浮標(biāo)隨水流漂浮，低于水面處設(shè)有水質(zhì)信號采集單元8。多個(gè)水質(zhì)信號采集單元8構(gòu)成一個(gè)隨水流流動(dòng)的動(dòng)態(tài)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。中央服務(wù)器與水質(zhì)信號采集單元8建立無線通信連接，獲取實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)。智能終端與中央服務(wù)器建立通信連接，用于控制和讀取實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)。
[0026]如圖2所示，水質(zhì)信號采集單元8至少由以下模塊組成:水質(zhì)傳感器1、溫度傳感器
2、信號放大電路3、中央處理單元4、本地存儲(chǔ)單元5、無線自組網(wǎng)模塊6、定位通信模塊7，其中，水質(zhì)傳感器I的水質(zhì)傳感器電極組，包括pH電極，溶解氧電極，電導(dǎo)率電極和氨氮電極，電極搭配由待測環(huán)境決定。水質(zhì)傳感器I與溫度傳感器2通過同軸接口連接至信號放大電路3，信號放大電路3的輸出管腳通過插座和插針直接連接到中央處理單元4進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換與信號預(yù)處理，中央處理單元4包括一顆AT91SAM9X5控制器，外圍電路，以及搭載一顆IGByte存儲(chǔ)單元，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，中央處理單元4接受來自信號采集單元的電壓信號，通過12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并在AT91SAM9X5控制器內(nèi)進(jìn)行數(shù)字信號處理，再經(jīng)由多路通信模塊進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享并上傳到互聯(lián)網(wǎng)。AT91SAM9X5控制器同時(shí)將水質(zhì)數(shù)據(jù)壓縮處理并存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)的本地存儲(chǔ)單元內(nèi)，以每秒一次的取樣率計(jì)算，本地存儲(chǔ)單元5可存儲(chǔ)243天的水質(zhì)數(shù)據(jù)。本地存儲(chǔ)單元5與中央處理單元4通過導(dǎo)線相連，中央處理單元4通過串口與無線自組網(wǎng)模塊6相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，中央處理單元4通過另一串口與定位通信模塊7相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。水質(zhì)信號采集單元8進(jìn)一步設(shè)有pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器濁度傳感器、氨氮傳感器等傳感器。上述傳感器均集成化設(shè)置，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信號采集單元的高度集成化電路設(shè)計(jì)。
[0027]無線自組網(wǎng)模塊6由一個(gè)CC2530Zigbee芯片以及外圍電路構(gòu)成。流域中所有可移動(dòng)式微型浮標(biāo)視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過ZigBee協(xié)議實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)以及水質(zhì)數(shù)據(jù)共享，組成動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中，選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)視為ZigBee終端/路由。節(jié)點(diǎn)檢測到的水質(zhì)數(shù)據(jù)均通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的通信模塊上傳到互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，用戶可通過智能終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制監(jiān)測系統(tǒng)功能。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例中，水質(zhì)信號采集單元均密封在圓柱形塑料外殼中，外殼高150mm，外殼直徑?=60mm，外殼壁厚3mm，信號采集電極組裸露在外，探頭直接與待測水樣接觸，信號放大板長:25mm，寬15mm，高10mm，固定在信號采集電極組正上方，采用屏蔽線與電極組相連，信號放大電路3使用3 X 4排針與中央控制模塊4 (長:35mm，寬25mm，高I Omm)相扣連接，中央控制模塊4的另一端通過串口( VIN，GND，TXD，RXD)與無線自組網(wǎng)模塊6及定位通信模塊7(長:30_，寬15mm，高1mm)相連。外殼整體固定在可移動(dòng)式微型浮標(biāo)底部，可以隨浮標(biāo)沿程流動(dòng)。
[0029]可移動(dòng)式微型浮標(biāo)主要由若干塊大小不一的膠合板與泡沫塑料堆疊而成，并以螺釘固定，膠合板易于加工具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，泡沫塑料用于給浮標(biāo)提供浮力，自頂向下膠合板和泡沫塑料的面積逐漸減小，這樣的結(jié)構(gòu)保證了浮標(biāo)有一定的吃水深度，并大大增加浮標(biāo)在水中的穩(wěn)定性，在浮標(biāo)底部膠合板中心鑿開一個(gè)直徑60mm，深度1mm的圓柱形孔，用于固定水質(zhì)信號采集單元，同時(shí)在浮標(biāo)頂部并排固定三根云杉-松木-冷杉規(guī)格材木棍，木棍一端加工成弧形，用于保證浮標(biāo)在水中能夠隨水流同步移動(dòng)。
[0030]智能終端采用網(wǎng)站控制終端以及便攜式智能控制器。網(wǎng)站控制終端是指搭建在服務(wù)器上的系統(tǒng)控制終端，用戶可通過口令登陸終端，在終端中，用戶可以創(chuàng)建新監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，向現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除節(jié)點(diǎn)，查詢現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測數(shù)據(jù)并智能生成報(bào)表，查看現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測周期和監(jiān)測參數(shù)等變量。便攜式智能控制器是指在Android/1S系統(tǒng)上編譯的用于控制監(jiān)測系統(tǒng)的軟件。用戶可通過智能手機(jī)客戶端創(chuàng)建新監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過掃描二維碼，向現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除節(jié)點(diǎn)，查詢現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測數(shù)據(jù)并智能生成報(bào)表，查看現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測周期和監(jiān)測參數(shù)等變量。
[0031 ]本發(fā)明的水質(zhì)信號采集單元8采用了低功耗中央控制器AT91SAM9X5，大大降低監(jiān)測設(shè)備組成復(fù)雜度，減少了不必要的能耗，采用超低功耗，較高通訊范圍的ZigBee通信協(xié)議作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案。上述主要電路模塊的功耗估算:信號采集單元的功耗為20mW，中央控制模塊功耗為20mW，無線自組網(wǎng)模塊6通信功耗為2mW，采集網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信功耗為42mW，節(jié)點(diǎn)搭載5000mAh容量鋰電池，以每秒一次的取樣率計(jì)算，節(jié)點(diǎn)續(xù)航時(shí)間為33天。
[0032]以下結(jié)合圖3，詳細(xì)說明本發(fā)明中移動(dòng)式浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)。可移動(dòng)式微型浮標(biāo)主要由膠合板，泡沫塑料和云杉-松木-冷杉規(guī)格材組成，膠合板分別加工成橢圓狀。橢圓的長軸和短軸的具體規(guī)格如下:
[0033]膠合板9:30cm X 20cm;
[0034]膠合板10:40cm X 30cm;
[0035]膠合板11:50cmX 40cm;
[0036]泡沫塑料12:55cmX45cm;
[0037]膠合板13:60cmX 50cm;
[0038]泡沫塑料14:65cm X 55cm;
[0039]膠合板15:70cmX60cm;
[0040]板材16:71cmX8cm;
[0041]板材17:60cmX 3cm;
[0042]板材18:60cmX 3cm。
[0043 ]將膠合板15，泡沫塑料14，膠合板13，泡沫塑料12，膠合板11，膠合板1，膠合板9按順序疊放，并以螺釘固定，在膠合板9底部鑿開一個(gè)直徑60_，深度1mm的圓柱形孔，將水質(zhì)信號采集單元8嵌入其中，將云杉-松木-冷杉規(guī)格材平行固定在膠合板15上，將兩塊膠合板的焦點(diǎn)固定在板材17和板材18上，膠合板長軸與板材的夾角為45°。
[0044]本發(fā)明中可移動(dòng)式微型浮標(biāo)采用膠合板和泡沫塑料的堆疊型設(shè)計(jì)，在保證了穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上可以隨水流同步移動(dòng)，配合水質(zhì)信號傳感器I和定位通信模塊7可以同步監(jiān)測水流流向，流速與水體水質(zhì)，中央服務(wù)器根據(jù)接收到的GPS定位數(shù)據(jù)和相應(yīng)的時(shí)間戳即可計(jì)算出水流當(dāng)前流向和水流平均流速，并可據(jù)此繪制出流線圖。水質(zhì)信號采集單元8采用了高度集成的電路設(shè)計(jì)，在保證監(jiān)測穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的微型化，方便在各種形式的浮標(biāo)和工業(yè)設(shè)施上安裝與使用。
[0045]依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)，在浙江省溫州市甌江支流油竹段(120.339648W，28.119995N)選取一個(gè)水流橫截面，每隔2米投放一個(gè)如圖3所示可移動(dòng)式微型浮標(biāo)。水質(zhì)傳感器I與溫度傳感器2將水質(zhì)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號輸出，由信號放大電路3處理并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號在ARM中央處理單元中進(jìn)行預(yù)處理并存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)單元5中，與此同時(shí)ARM中央處理單元向定位通信模塊7定期發(fā)送一個(gè)采集指令，并根據(jù)定位通信模塊7返回的位置信息和時(shí)間戳信息計(jì)算當(dāng)前實(shí)時(shí)流向與流速，存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)單元5中，同時(shí)通過串口將水質(zhì)信息和水流信息發(fā)送到定位通信模塊7中并上傳至中央服務(wù)器，并通過無線自組網(wǎng)模塊6與沿線其余可移動(dòng)式微型浮標(biāo)進(jìn)行信息同步，并傳送給岸邊的臨時(shí)收發(fā)站。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，通過對數(shù)據(jù)庫中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，歸類，處理，可以繪制出河流流線水質(zhì)分布圖與河流截面水質(zhì)分布圖，據(jù)此可以在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地分析目標(biāo)流域水質(zhì)情況。
[0046]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，由如下單元構(gòu)成: 至少兩個(gè)可移動(dòng)式微型浮標(biāo)，其采用膠合板和泡沫塑料的堆疊制成，隨水流漂浮； 水質(zhì)信號采集單元(8)，其設(shè)置在所述可移動(dòng)式微型浮標(biāo)底部;所述水質(zhì)信號采集單元(8)沉于水面下，用于采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、獲取定位數(shù)據(jù)、及發(fā)送所述水質(zhì)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù);設(shè)置有所述水質(zhì)信號采集單元(8)的可移動(dòng)式微型浮標(biāo)構(gòu)成隨水流流動(dòng)的動(dòng)態(tài)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò); 中央服務(wù)器，其與所述水質(zhì)信號采集單元(8)建立無線通信，獲取實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)及定位數(shù)據(jù)，計(jì)算得到水體實(shí)時(shí)的流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)及其水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)； 智能終端，其與所述中央服務(wù)器建立通信連接，用于接收所述水質(zhì)數(shù)據(jù)、所述定位數(shù)據(jù)、所述流速數(shù)據(jù)、所述流向數(shù)據(jù)及所述水質(zhì)數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。2.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)信號采集單元(8)至少由以下模塊組成:水質(zhì)傳感器(I)、溫度傳感器(2)、信號放大電路(3)、中央處理單元(4)、本地存儲(chǔ)單元(5)、無線自組網(wǎng)模塊(6)和定位通信模塊(7);其中，所述水質(zhì)傳感器(I)與所述溫度傳感器(2)通過同軸接口連接至所述信號放大電路(3);所述信號放大電路(3)的輸出管腳通過插座和插針直接連接到所述中央處理單元(4)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換與信號預(yù)處理，所述本地存儲(chǔ)單元(5)與所述中央處理單元(4)通過導(dǎo)線相連，所述中央處理單元(4)通過串口與所述無線自組網(wǎng)模塊(6)相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述中央處理單元4通過另一串口與所述定位通信模塊(7)相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。3.如權(quán)利要求2所述的同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)信號采集單元(8)集成化設(shè)置。4.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動(dòng)式微型浮標(biāo)的底部鑿設(shè)有圓柱形孔，其中安裝所述水質(zhì)信號采集單元(8)。5.如權(quán)利要求1所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端采用網(wǎng)站控制終端或便攜式智能控制器。6.如權(quán)利要求1所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)信號采集單元(8)進(jìn)一步設(shè)有pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器或氨氮傳感器。7.如權(quán)利要求1所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述無線自組網(wǎng)模塊(6)選用ZigBee組網(wǎng)模塊，通過實(shí)現(xiàn)了ZigBee傳輸組建局域自組網(wǎng)以進(jìn)行數(shù)據(jù)同步及分布式監(jiān)測。8.如權(quán)利要求7所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee組網(wǎng)模塊利用智能調(diào)度機(jī)制，通過預(yù)設(shè)的采樣周期和通信模式智能調(diào)度系統(tǒng)的休眠與喚醒以降低系統(tǒng)功耗。9.如權(quán)利要求1所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述定位通信模塊(7)選用GPS通信模塊。10.如權(quán)利要求1所述的同步檢測水流和水質(zhì)的浮動(dòng)式系統(tǒng)，其特征在于，所述中央服務(wù)器進(jìn)一步根據(jù)水體實(shí)時(shí)的流速數(shù)據(jù)、流向數(shù)據(jù)繪制流線圖，并發(fā)送至所述智能終端顯示。
【文檔編號】G01D21/02GK105937921SQ201610403937
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】陳雪初, 劉威, 葉屬峰
【申請人】華東師范大學(xué)