CN106886184A - 自适应节能城市污水出口监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本专利申请公开了自适应节能城市污水出口监测系统，包括，污水出口检测终端和中心监测端，污水出口检测终端包括传感器、扇叶发电机、MCU、检测端无线模块以及存储设备，MCU分别与所述传感器、所述检测端无线模块以存储设备相连接；传感器安装在所述扇叶发电机的扇叶顶端，用于检测污水的各项数值；中心监测端包括服务器、PC机、监测端无线模块，服务器分别与所述PC机和监测端无线模块相连接；污水出口检测终端和所述中心监测端经无线网络相连接；本专利申请还公开了自适应节能城市污水出口监测方法。具有在没有输电线路的情况下，也能实现对污水中动态参数的精确监测，并将实时数据远程传输给服务器，实现远程互联实时监控的技术效果。

Description

自适应节能城市污水出口监测系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机远距离测控技术领域，具体涉及一种自适应节能城市污水出口监测系统及方法。

背景技术

我国水资源污染的情况日益严重，各地有关部门为了应对这一问题纷纷启动水质监测项目。水质监测的目的是检测水体质量以保持水源洁净或者测定除污染装置的工作有效性等；目前，针对污水的检测均有不少的报道，但是其大都无法实现对检测结果的网络化远程准确采集与传输，不便于需要远程互联实时监控的使用情形。

然而另一方面，现有的监测系统需要配套的供电系统，例如，通过输电线路传输；这样，就必须在监测点（例如城市污水出口）额外布置输电线路，耗费人力物力的同时还消耗了额外的电力。

发明内容

本发明的意在提供一种自适应节能城市污水出口监测系统及方法，在没有输电线路的情况下，也能实现对污水中动态参数的精确监测，并将实时数据远程传输给服务器，实现远程互联实时监控。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

本系统包括，污水出口检测终端和中心监测端，所述污水出口检测终端包括传感器、扇叶发电机、MCU、检测端无线模块以及存储设备，所述MCU分别与所述传感器、所述检测端无线模块以存储设备相连接；

所述传感器安装在所述扇叶发电机的扇叶顶端，用于检测污水的各项数值；

所述扇叶发电机，用于在污水出口水流的作用下产生电能供所述污水出口检测终端工作；

所述中心监测端包括服务器、PC机、监测端无线模块，所述服务器分别与所述PC机和所述监测端无线模块相连接；所述污水出口检测终端和所述中心监测端经无线网络相连接；

所述MCU，用于将从传感器接收到的检测信息进行分析，并将分析后的数据存储到存储设备中；同时还将实时数据通过检测端无线模块远程传输给服务器。

办法明所述的扇叶发电机，指的是通过扇叶的旋转带动转子旋转进而发电的发电机。

本发明的工作原理为：将扇叶发电机的扇叶置于污水出口，在水流的作用下扇叶发电机上的扇叶转动，进而带动发电机的转子转动，因此产生电能供污水出口检测终端工作之用。传感器实时采集到污水出口的各项数据并发送给MCU，MCU将数据处理后一方面存储在存储设备内形成历史浊度数据，一方面通过检测端无线模块经无线网络发送至中心监测端，形成动态的浊度数据；中心监测端一侧的服务器用于对各污水出口检测终端发来的数据作进一步的处理，例如：形成数据库、数据分析等，PC机则用于对服务器进行维护。

本发明的特点在于：

在污水出口水流的作用下扇叶发电机上的扇叶转动，进而带动发电机的转子转动，因此产生电能供污水出口检测终端工作之用，无需额外的供电线路；本系统在达到节能的效果的同时减少了布线的难度；

在没有输电线路的情况下，本系统也能实现对污水中动态参数的精确监测，并将实时数据远程传输给服务器，实现远程互联实时监控；

同时，传感器随着扇叶圆周运动，而不是一直停留在某一处，加大了检测面积，检测数据更为准确。

进一步，还包括与扇叶发电机连接的蓄电池，用于存储电力进而为整个污水出口检测终端供应电力。

污水口的水流不稳定，通过蓄电池可以积累电能，并通过蓄电池的稳定输出使污水出口检测终端可以更稳定的工作。

进一步，所述扇叶上还安装有与所述MCU相连接的陀螺仪，用以感知扇叶的运动状态；

所述蓄电池上还设有控制模块：所述MCU还用于通过陀螺仪传来的数据判断扇叶是否正常旋转，如扇叶因阻塞而停止旋转，则MCU向所述控制模块发出指令，以控制蓄电池从接受发电机的发来的电能转换为向发电机供电，进而使得发电机转换为电动机。

陀螺仪通过感知加速度等物理量，感知运动状态，在检测到污水出口有水流而扇叶没有转动时，则可知扇叶因阻塞而停止旋转，此时MCU向所述控制模块发出指令，以控制蓄电池从接受发电机的发来的电能转换为向发电机供电，进而使得发电机转换为电动机；扇叶转动的力量可以清除一些阻塞扇叶的杂物，让扇叶恢复正常旋转。

进一步，还包括有液晶显示屏，所述液晶显示屏与所述MCU相连接。

污水出口检测终端一侧的液晶显示屏，可以用来显示该污水出口检测终端上的传感器检测到的数据。

进一步，所述液晶显示屏为触控式液晶显示屏。

触控式液晶显示屏带有输入功能，便于实现历史数据的查询以及对污水出口检测终端的维护操作。

进一步，所述检测端无线模块和预警端无线模块均为GSM模块，所述无线网络为GSM网络。

GSM网络覆盖面广，信号传输稳定，有利于全天候的实时接收和发送动态参数信息。

进一步，所述MCU为STM32系列MCU。

选择使用STM32系列MCU，既能满足高性能、低功耗的功能要求，又能进一步降低成本而更为实惠。

本发明的目的之二是提供一种自适应节能城市污水出口监测方法，通过以下技术方案实现：

将扇叶发电机的扇叶置于污水出口，在水流的作用下扇叶发电机上的扇叶转动，进而带动发电机的转子转动，因此产生电能供污水出口检测终端工作之用；

扇叶发电机的扇叶顶端上的传感器随扇叶做圆周运动，并实时采集到污水出口的各项数据发送给污水出口检测终端上的MCU；

所述MCU将数据处理后一方面存储在设于污水出口检测终端上的存储设备内形成历史浊度数据，一方面通过检测端无线模块经无线网络发送至中心监测端，形成动态的浊度数据；

中心监测端一侧的服务器对各污水出口检测终端发来的数据作进一步的处理，并通过Pc机显示。

在污水出口水流的作用下扇叶发电机上的扇叶转动，进而带动发电机的转子转动，因此产生电能供污水出口检测终端工作之用，达到节能的效果的同时也接话了系统减少了布线的难度；同时，传感器随着扇叶圆周运动，而不是一直停留在某一处，加大了检测面积，检测数据更为准确。

进一步，还包括，用蓄电池存储扇叶发电器输出的电能，并为污水出口检测终端供电。

污水口的水流不稳定，通过蓄电池可以积累电能，并通过蓄电池的稳定输出使污水出口检测终端可以更稳定的工作。

进一步，还包括，通过安装在扇叶上的陀螺仪感知加速度，进而感知扇叶的运动状态，并发送给MCU；MCU通过收到的数据判断扇叶是否正常旋转；

在MCU检测到污水出口有水流而扇叶没有转动时，则可知扇叶因阻塞而停止旋转，此时MCU向蓄电池上的控制模块发出指令，以控制蓄电池从接受发电机的发来的电能转换为向发电机供电，进而使得发电机转换为电动机；

利用扇叶转动的力量清除阻塞扇叶的东西，让扇叶可以恢复正常旋转。

附图说明

图1为本发明实施例1的示意性框图。

图2为本发明实施例1的结构示意图。

图3为本发明实施例2的示意性框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图2中的附图标记包括：扇叶1、传感器2、发电机3、陀螺仪4、蓄电池5、机体6。

实施例1

实施例1中的自适应节能城市污水出口监测系统中各功能模块的功能框图基本如附图1所示：污水出口检测终端一侧设有传感器、MCU、GSM模块、SD卡、控制模块和陀螺仪，中心预警端一侧设有GSM模块、服务器、PC机组成； MCU分别与所述传感器、GSM模块相连接，服务器分别与GSM模块和PC机相连接；其中，MCU选择STM32系列MCU。

污水出口检测终端部署在污水出口，如图2所示的扇叶1发电机3上的扇叶1置于污水出口的水流中，传感器2安装在每个扇叶1的顶端，扇叶1中的一个上还设置有陀螺仪4；在水流的作用下扇叶1转动，进而带动发电机3的转子转动，因此产生电能供其余设置在污水出口检测终端的机体6内的电子元件工作之用；

扇叶1顶端上的传感器2随扇叶1做圆周运动，并实时采集到污水出口的各项数据发送给污水出口检测终端上的MCU；

传感器2所检测的数据传给MCU进行分析，并将分析的实时数据存储到SD卡中，SD卡还可以存储传感器2检测到的原始数据；同时还将实时数据通过GSM模块远程传输给部署在预警中心的服务器，该数据还在PC机上显示，工作人员可以通过PC机经由服务器和GSM网络，进行污水出口检测终端上原始数据的查询工作以及对污水出口检测终端进行维护、管理操作。

通过安装在扇叶1上的陀螺仪4感知加速度等物理量，可以感知扇叶1的运动状态，并发送给MCU；MCU通过收到的数据判断扇叶1是否正常旋转；

在MCU检测到污水出口有水流而扇叶1没有转动时，则可知扇叶1因阻塞而停止旋转，此时MCU向蓄电池5上的控制模块发出指令，以控制蓄电池5从接受发电机3的发来的电能转换为向发电机3供电，进而使得发电机3转换为电动机。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，污水出口检测终端一侧还包括了与MCU相连接的触控液晶显示屏。

具体应用时，污水出口检测终端部署在污水出口，传感器所检测的数据传给MCU进行分析，并将分析的实时数据在触控液晶显示屏上显示并存储到SD卡中，SD卡还可以存储传感器检测到的原始数据；如果有需要，工作人员可以在污水出口检测终端上通过触控液晶显示屏进行实时数据和原始数据的查询工作，以及对污水出口检测终端维护、管理操作。

Claims (10)

1.自适应节能城市污水出口监测系统，包括污水出口检测终端和中心监测端，其特征在于，所述污水出口检测终端包括传感器、扇叶发电机、MCU、检测端无线模块以及存储设备，所述MCU分别与所述传感器、所述检测端无线模块以存储设备相连接；

所述传感器安装在所述扇叶发电机的扇叶顶端，用于检测污水的各项数值；

所述扇叶发电机，用于在污水出口水流的作用下产生电能供所述污水出口检测终端工作；

所述中心监测端包括服务器、PC机、监测端无线模块，所述服务器分别与所述PC机和所述监测端无线模块相连接；所述污水出口检测终端和所述中心监测端经无线网络相连接；

所述MCU，用于将从传感器接收到的检测信息进行分析，并将分析后的数据存储到存储设备中；同时还将实时数据通过检测端无线模块远程传输给服务器。

2.根据权利要求1所述的自适应节能城市污水出口监测系统，其特征在于：还包括与扇叶发电机连接的蓄电池，用于存储电力进而为整个污水出口检测终端供应电力。

3.根据权利要求2所述的自适应节能城市污水出口监测系统，其特征在于：所述扇叶上还安装有与所述MCU相连接的陀螺仪，用以感知扇叶的运动状态；

所述蓄电池上还设有控制模块：所述MCU还用于通过陀螺仪传来的数据判断扇叶是否正常旋转，如扇叶因阻塞而停止旋转，则MCU向所述控制模块发出指令，以控制蓄电池从接受发电机的发来的电能转换为向发电机供电，进而使得发电机转换为电动机。

4.根据权利要求1所述的自适应节能城市污水出口监测系统, 其特征在于，还包括有液晶显示屏，所述液晶显示屏与所述MCU相连接。

5.根据权利要求4所述的自适应节能城市污水出口监测系统，其特征在于，所述液晶显示屏为触控式液晶显示屏。

6.根据权利要求1-5中所述的任意一种自适应节能城市污水出口监测系统，其特征在于：所述检测端无线模块和预警端无线模块均为GSM模块，所述无线网络为GSM网络。

7.根据权利要求1-5中所述的任意一种自适应节能城市污水出口监测系统，其特征在于：所述MCU为STM32系列MCU。

8.一种自适应节能城市污水出口监测方法，其特征在于，包括：

将扇叶发电机的扇叶置于污水出口，在水流的作用下扇叶发电机上的扇叶转动，进而带动发电机的转子转动，因此产生电能供污水出口检测终端工作之用；

扇叶发电机的扇叶顶端上的传感器随扇叶做圆周运动，并实时采集到污水出口的各项数据发送给污水出口检测终端上的MCU；

所述MCU将数据处理后一方面存储在设于污水出口检测终端上的存储设备内形成历史浊度数据，一方面通过检测端无线模块经无线网络发送至中心监测端，形成动态的浊度数据；

中心监测端一侧的服务器对各污水出口检测终端发来的数据作进一步的处理，并通过PC机显示。

9.根据权利要求8所述的一种自适应节能城市污水出口监测方法，其特征在于，还包括：用蓄电池存储扇叶发电器输出的电能，并为污水出口检测终端供电。

10.根据权利要求8所述的一种自适应节能城市污水出口监测方法，其特征在于，还包括：通过安装在扇叶上的陀螺仪感知加速度，进而感知扇叶的运动状态，并发送给MCU；MCU通过收到的数据判断扇叶是否正常旋转；

在MCU检测到污水出口有水流而扇叶没有转动时，则可知扇叶因阻塞而停止旋转，此时MCU向蓄电池上的控制模块发出指令，以控制蓄电池从接受发电机的发来的电能转换为向发电机供电，进而使得发电机转换为电动机；

利用扇叶转动的力量清除阻塞扇叶的杂物，让扇叶恢复正常旋转。