CN107481483A - 一种设备工况在线监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设备工况在线监测设备，包括：用于对监测站的山洪与灾害数据进行测量的专用测量仪器；用于采集专用测量仪器工况数据的环境测量仪器；用于处理专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据的微处理器；用于与服务器端进行通信的通信模块；微处理器还用于处理专用测量仪器工况数据；通信模块还用于将处理后的专用测量仪器工况数据和山洪与灾害数据发送至服务器端。本发明一种设备工况在线监测设备，通过获取专用测量仪器的工况数据，根据这些工况数据对监测站的专用测量仪器状态进行预判，并对运维进行统筹安排，就可以有效的节省运维成本，同时缩短运维周期，提高了监测站监测数据的准确性，从而直接保障了人民财产安全。

Description

一种设备工况在线监测设备
技术领域
本发明涉及山洪与灾害预警监测领域，具体涉及一种设备工况在线监测设备。
背景技术
山洪灾害是山丘区在一定强度或持续的降雨下，因特殊的地形地质条件而发生的自然灾害，它具有突发、破坏性大、防治困难的鲜明特点，山洪及其诱发的泥石流和滑坡，往往对局部地区造成毁灭性灾害。山洪灾害具有突发性强、点多面广、破坏力大等特点，往往导致人员伤亡，房屋、田地、道路、桥梁等被毁，甚至导致水库、塘坝、堤防溃决，给国民经济和人民生命财产造成严重危害。我国是一个多山的国家，山丘区面积约占国土面积的三分之二。据调查，全国2100多个县级行政区中，有1500多个在山区，聚集了全国56％的人口。由于山丘区居住的人口数量多、密度大、分布广，以及典型的季风气候导致的降雨时空分布不均和复杂的地形地质因素等，每年汛期，居住在山丘区的广大群众的生命财产安全都面临山洪、泥石流和滑坡的严重威胁，其中7400万人直接受到影响。
现阶段山洪与灾害预警系统主要监测设备为自动水、雨情监测，监测站点的稳定、正常工作将直接影响到人民财产安全，所以监测站点需要进行长期的运营维护以保证监测设备可以正常工作。但是由于山洪与灾害监测站往往建立在山区，交通不便，一些偏远的监测站点进行一次运维的所需时间甚至超过24小时，这就导致了山洪与灾害监测站普遍存在运维成本高，运维周期长的问题，而过长的运维周期也会降低监测站监测数据的准确性，从而直接影响到人民财产安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的山洪与灾害预警监测站存在运维成本高，运维周期长的问题，进而降低监测站监测数据的准确性，从而直接影响到人民财产安全，目的在于提供一种设备工况在线监测设备，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种设备工况在线监测设备，包括：用于对监测站的山洪与灾害数据进行测量的专用测量仪器；用于采集专用测量仪器工况数据的环境测量仪器；用于处理专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据的微处理器；用于与服务器端进行通信的通信模块；所述微处理器还用于处理专用测量仪器工况数据；所述通信模块还用于将处理后的专用测量仪器工况数据和山洪与灾害数据发送至服务器端。
现有技术中，由于山洪与灾害监测站往往建立在山区，交通不便，一些偏远的监测站点进行一次运维的所需时间甚至超过24小时，这就导致了山洪与灾害监测站普遍存在运维成本高，运维周期长的问题，而过长的运维周期也会降低监测站监测数据的准确性，从而直接影响到人民财产安全。
本发明应用时，专用测量仪器对监测站的山洪与灾害数据进行测量，环境测量仪器采集专用测量仪器工况数据，微处理器对专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据以及专用测量仪器工况数据进行处理，这里所述的处理是将数据进行模数转换并压缩加密成为适于进行通信的数据包；然后通信模块将处理后的数据发送到服务器端。服务器端接收到数据后，后台人员不但可以获取该站点的山洪与灾害数据，同时也可以获取专用测量仪器的工况数据，根据这些工况数据对监测站的专用测量仪器状态进行预判，并对运维进行统筹安排，就可以有效的节省运维成本，同时缩短运维周期，提高了监测站监测数据的准确性，从而直接保障了人民财产安全。
进一步的，所述环境测量仪器包括：用于采集专用测量仪器电流的电流传感器；用于采集专用测量仪器电压的电压传感器；用于采集专用测量仪器温度的温度传感器；用于采集专用测量仪器湿度的湿度传感器；用于采集专用测量仪器光照强度的光传感器。
本发明应用时，电流传感器采集专用测量仪器电流，电压传感器采集专用测量仪器电压，温度传感器采集专用测量仪器温度，湿度传感器采集专用测量仪器湿度；光传感器采集专用测量仪器光照强度；电流和电压状态代表了专用测量仪器的工作状态，当电流和电压出现波动时，说明专用测量仪器发生了漏电、放电或者短路等故障，这时专用测量仪器检测到的数据不准确，需要运维人员进行维护。而温度、湿度和光照强度会直接影响专用测量仪器的使用寿命，所以当某个监测站温度、湿度和光照强度超过一定的值时，需要运维人员对这个监测站缩短运维周期。本发明通过设置上述传感器监测专用测量仪器工况，保障了监测站稳定的工作，在专用测量仪器出现问题时可以及时发现并进行维护，提高了监测站监测数据的准确性。
进一步的，所述环境测量仪器还包括：用于采集监测站处北斗信号强度的北斗传感器；用于采集监测站处GPRS信号强度的GPRS传感器；所述通信模块包括北斗模块和GPRS模块；所述微处理器还用于在北斗信号强度低于阈值时，通过GPRS模块与服务器端进行通信；所述微处理器还用于在GPRS强度低于阈值时，通过北斗模块与服务器端进行通信。
现有技术中，位于偏远山区的监测站一般都无法接入电网，而需要依赖于太阳能和蓄电池对整个监测站进行供电，这也是导致了监测站无法安装大量监测设备的原因。本发明应用时，发明人发现在监测站的运行中，一般的监测设备和微处理器的功耗普遍在0.3W以下，如果采用低功耗器件甚至可以降低至0.1W以下，而北斗模块和GPRS模块在信号良好情况下的功率为0.3W左右，当信号强度较低时，为了保证通信畅通，北斗模块和GPRS模块会加大信号输出量，此时两者的功率会直接上升至5W以上，这其中95％的功率用来输出信号了，而为了保证数据传输的连续性，北斗模块和GPRS模块是很难采用低功耗器件的。发明人创造性的使用了GPRS传感器和北斗传感器对GPRS信号强度和北斗信号强度进行检测，由于GPRS传感器和北斗传感器只做信号接收而不做信号发射，从而功率极低，普遍在0.1W左右，然后在北斗信号强度低于阈值时，通过GPRS模块与服务器端进行通信，在GPRS强度低于阈值时，通过北斗模块与服务器端进行通信，从而避免了北斗模块和GPRS模块在其信号强度较低时发送信号，在实际使用过程中，整体功率降低60～75％，为监测站安装环境测量仪器提供了电力空间。
进一步的，本发明还包括：用于为整个装置提供控制、遥测、供电和调控功能的专用设备；所述专用设备包括太阳能电池板和蓄电池；所述太阳能电池板向蓄电池充电；所述环境测量仪器还用于测量太阳能电池板和蓄电池的电流和电压数据；所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭专用设备中除了太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置；所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭除了专用测量仪器、微处理器、通信模块、太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置。
本发明应用时，当蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，即认为蓄电池的电量已经不足，这时关闭专用设备中除了太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置；当蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，即认为蓄电池的电量已经不足，关闭除了专用测量仪器、微处理器、通信模块、太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置。由于目前监测站主要采用的蓄电池多为铅酸电池和锂电池，而这两种电池在进行过量放电时，会造成电池的永久性不可逆损坏，降低电池的容量和使用寿命，所以本发明通过对电池进行过放电保护，延长了电池了使用寿命，从而降低了监测站的运行成本，此种运行方式再配合本发明中低功耗的设计，可以进一步的降低整体功率5～10％。
进一步的，所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，开启全部装置。
本发明应用时，在蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，即认为电池已经充电完全，此时开启全部装置，监测站进入完全使用状态。
进一步的，所述专用设备还包括：用于监视和控制数据采集过程的RTU；用于对监测数据进行转换和传输的DTU；用于进行遥测的遥测终端。
进一步的，所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，关闭蓄电池充电并直接使用太阳能电池板对整个装置供电。
本发明应用时，当蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，即认为电池已经充电完全，此时关闭蓄电池充电并直接使用太阳能电池板对整个装置供电，从而避免了电池因过量充电而造成损坏。
进一步的，专用测量仪器包括：用于采集监测站雨量数据的雨量计；用于采集监测站水位数据的气泡水位计、雷达水位计和超声波水位计；用于采集监测站位移数据的位移传感器；用于采集监测站倾斜数据的倾斜传感器。
本发明应用时，通过雨量计、气泡水位计、雷达水位计、超声波水位计、位移传感器和倾斜传感器实现了对山洪与灾害数据进行监测。
进一步的，所述微处理器还用于处理监测站雨量数据、水位数据、位移数据和倾斜数据，并通过通信模块发送至服务器端。
进一步的，所述微处理器还用于在监测站雨量数据、水位数据、位移数据或倾斜数据超过阈值时，发出警报信号。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种设备工况在线监测设备，通过获取专用测量仪器的工况数据，根据这些工况数据对监测站的专用测量仪器状态进行预判，并对运维进行统筹安排，就可以有效的节省运维成本，同时缩短运维周期，提高了监测站监测数据的准确性，从而直接保障了人民财产安全；
2、本发明一种设备工况在线监测设备，通过设置上述传感器监测专用测量仪器工况，保障了监测站稳定的工作，在专用测量仪器出现问题时可以及时发现并进行维护，提高了监测站监测数据的准确性；
3、本发明一种设备工况在线监测设备，避免了北斗模块和GPRS模块在其信号强度较低时发送信号，在实际使用过程中，整体功率降低60～75％，为监测站安装环境测量仪器提供了电力空间；
4、本发明一种设备工况在线监测设备，通过对电池进行过放电保护，延长了电池了使用寿命，从而降低了监测站的运行成本，此种运行方式再配合本发明中低功耗的设计，可以进一步的降低整体功率5～10％。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种设备工况在线监测设备，包括：用于对监测站的山洪与灾害数据进行测量的专用测量仪器；用于采集专用测量仪器工况数据的环境测量仪器；用于处理专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据的微处理器；用于与服务器端进行通信的通信模块；所述微处理器还用于处理专用测量仪器工况数据；所述通信模块还用于将处理后的专用测量仪器工况数据和山洪与灾害数据发送至服务器端。
本实施例实施时，专用测量仪器对监测站的山洪与灾害数据进行测量，环境测量仪器采集专用测量仪器工况数据，微处理器对专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据以及专用测量仪器工况数据进行处理，这里所述的处理是将数据进行模数转换并压缩加密成为适于进行通信的数据包；然后通信模块将处理后的数据发送到服务器端。服务器端接收到数据后，后台人员不但可以获取该站点的山洪与灾害数据，同时也可以获取专用测量仪器的工况数据，根据这些工况数据对监测站的专用测量仪器状态进行预判，并对运维进行统筹安排，就可以有效的节省运维成本，同时缩短运维周期，提高了监测站监测数据的准确性，从而直接保障了人民财产安全。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，所述环境测量仪器包括：用于采集专用测量仪器电流的电流传感器；用于采集专用测量仪器电压的电压传感器；用于采集专用测量仪器温度的温度传感器；用于采集专用测量仪器湿度的湿度传感器；用于采集专用测量仪器光照强度的光传感器。
本实施例实施时，电流传感器采集专用测量仪器电流，电压传感器采集专用测量仪器电压，温度传感器采集专用测量仪器温度，湿度传感器采集专用测量仪器湿度；光传感器采集专用测量仪器光照强度；电流和电压状态代表了专用测量仪器的工作状态，当电流和电压出现波动时，说明专用测量仪器发生了漏电、放电或者短路等故障，这时专用测量仪器检测到的数据不准确，需要运维人员进行维护。而温度、湿度和光照强度会直接影响专用测量仪器的使用寿命，所以当某个监测站温度、湿度和光照强度超过一定的值时，需要运维人员对这个监测站缩短运维周期。本发明通过设置上述传感器监测专用测量仪器工况，保障了监测站稳定的工作，在专用测量仪器出现问题时可以及时发现并进行维护，提高了监测站监测数据的准确性。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上，所述环境测量仪器还包括：用于采集监测站处北斗信号强度的北斗传感器；用于采集监测站处GPRS信号强度的GPRS传感器；所述通信模块包括北斗模块和GPRS模块；所述微处理器还用于在北斗信号强度低于阈值时，通过GPRS模块与服务器端进行通信；所述微处理器还用于在GPRS强度低于阈值时，通过北斗模块与服务器端进行通信。
本实施例实施时，在监测站的运行中，一般的监测设备和微处理器的功耗普遍在0.3W以下，如果采用低功耗器件甚至可以降低至0.1W以下，而北斗模块和GPRS模块在信号良好情况下的功率为0.3W左右，当信号强度较低时，为了保证通信畅通，北斗模块和GPRS模块会加大信号输出量，此时两者的功率会直接上升至5W以上，这其中95％的功率用来输出信号了，而为了保证数据传输的连续性，北斗模块和GPRS模块是很难采用低功耗器件的。发明人创造性的使用了GPRS传感器和北斗传感器对GPRS信号强度和北斗信号强度进行检测，由于GPRS传感器和北斗传感器只做信号接收而不做信号发射，从而功率极低，普遍在0.1W左右，然后在北斗信号强度低于阈值时，通过GPRS模块与服务器端进行通信，在GPRS强度低于阈值时，通过北斗模块与服务器端进行通信，从而避免了北斗模块和GPRS模块在其信号强度较低时发送信号，在实际使用过程中，整体功率降低60～75％，为监测站安装环境测量仪器提供了电力空间。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，还包括：用于为整个装置提供控制、遥测、供电和调控功能的专用设备；所述专用设备包括太阳能电池板和蓄电池；所述太阳能电池板向蓄电池充电；所述环境测量仪器还用于测量太阳能电池板和蓄电池的电流和电压数据；所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭专用设备中除了太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置；所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭除了专用测量仪器、微处理器、通信模块、太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置。
本实施例实施时，当蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，即认为蓄电池的电量已经不足，这时关闭专用设备中除了太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置；当蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，即认为蓄电池的电量已经不足，关闭除了专用测量仪器、微处理器、通信模块、太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置。由于目前监测站主要采用的蓄电池多为铅酸电池和锂电池，而这两种电池在进行过量放电时，会造成电池的永久性不可逆损坏，降低电池的容量和使用寿命，所以本发明通过对电池进行过放电保护，延长了电池了使用寿命，从而降低了监测站的运行成本，此种运行方式再配合本发明中低功耗的设计，可以进一步的降低整体功率5～10％。
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 (10)

1.一种设备工况在线监测设备，其特征在于，包括：
用于对监测站的山洪与灾害数据进行测量的专用测量仪器；
用于采集专用测量仪器工况数据的环境测量仪器；
用于处理专用测量仪器测量到的山洪与灾害数据的微处理器；
用于与服务器端进行通信的通信模块；
所述微处理器还用于处理专用测量仪器工况数据；
所述通信模块还用于将处理后的专用测量仪器工况数据和山洪与灾害数据发送至服务器端。
2.根据权利要求1所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述环境测量仪器包括：
用于采集专用测量仪器电流的电流传感器；
用于采集专用测量仪器电压的电压传感器；
用于采集专用测量仪器温度的温度传感器；
用于采集专用测量仪器湿度的湿度传感器；
用于采集专用测量仪器光照强度的光传感器。
3.根据权利要求1所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述环境测量仪器还包括：
用于采集监测站处北斗信号强度的北斗传感器；
用于采集监测站处GPRS信号强度的GPRS传感器；
所述通信模块包括北斗模块和GPRS模块；
所述微处理器还用于在北斗信号强度低于阈值时，通过GPRS模块与服务器端进行通信；
所述微处理器还用于在GPRS强度低于阈值时，通过北斗模块与服务器端进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，还包括：
用于为整个装置提供控制、遥测、供电和调控功能的专用设备；
所述专用设备包括太阳能电池板和蓄电池；所述太阳能电池板向蓄电池充电；
所述环境测量仪器还用于测量太阳能电池板和蓄电池的电流和电压数据；
所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭专用设备中除了太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置；
所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据低于阈值时，关闭除了专用测量仪器、微处理器、通信模块、太阳能电池板和蓄电池以外的全部装置。
5.根据权利要求4所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，开启全部装置。
6.根据权利要求4所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述专用设备还包括：
用于监视和控制数据采集过程的RTU；
用于对监测数据进行转换和传输的DTU；
用于进行遥测的遥测终端。
7.根据权利要求4所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述微处理器还用于在蓄电池的电流和电压数据高于阈值时，关闭蓄电池充电并直接使用太阳能电池板对整个装置供电。
8.根据权利要求1所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，专用测量仪器包括：
用于采集监测站雨量数据的雨量计；
用于采集监测站水位数据的气泡水位计、雷达水位计和超声波水位计；
用于采集监测站位移数据的位移传感器；
用于采集监测站倾斜数据的倾斜传感器。
9.根据权利要求8所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述微处理器还用于处理监测站雨量数据、水位数据、位移数据和倾斜数据，并通过通信模块发送至服务器端。
10.根据权利要求8所述的一种设备工况在线监测设备，其特征在于，所述微处理器还用于在监测站雨量数据、水位数据、位移数据或倾斜数据超过阈值时，发出警报信号。
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