CN102436265B - 野外环境监测系统、监测方法及监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出野外环境监测系统，包括：控制中心和监控设备；所述监控设备包括：用于提供电源的电源模块、用于监测各种野外环境数据的环境监测模块以及用于与所述控制中心进行数据传输的无线传输模块；其中，所述监控设备还包括：水位监测模块，用于监测所述监控设备所在位置的水位；控制模块，用于获取所述监控设备所在位置的水位后，与预设的警戒水位进行比较，若超过所述预设的警戒水位，则向机械升降模块发送第一抬升命令；所述机械升降模块，接收所述第一抬升命令后，将所述监控设备抬升至第一预定位置。本发明还提出野外环境监测方法和野外环境监控设备，可以提高野外环境监测的可靠性和持续性。

Description

野外环境监测系统、监测方法及监控设备

技术领域

本发明涉及野外环境监测领域，具体涉及野外环境监测系统、监测方法及监控设备。

背景技术

在野外环境的研究过程中，需要获取野外环境的相关数据；目前的做法是在野外安装监测设备，由于传统的监测设备并不能自适应的调整其高度，当遇到洪水、泥石流等自然在灾害引发的水位上涨时，会掩浸监测设备，损坏监测设备，同时对野外环境的考察会因此而受到阻碍，使得获取的野外环境数据不准确，甚至获取不到数据，不能持续的工作。

发明内容

本发明的目的在于提出野外环境监测系统，可以提高野外环境监测的可靠性和持续性。

野外环境监测系统，包括：控制中心和监控设备；所述监控设备包括：用于提供电源的电源模块、用于监测各种野外环境数据的环境监测模块以及用于与所述控制中心进行数据传输的无线传输模块；其特征是，所述监控设备还包括：

水位监测模块，用于监测所述监控设备所在位置的水位；

控制模块，用于获取所述监控设备所在位置的水位后，与预设的警戒水位进行比较，若超过所述预设的警戒水位，则向机械升降模块发送第一抬升命令；

所述机械升降模块，接收所述第一抬升命令后，将所述监控设备抬升至第一预定位置。

本发明通过对监控设备所在的水位进行检测，并把检测的水位数据传给控制模块进行判断，若超出警戒水位，则控制机械升降模块将监控设备抬升，然后把监测的野外环境数据上传到控制中心，供研究人员分析。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

本发明的目的还在于提出野外环境监测方法，可以提高野外环境监测的可靠性和持续性。

野外环境监测方法，包括步骤：

监测目的地的监控设备的水位；

将所述目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较，若超过所述预设的警戒水位，则将所述监控设备抬升至预设的第一位置；

监测目的地的野外环境数据；

将所述目的地的野外环境数据发送到控制中心。

本发明方法通过监测野外环境中监控设备的水位，并根据该水位进行判断，若超出预设的警戒水位，则控制驱动机制，将监控设备提升，将监测的野外环境数据传送到控制中心。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

本发明的目的还在于提出野外环境控设备，可以提高野外环境监测的可靠性和持续性。

野外环境监控设备，包括：电源模块、监测各种野外环境数据的环境监测模块和用于与外界进行数据传输的无线传输模块；其中，所述监控设备还包括：

监测所述监控设备所在位置的水位的水位监测模块；

对所述监控设备进行升降操作的机械升降模块；

判断所述监控设备是否超过警戒水位以及控制所述机械升降模块进行升降操作的控制模块；

所述电源模块与所述环境监测模块、所述水位监测模块、所述控制模块、所述机械升降模块以及所述无线传输模块连接；所述环境监测模块、所述水位监测模块、所述机械升降模块以及所述无线传输模块还与所述控制模块连接。

应用该野外环境监控设备对其所在的水位进行检测，并把检测的水位数据传给控制模块进行判断，若超出警戒水位，则控制机械升降模块将监控设备抬升，然后把监测的野外环境数据上传到控制中心，供研究人员分析。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

附图说明

图1是野外环境监测系统的一个结构示意图；

图2是野外环境监测系统的另一个结构示意图；

图3是野外环境监测方法的一个流程图；

图4是野外环境监测设备的一个结构示意图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。

请参考图1，野外环境监测系统，包括：监控设备T1和控制中心T2；

监控设备T1包括：

电源模块T11，用于提供电源；

环境监测模块T12，用于监测各种野外环境数据；

水位监测模块T13，用于监测监控设备所在位置的水位；

控制模块T14，用于获取监控设备所在位置的水位后，与预设的警戒水位进行比较，若超过预设的警戒水位(例如，在水位连续5次超过警戒水位高度的80％)，则向机械升降模块发送第一抬升命令；

机械升降模块T15，接收第一抬升命令后，将监控设备抬升至第一预定位置；

无线传输模块T16，用于与控制中心进行数据传输；

控制中心T2，用于接收无线传输模块T16传输的数据及进行相关的数据处理。

本发明通过对监控设备所在的水位进行检测，并把检测的水位数据传给控制模块进行判断，若超出警戒水位，则控制机械升降模块将监控设备抬升，然后把监测的野外环境数据上传到控制中心，供研究人员分析。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

多个监控设备T1安装在野外环境，将各自获取的野外环境数据统一在控制中心T2汇聚。

对于野外环境监测系统，不一定要在洪水、泥石流等自然灾害引起的水面上涨后，才由水位监测模块去监测水位，再由控制模块去分析是否超警戒水位；而可以根据天气预报情况和野外环境监控设备安装地点实际环境，预测是否抬升监测设备，由于在控制中心预先配置有各监控设备的标识，当需要抬升时，在控制中心输入控制命令，让控制中心将控制命令按监控设备标识下发到各监控设备执行对应操作；因此，对上述实施例。可作如下改进：

使用具有测量经纬度和海拔的功能的环境监测模块T12；将其获取的野外环境数据传送到控制中心；野外环境数据包括：各个监控设备所在位置的经纬度和海拔；

在配置野外环境监测系统时，预先记录监控设备安装点的地理环境；控制中心T2根据存储的监控设备的所在位置(地理环境)和接收的监控设备所在位置的经纬度和海拔，确定在预定范围内的监控设备(确定相邻监控设备)；根据预定范围内监控设备标识向对应的机械升降模块T15下发控制命令；控制命令包括：第二抬升命令或者第一降低命令；如果根据预测，在某一监测地区(湖面)将会有暴雨，可能引发监控设备安装点的水位提高，在控制中心T2输入第二抬升命令，控制中心T2会将第二抬升命令下发至对应的监控设备T1；监控设备T1的机械升降模块T15接收到该抬升消息，将对应的监控设备抬升到第二预定位置，该第二预定位置可以在机械升降模块T15中根据历史经验值设置。如果通过控制中心发送第二抬升命令将监控设备抬升至该第二预定位置后，经过监控设备的实际监测发现其水位仍不安全，则监控设备自身发送第一抬升命令，将其抬升至第一预定位置，通常该第一预定位置为监控设备能抬升的最高点。

另外，若在控制中心T2输入第一降低命令，则将监控设备降低至第三预定位置。这样做是因为将监控设备抬升了，重心高，当有大风的环境下，容易吹倒，为了考虑监控设备T1的安全性，当水位下降后，可将监控设备的位置降低，以降低重心，为达到这一目的，还可以通过下面这种方式实现：

监控设备T1通过自身的水位监测模块T13检测水位，当在一定时间内连续在警戒水位以下的某个范围，则向机械升降模块T15发送降低命令，将监控设备T1的位置降低。

在一定范围内的野外环境大致是相同的，在此以湖面为例；在遇到水位抬升时，当某一监控设备的水位监测模块失灵时，可通过接收附近的监控设备的告警消息来抬升监控设备，为此可对上述实施例作如下改进：

当其中一个监控设备判断其水位超过预设的警戒水位时，其对应的控制模块T14会产生水位告警消息，水位告警消息包括：监控设备标识、发生时间和水位警戒告警码；该水位警戒告警码用于标识需要抬升监控设备；

无线传输单元T16将本监控设备的水位告警消息发送给其他监控设备；

其他监控设备从控制中心T2获取与其相邻的监控设备标识；根据监控设备标识，若在一定时间内连续接收到相邻的同一个监控设备的水位告警消息(例如在30秒内连续收到5次水位告警消息)，向对应的机械升降模块T15发送第一抬升命令；

对应的机械升降模块T15接收第一抬升命令后，将对应的监控设备抬升至第一预定位置。通常来说会将监控设备抬升到能抬升的最高处。

有时候，野外环境研究人员需要进行实地考察，需要在实地获得野外环境数据，为此，如图2所示，在监控设备上安装显示模块T17，通过该显示模块T17显示监控设备的数据信息，数据信息包括：各种野外环境数据、监控设备所在位置的水位、水位告警信息。

为了进一步保障监控设备的安全性，可将监控设备从原来的位置上再降低至预设的警戒水位范围内，为此，可作如下改进：

控制模块T14将监控设备所在位置的水位与预设的警戒水位进行比较时，若在一定时间内都没超出预设的警戒水位，则向机械升降模块T15发送第二降低命令；

机械升降模块T15根据第二降低命令将监控设备降低至第四预定位置。

请参考图3，接着介绍野外环境监测方法，包括步骤：

301、监测监控设备水位；

监测目的地的监控设备的水位。

302、是否超过警戒水位；

将目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较，若超过预设的警戒水位，则进行步骤303。

303、抬升监控设备；

将监控设备抬升至第一预定位置。

304、监测野外环境数据；

监测目的地的野外环境数据。

305、上传野外环境数据。

将目的地的野外环境数据发送到控制中心。

本发明方法通过监测野外环境中监控设备的水位，并根据该水位进行判断，若超出预设的警戒水位，则控制驱动机制，将监控设备提升，将监测的野外环境数据传送到控制中心。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

为了便于在控制中心对监控设备的管理和控制，提高对野外环境的监测能力，在监控设备中加入测量经纬度和海拔的功能，将测得的经纬度和海拔打包在野外环境数据中，发送给控制中心；

控制中心根据存储的监控设备的所在位置和和接收的监控设备所在位置的经纬度和海拔，确定在预定范围内的监控设备；通过此步骤可以清楚地知道哪些监控设备是相邻的。

当需要对监控设备进行控制时，在控制中心输入控制指令，包括：第二抬升命令或者第一降低命令；根据预定范围内监控设备标识向对应的监控设备下发控制命令；

监控设备处接收控制指令，若为第二抬升命令，则将监控设备抬升至第二预定位置；若为第一降低命令，则将监控设备降低至第三预定位置。

考虑到，对监控设备来说，实现避免被水淹浸的目的，水位监测模块的作用重要，若水位监测模块失灵，如果没有解救措施，则会出现监控设备被淹浸的危险，为此作如下改进：

在将目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较的步骤中，若超过预设的警戒水位，则产生水位告警消息然后将监控设备抬升至第一预定位置；水位告警消息包括：监控设备标识、发生时间和水位警戒告警码；

将本监控设备的水位告警消息发送给其他监控设备；

其他监控设备从控制中心获取与其相邻的监控设备标识；根据监控设备标识，若其他监控设备在一定时间内连续接收到附近同一个监控设备的水位告警消息，将对应的监控设备抬升至第一预定位置。

通过上述改进，当出现水位监测模块失灵时，可以保障监控设备的安全。

在野外环境中，大风天气是在所难免的，若监控设备的重心较高，在大风中，容易被吹倒，而此时监控设备安装点的水位远低于警戒水位，可以将监控设备的重心降低，以提高安全性，具体措施如下：

在将目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较的步骤中，若在一定时间内都没超出预设的警戒水位，则将监控设备降低至第四预定位置。

经过上述控制中心发送第一降低命令，将监控设备降低至第三预定位置，因为此过程是在控制中心处预测的，不能代表实际的情况；在监控设备还会经过监测判断其当前水位是否安全，当经过监控设备自身监测发现降低到第三预定位置后，其水位距离警戒水位足够远，可以发送第二降低命令将其位置继续降低。在满足水位不超过警戒水位的情况下，一般来说，可以将第四预定位置设为机械升降模块T15能降低的最低位置。

请参考图4，野外环境监控设备T1包括：

电源模块T11，用于提供电源；

环境监测模块T12，用于监测各种野外环境数据；

水位监测模块T13，用于监测监控设备所在位置的水位；

控制模块T14，用于获取监控设备所在位置的水位后，与预设的警戒水位进行比较，若超过预设的警戒水位(例如，在水位连续5次超过警戒水位高度的80％)，则向机械升降模块T15发送第一抬升命令；

机械升降模块T15，接收第一抬升命令后，将监控设备抬升至第一预定位置；

无线传输模块T16，用于与外界(控制中心或者其他监控设备)进行数据传输；

电源模块T11与环境监测模块T12、水位监测模块T13、控制模块T14、机械升降模块T15以及无线传输模块T16连接；环境监测模块T12、水位监测模块T13、机械升降模块T15以及无线传输模块T16还与控制模块T14连接。

应用该野外环境监控设备对其所在的水位进行检测，并把检测的水位数据传给控制模块进行判断，若超出警戒水位，则控制机械升降模块将监控设备抬升，然后把监测的野外环境数据上传到控制中心，供研究人员分析。在发生洪水、泥石流等自然灾害引起的水位上涨时，可以自动将野外监测设备提升，以避免被水掩浸；提高了野外监测的可靠性和持续性。

以上本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.野外环境监测系统，包括：控制中心和监控设备；所述监控设备包括：用于提供电源的电源模块、用于监测各种野外环境数据的环境监测模块以及用于与所述控制中心进行数据传输的无线传输模块；其特征是，所述监控设备还包括：

所述环境监测模块还用于监测各个所述监控设备所在位置的经纬度和海拔；所述控制中心根据存储的所述监控设备的所在位置、所述监控设备的所在位置的天气预报情况和接收到的所述监控设备的所在位置的经纬度和海拔，确定在预定范围内的监控设备；根据所述监控设备的所在位置的天气预报情况和接收的所述监控设备所在位置的经纬度和海拔，预测是否需要抬升目的地的监控设备，当需要抬升时，在所述控制中心输入第二抬升命令；根据预定范围内监控设备标识向对应的机械升降模块下发控制命令；所述控制命令包括：第二抬升命令或者第一降低命令；

水位监测模块，用于监测所述监控设备所在位置的水位；

控制模块，用于获取所述监控设备所在位置的水位后，与预设的警戒水位进行比较，若超过所述预设的警戒水位，则向机械升降模块发送第一抬升命令；

所述机械升降模块，接收所述第一抬升命令后，将所述监控设备抬升至第一预定位置，以及接收所述控制命令，若为所述第二抬升命令，则将所述监控设备抬升至第二预定位置；若为所述第一降低命令，则将所述监控设备降低至第三预定位置。

2.根据权利要求1所述的野外环境监测系统，其特征是，

所述控制模块还用于在超过所述预设的警戒水位时，产生水位告警消息，所述水位告警消息包括：监控设备标识、发生时间和水位警戒告警码；

所述无线传输模块将本监控设备的水位告警消息发送给其他监控设备；

其他监控设备从所述控制中心获取相邻的监控设备标识；根据监控设备标识，若无线传输模块在一定时间内连续接收到相邻的同一个监控设备的水位告警消息，则对应的控制模块向对应的机械升降模块发送所述第一抬升命令；

所述对应的机械升降模块接收所述第一抬升命令后，将对应的监控设备抬升至所述第一预定位置。

3.根据权利要求2所述的野外环境监测系统，其特征是，所述监控设备还包括显示模块，用于显示所述监控设备的数据信息，所述数据信息包括：所述各种野外环境数据、所述监控设备所在位置的水位以及所述水位告警信息。

4.根据权利要求1至3任一项所述的野外环境监测系统，其特征是，

所述控制模块将对应的监控设备所在位置的水位与预设的警戒水位进行比较时，若在一定时间内都没超出所述预设的警戒水位，则向对应的机械升降模块发送第二降低命令；

对应的机械升降模块根据所述第二降低命令将对应的监控设备降低至第第四预定位置。

5.野外环境监测方法，其特征是，包括步骤：

监测目的地的监控设备的水位；

将所述目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较，若超过所述预设的警戒水位，则将所述监控设备抬升至第一预定位置；

监测目的地的野外环境数据；所述野外环境数据包括：各个所述监控设备所在位置的经纬度和海拔；

将所述目的地的野外环境数据发送到控制中心；

所述控制中心根据存储的所述监控设备的所在位置、所述监控设备的所在位置的天气预报情况和接收的所述监控设备所在位置的经纬度和海拔，确定在预定范围内的监控设备；

根据所述监控设备的所在位置的天气预报情况和接收的所述监控设备所在位置的经纬度和海拔，预测是否需要抬升所述目的地的监控设备，当需要抬升时，在所述控制中心输入第二抬升命令；

根据预定范围内监控设备标识向对应的监控设备下发控制命令；所述控制命令包括：第二抬升命令或者第一降低命令；

若为所述第二抬升命令，则将对应的监控设备抬升至第二预定位置；若为所述第一降低命令，则将对应的监控设备降低至第三预定位置。

6.根据权利要求5所述的野外环境监测方法，其特征是，

在所述将目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较的步骤中，若超过所述预设的警戒水位，则产生水位告警消息然后将所述监控设备抬升至第一预定位置；所述水位告警消息包括：监控设备标识、发生时间和水位警戒告警码；

将本地监控设备的水位告警消息发送给其他监控设备；

其他监控设备从所述控制中心获取相邻的监控设备标识；根据监控设备标识，若其他监控设备在一定时间内连续接收到相邻的同一个监控设备的水位告警消息，将对应的监控设备抬升至所述第一预定位置。

7.根据权利要求5或6任一项所述的野外环境监测方法，其特征是，

在所述将目的地的监控设备的水位与预设的警戒水位比较的步骤中，若在一定时间内都没超出所述预设的警戒水位，则将所述监控设备降低至第四预定位置。