CN105424084B - 潮滩冲淤组网观测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种潮滩冲淤组网观测系统，包括：数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块、软件控制模块，其中，数字采集控制模块，用于提供实时时钟、并接收和处理传感器模块采集的实地信息；传感器模块，用于采集各种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浑浊度、淤泥厚度变化；通讯模块，用于将经过数字采集控制模块处理的数据传输至远程计算机；软件控制模块，用于执行远程计算机和数字采集控制模块的指令，并根据所述指令实现数据的采集、存储以及发送。本发明还提供了一种冲淤监测仪，能够实时得到传感器采集的数据，并通过无线方式传输至远程计算机，还具备有预警功能，及时发现各种故障，发出警报。

Description

潮滩冲淤组网观测系统

技术领域

本发明涉及数据采集领域，具体地，涉及一种潮滩冲淤组网观测系统。

背景技术

潮滩由陆向海延伸，受潮汐涨落影响，交替出露水面，冲淤演变复杂，集中了陆地海洋之间的主要相互作用力。各种物理、化学及生物过程复杂。研究潮滩在各种环境要素综合作用下的物质循环机制及演变规律是当前国际上的热点和难点。

要科学的利用和发展潮滩资源，实现可持续发展，必须建立在对潮滩的地貌演变、物理和化学过程、生态系统等有足够的认识基础之上。建立长期、实时潮滩冲淤演变观测网络，实现长时间序列、大空间尺度潮滩冲淤状况高精度监测，对潮滩相关科学问题研究或潮间带资源管理利用都至关重要。

地表高程变化值能直接反应潮滩的冲淤量，这是研究潮滩冲淤变化最为重要的参数之一。此外，海岸线的位置变化也在一定程度上可以表征潮滩冲淤程度。由于潮滩区域的水体通常较为浑浊，因此针对潮滩区域的地形监测手段在中、高潮滩区域和低潮滩会有不同。

以下是现有的潮滩冲淤测量方法：

一、高潮滩区域的测量方法

1、传统的人工测绘手段，水准仪和经纬仪

这种传统测绘方法运用闭合导线测量、附和导线测量以及碎步点测量在潮滩区域进行测量，然后进行控制网平差修正测量结果并成图。这种方法受限于潮滩区域控制点有限且耗时耗力，并且由于其测量方式属于接触式测量，在地面硬度不够的潮滩区域对测量结果影响较大，目前在潮滩区域大面积地形测量中很少运用。目前水准仪与经纬仪基本被全站仪取代。

2、航空摄影技术

航空摄影测量是目前大范围地形测量的主要手段，在潮滩区域亦然。航空摄影测量根据传感器不同可以生成光学图像与雷达图像，光学图像由航空照相机生成，雷达图像由合成孔径雷达生成。外业部分一般选择在天气状况良好(晴朗、风速低)的白天，在测区潮位处于低潮位时进行航摄，选择典型明显地物点(如固定点、交点)进行像片控制测量，同时进行像片调绘。内业部分主要是加密测量和测制地形原图。近年来无人机技术发展迅猛，在海岸地区运用无人机航摄系统具有很大的发展潜力。航空摄影的方法具有覆盖面积大、分辨率高、同步性好等优势(张祖勋，2008)，适合大范围潮滩区域的地形测量需要。然而海岸地区的航空摄影测量是必须按照潮情选择测量时间，通常操作流程是搜集测区2至3个海洋观测站5至7天的潮情资料，分析潮汐变化规律，推算低潮时间，同时根据风速和日超条件确定飞行时间，为了保重低潮的准确性，还必须根据飞行当天的潮情再做对潮汐做出修正，这也导致了该方法成本较高，收天气影响较大，同时也决定了不适于长时间序列监测，为了提高数据精度还需要配合地面校准设施及作业等大大增加了该方法的实施难度。

3、RTK载波相位差分技术

全球定位系统(GPS)的快速发展，使之可以直接运用于潮滩测量。目前实时动态载波相位差分技术(RTK)在精确地形测量中使用广泛。RTK在一定程度上代替了传统的测绘仪器(经纬仪、水准仪等)。

RTK直接测量能够提高现场观测的效率和精度，但是作为直接测量法，还是需要人员现场操作，，耗时耗力，无法适应长期监测；此外，同其他GPS技术一样，RTK也会收到天气、卫星状况影响，高程观测存在较大误差。

4、激光雷达技术

20世纪90年代商业化的Lidar(激光雷达)技术使测量人员获得大范围的精细化数据成为可能。它集成激光测距技术、计算机技术、惯性测量单元(IMU)/DGPS差分定位技术于一体，该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。同样激光雷达也存在很大不足，首先是不能够穿透潮滩浑浊水体，因此对于有水体覆盖部分数据盲区；其次，激光观测在现场受雨雪天气影响较大。

5、卫星遥感技术

遥感技术在潮滩冲淤积研究中主要应用于海岸线的提取与变化分析。卫星遥感具有覆盖范围大、时效性好的等特点，比较适合大范围的潮滩冲淤分析。NASA、USGS等部门相当重视利用卫星遥感技术进行海岸线的提取。相对于机载测量系统所获得的资料，卫星遥感资料的时效性更强，它可以根据需要在卫星轨道上频繁地获取感兴趣区域的资料。需要说明的是，虽然目前有很多高空间分辨率的遥感卫星，但是暂时没有遥感卫星可以直接高精度地测量出地面高程，所以目前很难通过卫星遥感技术获得精确的海岸三维地形信息。如果对空间分辨率要求及精度要求不高时，可以采用星载INSAR生成的雷达图像进行地形测量，其成果在监测潮滩区域地面沉降时有部分应用。受天气影响巨大，且成本很高，需要在卫星过境时能够进行及时的现场校准作业，才能有效的提高观测数据。

二、低潮滩地形冲淤观测方法

低潮滩区域长期被水体覆盖，潮滩区域的水体往往十分浑浊，而浑浊水体的水下地形的精确测量是世界性的难题，目前没有有效的观测技术去进行这种环境下的测量。

在测量人员可以到达的区域，测深杆、测深锤、全站仪、RTK等传统测量手段都可以得到精度较差的数据，这种数据并不能满足短时间尺度的大面积潮滩冲淤的研究需求。

遥感技术目前对浑浊水体的穿透效果非常差，测不到有效数据，因此类似测量手段目前并不可行(翟国君，2009)。

一些常见的冲淤演变测量方法有钻孔取样法、静力触探/测杆法、声纳探测法、放射线探测法、声波淤泥密度探测法等也被尝试用于浅水潮滩地形冲淤测量。钻孔取样法和静力触探/测杆法，一般由人工操作，准确度低，工作量大，不利于长期定时地测试淤泥深度。声纳探测法、放射线探测法、声波淤泥密度探测法需要借助较大型的测试设备，成本高，不利于长期使用，或大面积使用。目前为了研究短时间尺度的低潮滩冲淤，往往采用较为原始的插入固定杆，然后乘船量取杆上固定刻度到杆底地面的距离。此方法可以大致刻划一定的潮滩冲淤变化量，但是与测绘的质量控制标准存在明显差距。

比较高中低潮滩的多种观测手段，我们发现，目前的观测方法普遍存在几种不足：

长时间序列高精度监测不足：现有常规观测手段已经具备了大范围，高精度等特点，但都不能很好的兼顾长时间连续观测；

非接触式观测在中高潮滩覆盖较好，需要现场校准，并受天气影响较大，对于长期被浑浊水体覆盖的低潮滩区域，数据获取精度和时间分辨很低；

接触式观测都需要人工参与现场观测，耗时耗力，且成本很高，同时，由人员参加的现场观测对于天气影响较为敏感，数据获取无法覆盖极端天气情况。

针对以上这些观测手段的不足问题，为了能够更好地测量潮滩冲淤变化，我们设计了一种性能稳定，低成本，适用性较广、测量快速的方法。采用接触式观测，避免非接触式观测数据精度校准问题；具备远程实时控制和数据传输功能，无需人工现场操作就可以迅速地得到测试数据，使在极端海况下的潮滩冲淤演变监测成为可能，该系统能穿长期在水下工作，解决了低潮滩区域水下地形冲淤观测的不足，通过多传感器组网覆盖大区域观测，使潮滩冲淤监测面积大大增加。

本发明为了解决上述的问题，提出一种利用光学传感器和远程通讯模式的新型潮滩冲淤监测方法及系统。利用光学后面散射原理，设计、试制一套冲淤监测仪，并针对潮滩冲淤监测具有长时间尺度和大空间范围的需求，我们为这套冲淤监测仪配置了一套ZIGBEE组网传输模块，并制订了多套潮滩冲淤监测仪组网观测的规范。实现在大面积潮滩冲淤监测中，多套潮滩冲淤监测仪组网实时监测。通过这套系统，我们可以非常方便的通过近岸的一套ZIGBEE基站控制整个冲淤监测网络，设置网络中每一台监测仪的参数、远程启动设备或下载整个监测网络中各台仪器的数据。

为了能够更好地测量滩涂、河道、湖泊的淤泥深度，需要一种低成本，适用性较广的方法，同时应具备远程数据传输功能，无需人工现场操作就可以迅速地得到测试数据。本发明为了解决上述的问题，提出一种利用光学传感器和远程通讯模式的新型淤泥测试系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种潮滩冲淤组网观测系统。

根据本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统，包括：数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块，其中，

-所述数字采集控制模块，用于提供实时时钟、并接收和处理传感器模块采集的实地信息；

-所述传感器模块，用于采集多种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浊度、淤泥厚度；

-所述通讯模块，用于将经过数字采集控制模块处理实地信息得到的数据传输至远程计算机。

优选地，所述数字采集控制模块包括：中央处理器、多个传感器接口、GPRS定位模块、数据存储模块、实时时钟定时器、电量监控模块、通讯接口；

所述多个传感器接口用于接入所述传感器模块中相应的传感器，并将传感器采集到的实地信息输入到中央处理器或经数据存储模块的缓存后传输给中央处理器；

所述数据存储模块用于存储传感器采集到的实地信息；

所述实时时钟定时器用于提供实时时钟，记录实地信息采集的时间；

所述电量监控模块用于监测本地电池的电量；

所述通讯接口用于将经过中央处理器处理实地信息得到的数据传输给通讯模块；

GPRS定位模块，用于得到传感器模块中的传感器的位置信息，并将位置信息传输给中央处理器。

优选地，所述传感器模块包括：光学传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器中的任一种或者多种的组合；其中，

-所述光学传感器，用于采集淤泥的深度数据和水体的浑浊度数据；

-所述液位传感器，用于采集河道或者滩涂的水位；

-所述温度传感器，用于采集环境的温度；

-所述湿度传感器，用于采集环境的湿度，以作为中央处理判断出是否存在漏水的依据；

-所述加速度传感器，用于感知仪器位置和姿态，以为及时排除仪器歪斜事故引起数据偏差提供故障提示。

优选地，所述通讯模块包括：无线通讯模式；

所述无线通讯模式采用ZIGBEE模块，其中所述ZIGBEE模块包括设置在远程控制模块上的主模块和若干个设置在传感器模块上的从模块，所述若干个从模块与所述数字采集控制模块的通讯接口相连，并能够接收主模块的数据，经过校验主模块发送的数据后，所述若干从模块以无线的方式将所述数字采集控制模块采集到的实地信息发送至远程的主模块，主模块将数据输入远程的计算机。

优选地，还包括软件控制模块，所述软件控制模块，用于将指令传输给数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块，其中，所述指令来源于远程计算机和/或数字采集控制模块的本地，所述指令用于控制数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块执行数据采集、存储以及发送；

软件控制模块包括如下子模块：

子模块1：用于初始化数字采集控制模块的传感器接口以及通讯接口，等待执行软件控制程序；

子模块2：根据数字采集控制模块的本地指令，判断是否有传感器采集到实地信息；若有采集到实地信息，判断是否需要保存，若需要则保存，若不需要则舍弃；若没有采集实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

若没有传感器采集到实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

子模块3：根据远程计算机的指令执行相应的操作，若不存在远程计算机的指令则搜寻数字采集控制模块的本地指令，执行相应的操作；

子模块4：判断数字采集控制模块的实时时钟是否达到设定的时间间隔，若达到，则将存储的数据发送至远程的计算机；

子模块5：依次循环运行子模块2、子模块3、子模块4，当传感器采集到的实地信息出现警示值时，发送预警信息至远程计算机。

优选地，所述警示值包括：电量低、温湿度超标、水位超上限、冲淤泥监测仪姿态倾斜。

优选地，所述系统还包括用于测量淤泥的冲淤泥监测仪，所述用于测量淤泥的冲淤泥监测仪包括：ZIGBEE天线、密封腔、柱体，所述ZIGBEE天线设置在密封腔的上端部，所述密封腔的下端连接柱体的一端，且所述柱体的内部设置有空腔，所述空腔内放置有光学传感器，其中所述密封腔能够用于放置数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块。

根据本发明提供的冲淤监测仪，包括：ZIGBEE天线、密封腔、柱体，所述ZIGBEE天线设置在密封腔的上端部，所述密封腔设置有至少一个外部接线口，所述密封腔的下端连接柱体的一端，且所述柱体的内部设置有空腔，所述空腔内放置有光学传感器，其中所述密封腔能够用于放置数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块。

优选地，所述柱体的另一端为圆锥状，且圆锥状的所述另一端的尖端朝下；所述柱体的空腔内还包括锂电池，用于给密封腔内的各个模块供电。

根据本发明提供的潮滩冲淤组网观测方法，包括如下步骤：

步骤S1：数字采集控制模块控制传感器模块采集多种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浊度、淤泥厚度；

步骤S2：数字采集控制模块接收和处理传感器采集模块采集的实地信息；

步骤S3：将经过数字采集控制模块处理实地信息得到的数据传输至远程计算机。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统可将测量数据按日期时间及设备号的形式保存为文本文件，可读性强。

2、本发明通过串口或ZIGBEE无线通讯的方式读取内存文件和参数设置；并利用RS485和GPRS/CDMA通讯接口作为数据远传，具备大容量电源及电池容量报警功能，从而能够实现自动的淤泥数据采集，并实时将采集到的数据传输至远程的计算机。

3、本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统可响应串口及远程无线指令进行时钟校准以及读取历史数据等工作；通过ZIGBEE组网方式实现远距离通讯，不需要深入到水体环境中读取数据，轻松实现数据传输。

4、本发明的潮滩冲淤组网观测系统自带温湿度传感器感知仪器密封状况，可及时发现漏水故障；自带加速度传感器感知仪器位置和姿态，可以及时排除仪器歪斜等事故引起数据偏差；自带可远程校准RTC实时时钟，保证数据记录的实时性；预留可扩展GPS定位接口；预留数据GPRS远程接口；因此具备良好的适用性和扩展性。

5、本发明提供的冲淤监测仪采用光学传感器，能够精确地测量出淤泥的浑浊度和深度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统系统的数字采集控制模块的原理框图；

图2为本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统的ZIGBEE模块拓扑图；

图3为本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统的方法流程图；

图4为本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统的方法的中断服务流程图；

图5为本发明提供的冲淤监测仪的结构图。

图中：

1-密封腔；

2-ZIGBEE天线；

3-柱体；

4-外部接线口；

5-柱体的空腔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的潮滩冲淤组网观测系统，包括：数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块，其中，

-所述数字采集控制模块，用于提供实时时钟、并接收和处理传感器模块采集的实地信息；

-所述传感器模块，用于采集多种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浊度、淤泥厚度；

-所述通讯模块，用于将经过数字采集控制模块处理实地信息得到的数据传输至远程计算机。

所述数字采集控制模块包括：中央处理器、多个传感器接口、GPRS定位模块、数据存储模块、实时时钟定时器、电量监控模块、通讯接口；

所述多个传感器接口用于接入所述传感器模块中相应的传感器，并将传感器采集到的实地信息输入到中央处理器或经数据存储模块的缓存后传输给中央处理器；

所述数据存储模块用于存储传感器采集到的实地信息；

所述实时时钟定时器用于提供实时时钟，记录实地信息采集的时间；

所述电量监控模块用于监测本地电池的电量；

所述通讯接口用于将经过中央处理器处理实地信息得到的数据传输给通讯模块；

GPRS定位模块，用于得到传感器模块中的传感器的位置信息，并将位置信息传输给中央处理器。

具体地，如图1所示，其中的中央处理器采用意法半导体的STM32F107系列的STM32F107VCT6微控制器，该芯片是32位ARM Cortex-M3结构，72MHz运行频率，256KBFlash，高达64KB的SRAM，工作温度为-40℃至+85℃的工业级CPU。它同时还集成了各种高性能工业标准接口，如有五个USART接口、两个12位DA(数模转换器)、两个I2C接口、三个高速SPI端口、两路CAN2.0B接口和1个全速USB接口，此外该芯片还有包括实时时钟在内的多个定时器，具有能够提供本项目所需的所有条件，且STM32不同型号产品在引脚上具有完美的兼容性，电路板成型后，可以有更多型号的CPU选择，在降低成本和提高软件性能上具有完美的兼容性。

所述传感器模块包括：光学传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器中的任一种或者多种的组合；其中，

-所述光学传感器，用于采集淤泥的深度数据和水体的浑浊度数据；

-所述液位传感器，用于采集河道或者滩涂的水位；

-所述温度传感器，用于采集环境的温度；

-所述湿度传感器，用于采集环境的湿度，以作为中央处理判断出是否存在漏水的依据；

-所述加速度传感器，用于感知仪器位置和姿态，以为及时排除仪器歪斜事故引起数据偏差提供故障提示。

具体地，加速度传感器作用：采用3轴加速度传感器IC芯片，定时检测冲淤监测仪的姿态，当出现杆体大角度倾斜时，及时发出报警信息。温湿度传感器用于监控冲淤监测仪密封腔体的环境温度和湿度，及时提示电路板工作状况，当出现高温高湿时及时预警。

所述通讯模块包括：无线通讯模式；

所述无线通讯模式采用ZIGBEE模块，其中所述ZIGBEE模块包括设置在远程控制模块上的主模块和若干个设置在传感器模块上的从模块，所述若干个从模块与所述数字采集控制模块的通讯接口相连，并能够接收主模块的数据，经过校验主模块发送的数据后，所述若干从模块以无线的方式将所述数字采集控制模块采集到的实地信息发送至远程的主模块，主模块将数据输入远程的计算机。

具体地，如图2所示，ZIGBEE是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高可靠的无线网络技术，通讯距离可以达到几百米甚至几公里，每一个ZIGBEE网络节点还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点无线连接。ZIGBEE网络模块在各自的通信范围内，可以通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZIGBEE网络，如果由于位置发生移动时，无线模块可以彼此间搜索到对方，还会自动重新建立，因而ZIGBEE模块这种自组织网能力在实际应用中非常方便。

因为自组网要采用动态路由的方式，在传输数据前，ZIGBEE模块会自主搜索可用网络，分析它们的远近位置关系，选择最优路径进行数据传输，这样会增加通讯时间消耗和传输效果，所以我们在使用ZIGBEE模块时，应尽量避免模块间因位置频繁的变化或距离选择不当而引起的重新自组网的情况发生，应根据现场的地理条件选择合理的分布方式，尽量降低自组网对通讯效率的影响，保证通讯顺畅可靠！

综合考虑ZIGBEE无线模块的特点，应该适合我们测量监控的需求，即满足较少数据量通讯、可以较近距离传输，可以自组网级联(中继)等方式。目前市场上出现了可以通过串口透传的ZIGBEE模块，它的好处在于用户不需要考虑模块中程序如何运行的，用户只需要将自己的数据通过串口发送到ZIGBEE模块里，然后模块会自动把数据用无线网络发送出去，并按照预先配置好的网络结构和网络中的目的地址节点进行收发通讯。同时接收模块会对接收数据进行校验，如数据无误即通过串口送出。通过ZIGBEE无线透传模块即可以实现多个浊度仪数据的上传和指令的下发工作。

ZIGBEE模块无线传输使用方式是将模块安置在冲淤监测仪内与主控板串口连接，每个冲淤监测仪配1个ZIGBEE模块，另外单独配置1个主模块，可以与电脑串口连接。

更进一步地，ZIGBEE主模块从串口接收到数据发送到所有从模块，当从模块接收到数据以后进行校验后，将数据从串口输出；所有从模块数据串口接收到数据后，通过2.4GHZ无线发送到ZIGBEE主模块,并保证只有主模块接收到。图2中的“电脑”可以替换成“GPRS无线数传终端”，实现超远距离的数据和指令传输。

还包括软件控制模块，所述软件控制模块，用于将指令传输给数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块，其中，所述指令来源于远程计算机和/或数字采集控制模块的本地，所述指令用于控制数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块执行数据采集、存储以及发送；

软件控制模块包括如下子模块：

子模块1：用于初始化数字采集控制模块的传感器接口以及通讯接口，等待执行软件控制程序；

子模块2：根据数字采集控制模块的本地指令，判断是否有传感器采集到实地信息；若有采集到实地信息，判断是否需要保存，若需要则保存，若不需要则舍弃；若没有采集实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

若没有传感器采集到实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

子模块3：根据远程计算机的指令执行相应的操作，若不存在远程计算机的指令则搜寻数字采集控制模块的本地指令，执行相应的操作；

子模块4：判断数字采集控制模块的实时时钟是否达到设定的时间间隔，若达到，则将存储的数据发送至远程的计算机；

子模块5：依次循环运行子模块2、子模块3、子模块4，当传感器采集到的实地信息出现警示值时，发送预警信息至远程计算机。

所述警示值包括：电量低、温湿度超标、水位超上限、冲淤泥监测仪姿态倾斜。

具体地，如图3所示，主程序中重点对光学传感器数据、远程指令数据、本地指令以及报警和定时发送事件进行控制逻辑和执行，其中光学传感器数据设计为内部串口通讯的方式，当接收到数据后，首先判断需要保存否，保存条件依据指令设置的保存周期，通常光学传感器的采样频率也是可以调节的，并且采样频率高于保存频率，也就是说不一定每一次采样都需要被保存记录，可以按照实际需要进行调节；主程序监听有无远程指令，当出现远程指令时分析判断指令的内容，如读取历史记录，补传信息，时间校准，设定环境报警条件等，并提交相应服务程序处理；同理查询有无报警事件，如电量低、仪器内部温湿度超标、水位超上限、冲淤监测仪姿态(倾斜度)过大等报警后发送报警信息；还有主动发送冲淤监测仪的测量信息，包括采样数据和时间、冲淤监测仪环境参数等信息到无线端口。

更进一步地，如图4所示，中断服务程序是多个中断事件处理程序的总称，独立于主控程序之外执行，但为主控程序提供数据、事件标志等服务，包括RTC实时时钟中断、定时器中断、串口中断等。其中RTC中断采用每秒时间到中断一次，更新系统时间，为记录数据提供时钟数据更新服务；定时中断服务中提供程序所需的时间计数标志、程序时间定时和延时、状态指示灯显示时间、冲淤监测仪环境温湿度参数定时查询、电池电量定时检测等服务；主控板使用多个串口，对应多个串口中断，实现各串口的数据接收和转存，提供数据接收完成和数据类型等标志供主控程序查询处理，目前需要至少三个串口，串口一用于光学传感器的数据接收处理、串口二用于数据远程和接收的端口，如接入ZIGBEE模块，需要使用独立串口进行远程数据传送和指令收发工作，串口三留作单机设备本地串行通讯口使用，也可以作为扩展外部仪器端口使用。

所述系统还包括用于测量淤泥的冲淤泥监测仪，所述冲淤泥监测仪包括：ZIGBEE天线2、密封腔1、柱体3，所述ZIGBEE天线2设置在密封腔的上端部，所述密封腔1的下端连接柱体的一端，且所述柱体2的内部设置有空腔，所述空腔内放置有光学传感器，其中所述密封腔能够用于放置数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块。

根据本发明提供的冲淤监测仪，包括：ZIGBEE天线2、密封腔1、柱体3，所述ZIGBEE天线2设置在密封腔1的上端部，所述密封腔1设置有至少一个外部接线口4，所述密封腔1的下端连接柱体3的一端，且所述柱体3的内部设置有空腔，所述空腔内放置有光学传感器，其中所述密封腔1能够用于放置数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块。

所述柱体的另一端为圆锥状，且圆锥状的所述另一端的尖端朝下；所述柱体的空腔内还包括锂电池，用于给密封腔内的各个模块供电。

根据本发明提供的潮滩冲淤组网观测方法，包括如下步骤：

步骤S1：数字采集控制模块控制传感器模块采集多种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浊度、淤泥厚度；

步骤S2：数字采集控制模块接收和处理传感器采集模块采集的实地信息；

步骤S3：将经过数字采集控制模块处理实地信息得到的数据传输至远程计算机。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种潮滩冲淤组网观测系统，其特征在于，包括：数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块以及用于测量淤泥厚度变化的冲淤泥监测仪，其中，

-所述数字采集控制模块，用于提供实时时钟、并接收和处理传感器模块采集的实地信息；

-所述传感器模块，用于采集多种实地信息，所述实地信息包括：水位、温度、水体浊度、淤泥厚度；

-所述通讯模块，用于将经过数字采集控制模块处理实地信息得到的数据传输至远程计算机；

所述数字采集控制模块包括：中央处理器、多个传感器接口、GPRS定位模块、数据存储模块、实时时钟定时器、电量监控模块、通讯接口；

所述多个传感器接口用于接入所述传感器模块中相应的传感器，并将传感器采集到的实地信息输入到中央处理器或经数据存储模块的缓存后传输给中央处理器；

所述数据存储模块用于存储传感器采集到的实地信息；

所述实时时钟定时器用于提供实时时钟，记录实地信息采集的时间；

所述电量监控模块用于监测本地电池的电量；

所述通讯接口用于将经过中央处理器处理实地信息得到的数据传输给通讯模块；

GPRS定位模块，用于得到传感器模块中的传感器的位置信息，并将位置信息传输给中央处理器；

所述冲淤泥监测仪包括：ZIGBEE天线(2)、密封腔(1)、柱体(3)，所述ZIGBEE天线(2)设置在密封腔(1)的上端部，所述密封腔(1)的下端连接柱体(3)的一端，且所述柱体(3)的内部设置有空腔，所述空腔内放置有光学传感器，其中所述密封腔(1)能够用于放置数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块；

所述系统还包括软件控制模块，所述软件控制模块，用于将指令传输给数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块，其中，所述指令来源于远程计算机和/或数字采集控制模块的本地，所述指令用于控制数字采集控制模块、传感器模块、通讯模块中的任一个或任多个模块执行数据采集、存储以及发送；

软件控制模块包括如下子模块：

子模块1：用于初始化数字采集控制模块的传感器接口以及通讯接口，等待执行软件控制程序；

子模块2：根据数字采集控制模块的本地指令，判断是否有传感器采集到实地信息；若有采集到实地信息，判断是否需要保存，若需要则保存，若不需要则舍弃；若没有采集实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

若没有传感器采集到实地信息，则搜寻远程计算机的指令；

子模块3：根据远程计算机的指令执行相应的操作，若不存在远程计算机的指令则搜寻数字采集控制模块的本地指令，执行相应的操作；

子模块4：判断数字采集控制模块的实时时钟是否达到设定的时间间隔，若达到，则将存储的数据发送至远程的计算机；

子模块5：依次循环运行子模块2、子模块3、子模块4，当传感器采集到的实地信息出现警示值时，发送预警信息至远程计算机。

2.根据权利要求1所述的潮滩冲淤组网观测系统，其特征在于，所述传感器模块包括：光学传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器中的任一种或者多种的组合；其中，

-所述光学传感器，用于采集淤泥的深度数据和水体的浑浊度数据；

-所述水位传感器，用于采集河道或者滩涂的水位；

-所述温度传感器，用于采集环境的温度；

-所述湿度传感器，用于采集环境的湿度，以作为中央处理判断出是否存在漏水的依据；

-所述加速度传感器，用于感知仪器位置和姿态，以为及时排除仪器歪斜事故引起数据偏差提供故障提示。

3.根据权利要求1所述的潮滩冲淤组网观测系统，其特征在于，所述通讯模块包括：无线通讯模式；

所述无线通讯模式采用ZIGBEE模块，其中所述ZIGBEE模块包括设置在远程控制模块上的主模块和若干个设置在传感器模块上的从模块，所述若干个从模块与所述数字采集控制模块的通讯接口相连，并能够接收主模块的数据，经过校验主模块发送的数据后，所述若干从模块以无线的方式将所述数字采集控制模块采集到的实地信息发送至远程的主模块，主模块将数据输入远程的计算机。

4.根据权利要求1所述的潮滩冲淤组网观测系统，其特征在于，所述警示值包括：电量低、温湿度超标、水位超上限、冲淤泥监测仪姿态倾斜。