CN105910650A - 基于电线杆的环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电线杆的环境监测系统，其特征在于，包括分别设于多个电线杆上的多个监测电路，以及与所述多个监测电路无线连接的第一服务器，所述第一服务器为多个；还包括与多个所述第一服务器通过网线连接的第二服务器；监测电路包括：设于所述电线杆底部且用于采集土壤质量信号的土壤传感器，设于所述电线杆上部且用于采集空气质量信号的空气质量传感器，设于所述电线杆上部且用于产生电能的发电模块，设于所述电线杆上部且用于发送数据的无线模块；以及，与所述土壤传感器、空气质量传感器、发电模块、无线模块连接的微控制器。由于电线杆通常设于工厂周围，采集的信息也会更为准确。

Description

基于电线杆的环境监测系统

【技术领域】

本发明涉及输变电设备领域，尤其涉及基于电线杆的环境监测系统。

【背景技术】

电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。

世界各国的电力系统，其相比于公路系统、通信系统、气象监测系统等而言，其布局范围更广、布局密度更大。由于政治、经济、技术等各方面原因，现阶段的电力系统的智能升级皆仅限于电力系统本身，比如智能电表、智能变电站，变电站监控系统等。

【发明内容】

为解决前述问题，本发明突破性的提出一种可监测环境内污染状况的基于电线杆的环境监测系统。

为达到前述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于电线杆的环境监测系统，其特征在于，包括分别设于多个电线杆上的多个监测电路，以及与所述多个监测电路无线连接的第一服务器，所述第一服务器为多个；还包括与多个所述第一服务器通过网线连接的第二服务器；

监测电路包括：设于所述电线杆底部且用于采集土壤质量信号的土壤传感器，设于所述电线杆上部且用于采集空气质量信号的空气质量传感器，设于所述电线杆上部且用于产生电能的发电模块，设于所述电线杆上部且用于发送数据的无线模块；以及，与所述土壤传感器、空气质量传感器、发电模块、无线模块连接的微控制器，所述微控制器接收所述土壤质量信号、空气质量信号并经无线模块向第一服务器发送。

本发明的第一优选方案为：所述土壤传感器包括土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器、土壤重金属传感器中至少一种。

本发明的第二优选方案为：所述无线模块包括4G芯片。

本发明的第三优选方案为：所述发电模块包括太阳能电池板或风能发电机。

本发明的第四优选方案为：所述空气质量传感器包括灰尘传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、PM2.5传感器中至少一种。

本发明的第五优选方案为：所述土壤传感器通过导线与所述微控制器连接。

本发明的第六优选方案为：所述微控制器内存储有电线杆编号及至少一个采集时间，当到达所述采集时间时，微控制器启动，控制所述发电模块向所述土壤传感器、空气质量传感器、无线模块供电；

所述土壤传感器、空气质量传感器采集所述土壤质量信号及空气质量信号并发送给控制器；所述控制器根据所述土壤质量信号、所述空气质量信号及所述电线杆编号形成数据链并发送给无线模块；所述无线模块接收所述数据链并向外发送；

所述第一服务器接收多个所述数据链，按照电线杆编号形成排序表，而后把该排序表发送给第二服务器，所述第二服务器接收多个所述排序表并存储。

本发明可达到如下技术效果：现有的环境监测方法，需要相关人员携带设备于当地完成测量，该程序费时费力，且实时性弱。本申请突破现有环保监测系统的设计思路，于电线杆上固设空气及土壤的环境监测装置，全方位的采集电线杆所在地的实时环境信息，并通过服务器进行整合存储，便于用于实时查看及后续处理。该采集方式轻松，可及时获得结果，且电线杆通常设于工厂周围，采集的信息也会更为准确。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例1的监测电路模块图。

图2为本发明实施例1的监测电路与第一服务器1连接示意图。

图3为本发明实施例1的第一服务器与第二服务器连接示意图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1。

参考图1、图2及图3，一种基于电线杆的环境监测系统，包括分别设于多个电线杆上的N个监测电路，以及与所述N个监测电路无线连接的第一服务器，所述第一服务器为M个；还包括与M个所述第一服务器通过网线连接的第二服务器。

监测电路包括：设于所述电线杆底部且用于采集土壤质量信号的土壤传感器，设于所述电线杆上部且用于采集空气质量信号的空气质量传感器，设于所述电线杆上部且用于产生电能的发电模块，设于所述电线杆上部且用于发送数据的无线模块；以及，与所述土壤传感器、空气质量传感器、发电模块、无线模块连接的微控制器，所述微控制器接收所述土壤质量信号、空气质量信号并经无线模块向第一服务器发送。

其中的发电模块设于电线杆的外表面上；而土壤传感器设于电线杆内，部分突出于电线杆外，在电线杆安装好后，其突出于电线杆的部分插入土壤中。电线杆为中空的圆柱体，内部设有用于多个间隔设置且用于卡扣导线的卡扣位，土壤传感器通过导线与微控制器连接，微控制器靠近发电模块设置。

土壤传感器包括土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器、土壤重金属传感器中至少一种。根据具体环境的情况，本领域技术人员可以按需选择土壤传感器的类型。

无线模块包括4G芯片，如此，传输的实时性高且传输数据量大，采用该芯片为后期拓展电线杆的功能打下基础。

发电模块包括太阳能电池板或风能发电机，根据具体的环境选择相应的发电模块，两种发电模块使用的皆是可再生的清洁能源。进一步，发电模块内集成有与太阳能电池板或风能发电机连接的蓄电池，用于存储电能。

空气质量传感器包括灰尘传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、PM2.5传感器中至少一种。

所述微控制器内存储有电线杆编号及至少一个采集时间，当到达所述采集时间时，微控制器启动，控制所述发电模块向所述土壤传感器、空气质量传感器、无线模块供电；所述土壤传感器、空气质量传感器采集所述土壤质量信号及空气质量信号并发送给控制器；所述控制器根据所述土壤质量信号、所述空气质量信号及所述电线杆编号形成数据链并发送给无线模块；所述无线模块接收所述数据链并向外发送；所述第一服务器接收多个所述数据链，按照电线杆编号形成排序表，而后把该排序表发送给第二服务器，所述第二服务器接收多个所述排序表并存储。

前述电线杆编号及采集时间，可以由外部服务器通过无线模块写入微控制器中。

该基于电线杆的环境监测系统具体工作流程如下：

一、监测电路1至监测电路N中，于微控制器内预存储电线杆编号、第一采集时间、第二采集时间、土壤质量预警值、空气质量预警值，并进入休眠状态。

二、当到达第一时间或第二时间，微控制器启动，并控制发电模块向土壤传感器及空气质量传感器供电。

三、土壤传感器及空气质量传感器采集土壤质量信号及空气质量信号并发送给微控制器。

四、微控制器接收前述土壤质量信号并与土壤质量预警值进行比较获得第一比较值；所述微控制器接收前述空气质量信号并与空气质量预警值进行比较获得第二比价值；当第一比较值或第二比较价值其中一个大于1时，进入步骤五，当第一比较值或第二比较值皆小于1时，进入步骤六。

五、微控制器生成报警信号，并根据“第一时间或第二时间”、电线杆编号、土壤质量信号、空气质量信号、报警信号生成第一数据链，而后控制无线模块向外发送第一数据链。

六、微控制器根据“第一时间或第二时间”、电线杆编号、土壤质量信号、空气质量信号生成第二数据链，而后控制无线模块向外发送第二数据链。

七、第一服务器1的接收模块N个监测电路发出的多个第一数据链及多个第二数据链，按照电线杆编号进行排序获得排序表并存储；而后发送排序表给第二服务器。

八、在第一服务器1中，预先存储多个变电站的编号及与各变电站对应地电线杆的编号，第一服务器1提取排序表中报警信号对应的第一电线杆编号，并根据第一电线杆编号分析出匹配的至少一个第一变电站，并控制前述至少一个第一变电站停止向外供电。

九、第二服务器内存储有M个第一服务器覆盖区域内的电线杆分布图，接收第一服务器1至第一服务器M发出的多个排序表并存储，根据多个排序表及电线杆分布图形成M个第一服务器覆盖区域内的污染情况图。

步骤九的具体实现步骤为：以空气污染为例，第二服务器内存有第一阈值、及大于第一阈值的第二阈值。以监测电路1为例，第二服务器从多个排序表中提取出监测电路1对应地电线杆的电线杆编号、空气质量信号；而后把空气质量信号与第一阈值进行比对；当空气质量信号的值大于小于第一阈值，则根据电线杆编号于电线杆分布图中找到该电线杆，并标记为绿色；当空气质量信号的值大于第一阈值且小于第二阈值，根据电线杆编号于电线杆分布图中找到该电线杆，并标记为黄色；当空气质量信号的值大于第二阈值，则根据电线杆编号于电线杆分布图中找到该电线杆，并标记为红色。

该工作流程的具体算法，于此不作赘述。原因在于：基于本工作流程的构思中的每个小步骤，比如“标记为红色”，皆属于常用技术。

基于前述方法，可以实现一种省级或国家级区域内的实时污染情况图。相比于现有的污染监控方式而言，该方式实时性强、布局范围广、针对性强。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (7)

1.一种基于电线杆的环境监测系统，其特征在于，包括分别设于多个电线杆上的多个监测电路，以及与所述多个监测电路无线连接的第一服务器，所述第一服务器为多个；还包括与多个所述第一服务器通过网线连接的第二服务器；

监测电路包括：设于所述电线杆底部且用于采集土壤质量信号的土壤传感器，设于所述电线杆上部且用于采集空气质量信号的空气质量传感器，设于所述电线杆上部且用于产生电能的发电模块，设于所述电线杆上部且用于发送数据的无线模块；以及，与所述土壤传感器、空气质量传感器、发电模块、无线模块连接的微控制器，所述微控制器接收所述土壤质量信号、空气质量信号并经无线模块向第一服务器发送。

2.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述土壤传感器包括土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器、土壤重金属传感器中至少一种。

3.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述无线模块包括4G芯片。

4.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述发电模块包括太阳能电池板或风能发电机。

5.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述空气质量传感器包括灰尘传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、PM2.5传感器中至少一种。

6.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述土壤传感器通过导线与所述微控制器连接。

7.根据权利要求1所述基于电线杆的环境监测系统，其特征在于：所述微控制器内存储有电线杆编号及至少一个采集时间，当到达所述采集时间时，微控制器启动，控制所述发电模块向所述土壤传感器、空气质量传感器、无线模块供电；

所述土壤传感器、空气质量传感器采集所述土壤质量信号及空气质量信号并发送给控制器；所述控制器根据所述土壤质量信号、所述空气质量信号及所述电线杆编号形成数据链并发送给无线模块；所述无线模块接收所述数据链并向外发送；

所述第一服务器接收多个所述数据链，按照电线杆编号形成排序表，而后把该排序表发送给第二服务器，所述第二服务器接收多个所述排序表并存储。