河道信息監(jiān)測系統的制作方法
【專利摘要】本新型涉及一種河道信息監(jiān)測系統，包括：分布于被監(jiān)測河道中的若干檢測裝置，以及接收各檢測裝置數據的監(jiān)控主機，檢測裝置包括：用于檢測水文數據的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調理電路，該調理電路的輸出端與處理器從模塊的信號采集端相連，該處理器從模塊的信號輸出端與無線從模塊的輸入端相連；監(jiān)控主機包括：無線主模塊，與無線主模塊相連的處理器主模塊；本實用新型中檢測裝置采用分布式設計，分布于河道區(qū)域，采集河道的水文數據，且通過無線主、從模塊進行數據傳輸，通過監(jiān)控主機實現數據匯總，使數據采集具有及時性、多樣性，為河道的安全預防做好準備。
【專利說明】河道信息監(jiān)測系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種河道信息監(jiān)測系統。

【背景技術】
[0002]在物聯網發(fā)展的今天，采用多點分布式傳感器與多媒體綜合采樣，通過網絡有線或無線傳送實時數據，通過后臺云計算的分析處理，構建智能化操作管理平臺，實現遠程設備的控制與管理是物聯網的重要發(fā)展方向。
[0003]目前，我國現有的河道數量多、地方偏遠，單靠人員定時巡檢，一方面需要大量的人力和資金的投入、另一方面時效性低，很難有效的掌握到河道的安全狀況。因此，需要研發(fā)一種遠程的自動監(jiān)測系統來協助此項工作。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種河道信息監(jiān)測系統，該河道信息監(jiān)測系統解決了河道偏遠檢測不便，檢測數據單一、效率低的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種河道信息監(jiān)測系統，包括:分布于被監(jiān)測河道中的若干檢測裝置，以及接收各檢測裝置數據的監(jiān)控主機，所述檢測裝置包括:用于檢測水文數據的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調理電路，該調理電路的輸出端與處理器從模塊的信號采集端相連，該處理器從模塊的信號輸出端與無線從模塊的輸入端相連；所述監(jiān)控主機包括:無線主模塊，與無線主模塊相連的處理器主模塊。
[0006]進一步，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調理電路的輸入端相連。
[0007]進一步，為了豐富檢測數據，兼顧空氣質量檢測，所述檢測裝置還包括:用于檢測空氣數據的空氣傳感器組，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調理電路的輸入端相連。
[0008]進一步，為了提高調理電路的通用性，使對外部多種電壓范圍的數據均能進行調理，所述調理電路包括: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理電路的輸入端，反相端接入一基準電壓，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:用于對輸入信號進行降壓的分壓電路，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理電路的信號輸出端。
[0009]進一步，由于檢測裝置分布的距離很廣泛，若出現故障，短時間內不可能及時進行維修，但是在出現故障時，還是需要盡可能的保證數據采集，所述檢測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一開關管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連。
[0010]進一步，為了解決無線傳輸問題，所述無線從模塊和無線主模塊采用ZigBee無線模塊。
[0011]進一步，實現對分布于河道區(qū)域的若干檢測裝置實現定位，確定其地理位置，所述檢測裝置還包括GPS接收機，該GPS接收機與所述處理器從模塊通過串口相連。
[0012]進一步，為了在出現故障時，發(fā)出提示信號，使維修人員能快速找到故障檢測裝置，所述檢測裝置還包括語音報警器，該語音報警器與所述處理器從模塊的第二輸出控制端相連。
[0013]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優(yōu)點:本實用新型中檢測裝置采用分布式設計，分布于河道中，采集河道的水文數據，且通過無線主、從模塊進行數據傳輸，通過監(jiān)控主機實現數據匯總，使數據采集具有及時性、多樣性，為河道的安全預防做好準備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0015]圖1是本實用新型的檢測裝置的原理框圖一；
[0016]圖2是本實用新型的檢測裝置的原理框圖二 ；
[0017]圖3是本實用新型的數據采集調理模塊的電路圖；
[0018]圖4是本實用新型的第一、第二通道單元的電路圖；
[0019]圖5是本實用新型的檢測裝置的原理框圖三；
[0020]其中，比較器U1A、NPN三極管11、？冊三極管了2、第一集成運算放大器仍4、第二集成運算放大器U1B、第三集成運算放大器U1C。

【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，一種河道信息監(jiān)測系統，包括:
[0022]分布于被監(jiān)測河道中的若干檢測裝置，以及接收各檢測裝置數據的監(jiān)控主機，所述檢測裝置包括:用于檢測水文數據的水文傳感器組，該水文傳感器組的輸出端與調理電路的輸入端相連，該調理電路的輸出端與處理器從模塊的信號采集端相連，該處理器從模塊的信號輸出端與無線從模塊的輸入端相連；所述監(jiān)控主機包括:無線主模塊，與無線主模塊的信號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WTW品牌，型號:VisoTurb 700IQ)、水流傳感器，所述各傳感器的輸出端分別與相應調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)測儀，由傳感器和二次表兩部分組成?？膳淙龔秃匣騼蓮秃想姌O，以滿足各種使用場所。配上純水和超純水電極，可適用于電導率小于3 μ s/cm的水質(如化學補給水、飽和蒸氣、凝結水等)的pH值測量。
[0025]水流傳感器是指通過對水流量的感應而輸出脈沖信號或電流、電壓等信號的水流量感應儀器，這種信號的輸出和水流量成一定的線性比例，有相應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算
[0026]如圖2所示，所述檢測裝置還包括:用于檢測空氣數據的空氣傳感器組，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調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的單片機或者嵌入式芯片來實現，通過單片機或者嵌入式芯片實現上述信號的采集屬于現有技術。
[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。
[0029]如圖3和圖4所示，所述調理電路包括: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的同相端作為調理電路的輸入端，反相端接入一基準電壓，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:用于對輸入信號進行降壓的分壓電路，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理電路的信號輸出端。
[0030]其中，所述分壓電路通過電阻R2和電阻R3串聯構成，電阻R2的一端接入輸入信號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可以采用可調電位器(多圈電位器)對其輸出電壓進行調節(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算放大器U1A、第二集成運算放大器U1B、第三集成運算放大器U1C。
[0032]所述調理電路的工作原理是，通過基準電壓與輸入電壓進行比較，例如基準電壓采用5V，S卩，輸入電壓范圍大于5V，則通過第一通道單元對電壓進行縮小，通過分壓電路調整到5V范圍之內，經過第一電壓跟隨器后接入AD模塊，若輸入電壓范圍小于5V，則直接通過第二通道中的第一電壓跟隨器進行AD模塊，因此，本實用新型能夠對大于或小于基準電壓的輸入信號均能進行調理，提高了調理電路的通用性。由于分壓電阻對信號的處理是線性的，因此，信號處理不會失真。
[0033]所述檢測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一開關管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連，當監(jiān)控主機檢測到測量數據不準確時，可以判斷水文傳感器組或空氣傳感器組出現故障，此時，通過無線啟動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，所述無線從模塊和無線主模塊采用ZigBee無線模塊，例如以Core2530為核心的CC2530F256芯片，其工作頻段:2.4GHz ；16個傳輸信道，可根據環(huán)境進行切換可靠通信信道；無線傳輸速率打250kbps ;高性能、低功耗的8051微控制器內核；適應 2.4GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收發(fā)器。
[0035]所述檢測裝置還包括GPS接收機，該GPS接收機與所述處理器從模塊通過串口相連，以實現對若干檢測裝置的分布進行定位。
[0036]所述檢測裝置還包括語音報警器，該語音報警器與所述處理器從模塊的第二輸出控制端相連，當某一檢測裝置出現故障時，控制語音報警器報警，以便于維修人員找尋該檢測裝置。
【權利要求】
1.一種河道信息監(jiān)測系統，其特征在于包括: 分布于被監(jiān)測河道中的若干檢測裝置，以及接收各檢測裝置數據的監(jiān)控主機； 所述檢測裝置包括:用于檢測水文數據的水文傳感器組，與該水文傳感器組的輸出端相連的調理電路組，該調理電路的輸出端與處理器從模塊的信號采集端相連，該處理器從模塊的信號輸出端與無線從模塊的輸入端相連； 所述監(jiān)控主機包括:無線主模塊，與無線主模塊相連的處理器主模塊。
2.根據權利要求1所述的河道信息監(jiān)測系統，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調理電路的輸入端相連。
3.根據權利要求2所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括:用于檢測空氣數據的空氣傳感器組，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調理電路的輸入端相連。
4.根據權利要求3所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述調理電路包括: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理電路的輸入端，反相端接入一基準電壓，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:用于對輸入信號進行降壓的分壓電路，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理電路的信號輸出端。
5.根據權利要求3所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述檢測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一開關管與所述處理器從模塊的第一輸出控制端相連。
6.根據權利要求1-5任一所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述無線從模塊和無線主模塊采用ZigBee無線模塊。
7.根據權利要求5所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括GPS接收機，該GPS接收機與所述處理器從模塊通過串口相連。
8.根據權利要求7所述的河道信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括語音報警器，該語音報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】G01C13/00GK204007616SQ201420378869
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王逢州, 薛冰蓮 申請人:徐州工程學院