CN102262144A - 一种远程环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种远程环境监测系统，包括：环境监测传感器，安装在现有的塔上，用于采集塔所在位置的环境数据；数据采集模块，安装在塔上，与环境监测传感器相连，将塔所在位置的环境数据转发；第一通信模块，安装在塔上，与数据采集模块相连，用于将采集数据发送给第二通信模块；太阳能电池板，安装在塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于为数据采集模块和第一通信模块分别供电；第二通信模块，与中控主机相连，用于接收采集数据；中控主机，用于对接收到的塔所在位置的环境数据进行分析处理，以实现塔的远程环境监测。本发明以较低建设成本实现对远程环境的实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种远程环境监测系统。
背景技术
随着经济日益发展，带来许多环境气候问题。环境观测记录和依据它编发的情报，除了为天气预报提供日常资料外，还通过长期积累和统计，加工成气候资料，为农业、林业、工业、交通、军事、水文、医疗卫生和环境保护等部门进行规划、设计和研究，提供重要的数据。此外，大气污染监测的对象是整个空气中的物质，而空气中对人类生存环境威胁较大的污染物主要有：一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和光化学氧化剂等。因此，定量检测大气污染物是非常必要的。目前，越来越多的大型环境监测网的建设项目正在筹备中，但环境监测塔的建设环境一般较恶劣，且建塔成本很高。另外，塔下机房的建设及供电存在建设成本高，导致整个塔远程环境监测系统存在建设成本高的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种远程环境监测系统，以较低建设成本实现对远程环境的远程实时监测。
为达上述目的，本发明实施例提供了一种远程环境监测系统，所述系统包括：环境监测传感器，安装在现有的塔上，用于采集所述塔所在位置的环境数据，传送给数据采集模块；数据采集模块，安装在所述塔上，与环境监测传感器相连，将所述塔所在位置的环境数据转发给第一通信模块；第一通信模块，安装在所述塔上，与数据采集模块相连，用于将数据采集模块传来的采集数据发送给第二通信模块，其中，所述采集数据包括所述塔所在位置的环境数据；太阳能电池板，安装在所述塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于利用储存的电能为数据采集模块和第一通信模块分别供电；第二通信模块，与中控主机相连，用于接收第一通信模块发送的采集数据，将所述采集数据转发给中控主机；中控主机，用于对接收到的所述采集数据包含的所述塔所在位置的环境数据进行分析处理，以实现所述塔的远程环境监测。
上述技术方案具有如下有益效果：通过建立塔上的环境监测传感器一数据采集模块与第一通信模块集成于塔上并利用太阳能电池板供电～第二通信模块-远端中控主机这一远程环境监测系统，以较低成本实现对远程环境的实时监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种远程环境监测系统示意图；
图2为本发明实施例中控主机中的中控软件组成模块示意图；
图3为本发明实施例整个太阳能发电系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
近代以来，我国塔式结构建设在各个领域得到迅猛发展，其应用范围和数量不断扩大，已广泛应用于广播电视、邮电通信、输电线路、海空导航、气象监测、环境保护、旅游观光、市政建设等领域，发展前景广阔。
本发明实施例的相关考虑技术主要是传感器技术、通信技术、太阳能技术和计算机技术。
传感器是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器技术是实现自动检测和自动控制的首要环节。
通信技术是指把数字、声音、图像等信息高效率地传送到远地设备上的一种技术。目前通信方式主要分为无线方式。通信系统通常由用户设备、编码和解码、调制和解调、加密和解密、传输和交换设备等组成。
计算机技术是研究信息过程、用以表达此过程的信息结构和规则及其在信息处理系统中实现的学科。计算机技术研究的主要对象是现代计算机及其相关的现象。
如图1所示，为本发明实施例一种远程环境监测系统示意图，所述系统可以包括：
环境监测传感器，安装在现有的塔上，用于采集所述塔所在位置的环境数据，传送给数据采集模块；
数据采集模块，安装在所述塔上，与环境监测传感器相连，将所述塔所在位置的环境数据转发给第一通信模块；
第一通信模块，安装在所述塔上，与数据采集模块相连，用于将数据采集模块传来的采集数据发送给第二通信模块，其中，所述采集数据包括所述塔所在位置的环境数据；
太阳能电池板，安装在所述塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于利用储存的电能为数据采集模块和第一通信模块分别供电；
第二通信模块，与中控主机相连，用于接收第一通信模块发送的采集数据，将所述采集数据转发给中控主机；
中控主机，用于对接收到的所述采集数据包含的所述塔所在位置的环境数据进行分析处理，以实现所述塔的远程环境监测。
可选的，本发明实施例可以在现有的塔上端安装环境监测传感器，可以通过电缆与数据采集模块相连接。数据采集模块将所采集的塔所在位置的环境数据与环境数据交给第一通信模块，第一通信模块可以利用无线通信方式(GPRS，3G等)将数据采集模块所采集数据传回中控机房的第二通信模块，由第二通信模块转发给中控主机。中控机房内的中控主机对接收到的监控数据进行分析处理，为环境或气象监测部门提供可靠的气象数据以供大众服务。
可选的，本发明实施例所述环境监控传感器可以包括：温度传感器、风速传感器等。所述环境监测传感器还可以包括如下的一种或者多种：二氧化碳浓度传感器、氮氧化物浓度传感器，硫化氢气体浓度传感器、可吸入颗粒物浓度监测传感器等。
可选的，所述数据采集模块，可以由单片机和内存组成，可以用于存储所述塔所在位置的环境数据，还可以对数据进行初步处理，接收通信模块传来的命令并根据该命令发送所述采集数据。所述中控机房内的中控主机可以由计算机实现，通过计算机中的中控软件对接收到的所述塔所在位置的环境数据进行分析处理，以实现所述塔的远程环境监测，供环境或气候监测部门使用。
可选的，如图2所示，为本发明实施例中控主机中的中控软件组成模块示意图，该中控软件中可以包括如下模块中的一种或者多种：地图管理模块201、数据存储模块202、信号分析模块203等；其中，
所述地图管理模块201，用于提供地图界面，将所述塔所在位置标注在地图上，以方便用户在所述地图上查看所监控的所述塔；
所述数据存储模块202，用于通过数据库系统对采集数据进行保存；
所述信号分析模块203，用于对采集数据进行分析处理，供环境或气候监测部门使用。所述信号分析模块203，还可以用于对采集数据进行分析处理，计算得到监测参数，追踪所述监测参数的变化并与预置报警阀值比较，以检查所述塔所在位置的环境是否出现异常。例如，根据上述二氧化碳浓度传感器、氮氧化物浓度传感器，硫化氢气体浓度传感器、可吸入颗粒物浓度监测传感器等环境监测传感器实现对大气污染进行实时监测，在污染超标时，可以及时通知环境或气候监测部门。
以下对整个远程环境监测流程做出如下说明：
①塔上端安装的环境监测传感器包括二氧化碳浓度传感器、氮氧化物浓度传感器，硫化氢气体浓度传感器、可吸入颗粒物浓度监测传感器等。
②将环境监测传感器及其电路部分与数据采集模块及第一通信模块合并或者单独封装在防水、防尘、防干扰的设备内，通过夹具固定在塔顶平台，或者塔身构件上，环境监测传感器和数据采集模块及第一通信模块供电可依靠置于设备顶端的太阳能电池板，体现了设计的高度集成化与简约化，以较低建设成本实现其功能。
太阳能电池板(Solar panel)分类：晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池；非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池；化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。如图3所示，为本发明实施例整个太阳能发电系统结构示意图，由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。蓄电池：一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。逆变器：在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意，不是简单的降压)。电池板原料可以包括：玻璃，EVA(EVA为橡塑发泡系列产品，聚乙烯-醋酸乙烯)，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等。
③塔上的环境监测传感器可以通过电缆与数据采集模块连接。一方面电缆可以为塔顶环境监测传感器模块供电，另一方面电缆可以将环境监测传感器模块的采集数据传输至数据采集模块。
④数据采集模块可以由单片机与内存两个主要部分构成，负责临时存储所采集数据并可以进行初步处理，接收第一通信模块传来的命令并通过第一通信模块向远端中控机房中的第二通信模块发送采集数据。
⑤第一通信模块和第二通信模块的通信方式为无线通信方式。无线方式利用GPRS或者3G方式与中控软件直接通信，根据中控端指令将采集数据打包发送。
⑥中控软件位于远离塔的中控机房内，由地图管理模块、数据存储模块、信号分析模块等组成。其中，地图管理模块提供直观化的地图界面，将塔所在位置标注在地图上，用户可以方便的在地图上查看所监控塔的基本信息；数据存储模块通过数据库系统对过往监测数据进行保存；信号分析模块对监测数据进行分析处理和统计，最后供相关环境或气候监测部门使用。
⑦中控软件中的信号分析模块还可以用于对采集数据进行分析处理，计算得到监测参数，追踪所述监测参数的变化并与预置报警阀值比较，以检查所述塔所在位置的环境是否出现异常。例如，根据上述二氧化碳浓度传感器、氮氧化物浓度传感器，硫化氢气体浓度传感器、可吸入颗粒物浓度监测传感器等环境监测传感器实现对大气污染进行实时监测，在污染超标时，可以及时通知环境或气候监测部门。
需要说明的是，本发明实施例所述塔包括各种塔式机构，例如可以包括如下的一种或者多种：通信塔、电视广播塔、电力塔等，本发明实施例所述技术方案并不以此为限。
本发明实施例技术方案带来的有益效果：本发明实施例通过建立塔上的环境监测传感器-数据采集模块与第一通信模块集成于塔上并利用太阳能电池板供电-第二通信模块-远端中控主机这一远程环境监测系统，以较低成本实现对远程环境的实时监测。本发明实施例在现有塔上设置环境污染物监测传感器，降低了气象和环境监测部门建站的成本，同时增加了铁塔运营商的经济效益；利用各种塔分布的广泛性，实现了对偏远地区和地形复杂地区的环境污染物的实时监测。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述全部或部分步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种远程环境监测系统，其特征在于，所述系统包括：
环境监测传感器，安装在现有的塔上，用于采集所述塔所在位置的环境数据，传送给数据采集模块；
数据采集模块，安装在所述塔上，与环境监测传感器相连，将所述塔所在位置的环境数据转发给第一通信模块；
第一通信模块，安装在所述塔上，与数据采集模块相连，用于将数据采集模块传来的采集数据发送给第二通信模块，其中，所述采集数据包括所述塔所在位置的环境数据；
太阳能电池板，安装在所述塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于利用储存的电能为数据采集模块和第一通信模块分别供电；
第二通信模块，与中控主机相连，用于接收第一通信模块发送的采集数据，将所述采集数据转发给中控主机；
中控主机，用于对接收到的所述采集数据包含的所述塔所在位置的环境数据进行分析处理，以实现所述塔的远程环境监测。
2.如权利要求1所述远程环境监测系统，其特征在于，所述环境监测传感器包括如下的一种或者多种：二氧化碳浓度传感器、氮氧化物浓度传感器，硫化氢气体浓度传感器、可吸入颗粒物浓度监测传感器。
3.如权利要求1所述远程环境监测系统，其特征在于，所述数据采集模块通过电缆与所述环境监测传感器相连。
4.如权利要求1所述远程环境监测系统，其特征在于，所述第一通信模块，用于利用无线通信方式将所述采集数据发送给所述第二通信模块。
5.如权利要求2所述远程环境监测系统，其特征在于，所述数据采集模块，由单片机和内存组成，用于存储所述塔所在位置的环境数据与环境数据并可以进行初步处理，接收通信模块传来的命令并根据该命令发送所述采集数据。
6.如权利要求1所述远程环境监测系统，其特征在于，所述中控主机中的中控软件包括如下模块中的一种或者多种：地图管理模块、数据存储模块、信号分析模块；其中，
所述地图管理模块，用于提供地图界面，将所述塔所在位置标注在地图上，以方便用户在所述地图上查看所监控的所述塔；
所述数据存储模块，用于通过数据库系统对采集数据进行保存；
所述信号分析模块，用于对采集数据进行分析处理，供环境或气候监测部门使用。
7.如权利要求6所述远程环境监测系统，其特征在于，所述信号分析模块，用于对采集数据进行分析处理，计算得到监测参数，追踪所述监测参数的变化并与预置报警阀值比较，以检查所述塔所在位置的环境是否出现异常。
8.如权利要求1所述远程环境监测系统，其特征在于，所述太阳能电池板包括：晶体硅电池板、非晶硅电池板、化学染料电池板。
9.如权利要求1-8任一项所述远程环境监测系统，其特征在于，所述塔包括如下的一种或者多种：通信塔、电视广播塔、电力塔。
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