CN107703835A - 环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境监测系统，包括控制器、便携式环境监测仪、第一LoRa模块以及第二LoRa模块；所述控制器的第一通信接口连接所述第一LoRa模块，所述便携式环境监测仪的通信接口连接所述第二LoRa模块，所述第一LoRa模块和第二LoRa模块之间进行无线通信；所述便携式环境监测仪分别在各个环境监测点采集环境监测参数，将所述环境监测参数通过第二LoRa模块发送至第一LoRa模块；所述控制器通过第一LoRa模块接收便携式环境监测仪发送的环境监测参数，并将所述环境监测参数上传至环境监测中心。本发明提供的环境监测系统使环境监测参数的采集变得更为灵活便利，降低了环境监测过程中所消耗的成本。

Description

环境监测系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种环境监测系统。

背景技术

随着各类型工业化进程的快速发展，环境问题日益严重，公众对生活在一个健康的自然环境具有强烈需求；因而环境监测变得越来越重要。

传统的环境监测技术中，通常是在固定的环境监测点安装特定的环境监测设备，实现相应环境监测点的在线监测，这种监测模式需要进行持续供电，且仅能对环境监测设备的安装点进行监测，存在耗电大、灵活性低的特点，容易使环境监测的成本高。

发明内容

基于此，有必要针对传统的环境监测技术存在耗电大、灵活性低的特点，容易使环境监测成本高的技术问题，提供一种环境监测系统。

一种环境监测系统，包括控制器、便携式环境监测仪、第一LoRa模块以及第二LoRa模块；

所述控制器的第一通信接口连接所述第一LoRa模块，所述便携式环境监测仪的通信接口连接所述第二LoRa模块，所述第一LoRa模块和第二LoRa模块之间进行无线通信；

所述便携式环境监测仪分别在各个环境监测点采集环境监测参数，将所述环境监测参数通过第二LoRa模块发送至第一LoRa模块；

所述控制器通过第一LoRa模块接收便携式环境监测仪发送的环境监测参数，并将所述环境监测参数上传至环境监测中心。

上述环境监测系统，可以通过便携式环境监测仪分别在各个环境监测点采集环境监测参数，使上述环境监测参数的采集变得更为灵活便利，还可以将采集得到的环境监测参数通过第二LoRa模块、第一LoRa模块所对应的LoR通信方式发送至控制器，上述第二LoRa模块和第一LoRa模块进行LoRa通信时具有极低的功耗，相对于传统的GPRS等通信方式，耗电量得到有效控制，且不会产生额外的流量通信费，降低了环境监测过程中所消耗的成本。

附图说明

图1为一个实施例的环境监测系统结构示意图；

图2为一个实施例的环境监测系统结构示意图；

图3为一个实施例的环境监测系统结构示意图；

图4为一个实施例的环境监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的环境监测系统的具体实施方式进行详细阐述。

参考图1，图1所示为一个实施例的环境监测系统结构示意图，包括控制器10、便携式环境监测仪20、第一LoRa模块31以及第二LoRa模块32；

所述控制器10的第一通信接口连接所述第一LoRa模块31，所述便携式环境监测仪20的通信接口连接所述第二LoRa模块32，所述第一LoRa模块31和第二LoRa模块32之间进行无线通信；

所述便携式环境监测仪20分别在各个环境监测点采集环境监测参数，将所述环境监测参数通过第二LoRa模块32发送至第一LoRa模块31；

所述控制器10通过第一LoRa模块31接收便携式环境监测仪20发送的环境监测参数，并将所述环境监测参数上传至环境监测中心50。

上述控制器10可以设置在监测室等固定监测地点，通过上述第一LoRa模块31和第二LoRa模块32获取便携式环境监测仪20在相应固定监测地点对应的片区内各环境监测点所采集的环境监测参数，可以扩大了便携式环境监测仪20这一环境监测终端的覆盖范围，提高了环境监测系统部署的灵活性。第一LoRa模块31和第二LoRa模块32所对应的LoRa通信方式为点对点通信，其在城市路况下可以布设在半径250米范围内，即上述便携式环境监测仪20可以在控制器10的方圆250米范围内采集各个环境监测点的环境监测参数，通过第二LoRa模块32和第一LoRa模块31发送至控制器10；上述第一LoRa模块31和第二LoRa模块32之间还可以架设中继网关，使第一LoRa模块31和第二LoRa模块32通过上述中继网关进行通信，以实现最长近10公里的远程通信，扩大控制器10所对应的便携式环境监测仪20的环境监测参数采集范围。上述便携式环境监测仪20可以由相应的工作人员携带至各个环境监测点，特别是排水管出口或者烟囱内部等不适宜安装固定环境监测设备的环境监测点，以保证采集相应环境监测参数的灵活性。

上述第一LoRa模块31可以贴装在控制器10的控制板上，连接控制器10的第一通信接口，还可以使用TTL方式与控制器10进行相应通信。上述控制器10的第一通信接口可以为串行通信接口或者蓝牙通信接口。

本实施例提供的环境监测系统，可以通过便携式环境监测仪20分别在各个环境监测点采集环境监测参数，使上述环境监测参数的采集变得更为灵活便利，还可以将采集得到的环境监测参数通过第二LoRa模块32、第一LoRa模块31所对应的LoRa通信方式发送至控制器10，上述第二LoRa模块32和第一LoRa模块31进行LoRa通信时具有极低的功耗，相对于传统的GPRS等通信方式，耗电量得到有效控制，且不会产生额外的流量通信费，降低了环境监测过程中所消耗的成本。

在一个实施例中，参考图2所示，上述便携式环境监测仪可以包括多个；各个便携式环境监测仪的通信接口分别连接一个第二LoRa模块，便携式环境监测仪与第二LoRa模块一一对应连接；

所述控制器10的第一通信接口通过所述第一LoRa模块31分别连接各个便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块。

上述控制器10可以通过第一LoRa模块31对各个便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块采用定时轮询方式获取各个第二LoRa模块处的环境监测参数；比如，若便携式环境监测仪为n(n为大于1的正整数)个，可以首先从第一便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，再从第二便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，……，直至从第n便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，在获取完上述n个便携式环境监测仪分别对应的环境监测参数后，再以此类推，依次获取第一便携式环境监测仪至第n便携式环境监测仪分别对应的环境监测参数。上述环境监测参数可以携带相应环境监测点的身份标识符，若后续环境监测中心50检测到其中的某一环境监测参数异常，可以依据上述环境监测参数确定获取该环境监测参数的环境监测点，以进一步对该环境监测点进行相应的监控。

作为一个实施例，上述控制器可以设置包括各个便携式环境监测仪的数据采集表，控制所述第一LoRa模块按照所述数据采集表记录的便携式环境监测仪顺序依次从各个便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块中获取环境监测参数。

上述数据采集表可以记录便携式环境监测仪顺序，使控制器按照上述便携式环境监测仪顺序依次获取相应第二LoRa模块处的环境监测参数。具体地，若便携式环境监测仪为n个，数据采集表所记录的便携式环境监测仪顺序可以为第一便携式环境监测仪、第二便携式环境监测仪、……、第n便携式环境监测仪；控制器可以根据上述数据采集表，控制第一LoRa模块首先从第一便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，再从第二便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，……，直至从第n便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块获取环境监测参数，在获取完上述n个便携式环境监测仪分别对应的环境监测参数后，再以此类推，依次获取第一便携式环境监测仪至第n便携式环境监测仪分别对应的环境监测参数。

本实施例可以通过多个便携式环境监测仪分别采集不同环境监测点的环境监测参数，有效提高了环境监测参数的采集效率。

在一个实施例中，参考图3所示，上述环境监测系统，还可以包括设于环境监测中心的监测服务器51，所述监测服务器51用于接收控制器上述的环境监测参数。

上述环境监测参数可以携带相应环境监测点的身份标识符，监测服务器51在接收到任意一个环境监测参数后，可以识别该环境监测参数对应的环境监测点。上述监测服务器51还可以设置显示屏，显示所接收的各个环境监测参数以及相应的环境监测点；在监测服务器51检测到环境监测参数异常时，可以对异常的环境监测参数及其对应的环境监测点进行突出显示(如改变异常的环境监测参数及其对应的环境监测点的显示颜色和/或显示亮度等等)。

作为一个实施例，如图3所示，上述环境监测系统，还可以包括NB-Iot模块33，所述NB-Iot模块33连接控制器10的第二通信接口；

所述NB-Iot模块33用于将控制器10接收的环境监测参数发送至监测服务器51。

上NB-Iot模块33可以提供的NB-Iot通信这一专用物联网数据通信网络，其网络稳定性优于传统的GPRS等通信网络。

本实施例中，控制器10可以通过NB-Iot模块33提供的NB-Iot通信方式这一蜂窝通信技术将环境监测参数发送至监测服务器51，具有较低的通信费用以及更为稳定的数据传输通道，有效降低了传输相应环境监测参数的成本，提供了上述环境监测参数的传输质量。

在一个实施例中，上述控制器的第一通信接口可以为串行通信接口或者蓝牙通信接口。

上述第一通信接口为串行通信接口时，其可以通过有线通信方式连接第一LoRa模块，具体地，第一通信接口可以通过485总线模式连接第一LoRa模块，通过该通信模式实现一对多模块组网通信，保证通过第一LoRa模块获取相应环境监测参数的稳定性。第一通信接口为蓝牙通信接口时，其可以通过无线通信方式连接第一LoRa模块，提高了通过第一LoRa模块获取相应环境监测参数的便利性。

在一个实施例中，上述控制器的第二通信接口可以为RS485接口、蓝牙通信接口或者RS232接口，以支持多类型接口通信，保证控制器连接相应NB-Iot模块的便利性。

在一个实施例中，上述便携式环境监测仪通过RS485接口、蓝牙通信接口或者RS232接口连接所述第二LoRa模块。

本实施例中，便携式环境监测仪的通信接口可以进行多样性设置，具体可以为RS485接口、蓝牙通信接口或者RS232接口，有效提高了便携式环境监测仪向控制器发送其采集的环境监测参数的便利性。

在一个实施例中，上述便携式环境监测仪可以通过锂电池供电。

上述便携式环境监测仪通过锂电池供电时，可以选择充电锂电池或者一次性锂电池，其使便携式环境监测仪无需频繁的更换电池或者进行充电，可以提高上述便携式环境监测仪使用同一个电池或者充一次电的工作时间；以使用19Ah的3.7V锂电池为例，其为便携式环境监测仪进行供电时，可以支持上述便携式环境监测仪通信长达1万次。

在一个实施例中，上述便携式环境监测仪设置在监测箱内部，监测箱的各个接口设置防水垫圈。

本实施例将便携式环境监测仪设置在监测箱内部，监测箱的各个接口设置防水垫圈(比如，监测箱的各个通信及天线接口处均采用IP68级防水接头)，整个监测箱可以采用密封防雨淋设计，使便携式环境监测仪可以防止室外淋雨等状况的干扰，为便携式环境监测仪的环境监测参数获取提供了一个稳定的工作环境，有利于环境监测参数的顺利获取。

在一个实施例中，上述环境监测系统，还可以包括固定设置在设定环境监测点的在线监测设备，所述在线监测设备连接所述控制器；

所述在线监测设备实时采集相应环境监测点的环境监测参数，将所述环境监测参数发送至控制器。

上述在线监测设备可以为传统的大型环境监测设备，其固定设置在设定环境监测点，实时采集相应环境监测点的环境监测参数。

本实施例中，控制器可以获取在线监测设备实时采集的环境监测参数，进一步提高了控制器所收集的环境监测参数的完整性。

在一个实施例中，参考图4所示，本发明提供的环境监测系统中，环境监测中心可以接入多个控制器(如图4所示第一控制器和第二控制器)，各个控制器可以连接多个便携式环境监测仪，各个控制器还可以连接固定设置在设定环境监测点的在线监测设备，上述控制器与各个便携式环境监测仪之间可以通过LoRa通信方式进行相应通信，环境监测中心与各个控制器之间可以通过NB-Iot通信方式进行相应通信。

本实施例提供的环境监测系统可以适用于污染源在线监测和区域环境监测等环境监测场景。便携式环境监测仪可以采用锂电池、低功耗单片机、LoRa通信模块、防雨淋外箱组成一套产品终端，由低功耗单片机负责LoRa、NB-Iot、锂电池电源管理等单元的运行控制。便携式环境监测仪可以设置在监测箱内部，可以采用包括锂电池、低功耗单片机、LoRa通信模块、防雨淋外箱的终端产品。这样便携式环境监测仪与控制器、控制器与环境监测中心之间可以使用窄带物联网通信技术进行相应的通信；以使相应远程通信组网的安装及维护成本低于传统的GPRS、4G、电台等通信方式；有效降低了相应的环境监测成本。各个控制器对应的区域组网通信使用LoRa通信方式，相比原zigbee等近距离通信技术，具有低功耗且有效通信距离更远的优势，且LoRa穿透障碍物通信能力更强；通过使用配有LoRa通信的便携式检测设备(便携式环境监测仪)，可实现围绕主控制器方圆设定距离内(如250米内)的区域节点监控，从而更加严格把控污染源的排放状态。控制器还可以使用NB-Iot方式实现与环境监测中心的通信，上述NB-Iot为新的窄带物联网通信技术，具有较好的通信质量以及较低的通信成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种环境监测系统，其特征在于，包括控制器、便携式环境监测仪、第一LoRa模块以及第二LoRa模块；

所述控制器的第一通信接口连接所述第一LoRa模块，所述便携式环境监测仪的通信接口连接所述第二LoRa模块，所述第一LoRa模块和第二LoRa模块之间进行无线通信；

所述便携式环境监测仪分别在各个环境监测点采集环境监测参数，将所述环境监测参数通过第二LoRa模块发送至第一LoRa模块；

所述控制器通过第一LoRa模块接收便携式环境监测仪发送的环境监测参数，并将所述环境监测参数上传至环境监测中心。

2.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，所述便携式环境监测仪包括多个；各个便携式环境监测仪的通信接口分别连接一个第二LoRa模块；

所述控制器的第一通信接口通过所述第一LoRa模块分别连接各个便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块。

3.根据权利要求2所述的环境监测系统，其特征在于，所述控制器设置包括各个便携式环境监测仪的数据采集表，控制所述第一LoRa模块按照所述数据采集表记录的便携式环境监测仪顺序依次从各个便携式环境监测仪对应的第二LoRa模块中获取环境监测参数。

4.根据权利要求1所述的环境监测系统，其特征在于，还包括设于环境监测中心的监测服务器，所述监测服务器用于接收控制器上述的环境监测参数。

5.根据权利要求4所述的环境监测系统，其特征在于，还包括NB-Iot模块，所述NB-Iot模块连接控制器的第二通信接口；

所述NB-Iot模块用于将控制器接收的环境监测参数发送至监测服务器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，所述控制器的第一通信接口为串行通信接口或者蓝牙通信接口。

7.根据权利要求1至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，所述便携式环境监测仪通过RS485接口、蓝牙通信接口或者RS232接口连接所述第二LoRa模块。

8.根据权利要求1至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，所述便携式环境监测仪通过锂电池供电。

9.根据权利要求1至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，所述便携式环境监测仪设置在监测箱内部，监测箱的各个接口设置防水垫圈。

10.根据权利要求1至5任一项所述的环境监测系统，其特征在于，还包括固定设置在设定环境监测点的在线监测设备，所述在线监测设备连接所述控制器；

所述在线监测设备实时采集相应环境监测点的环境监测参数，将所述环境监测参数发送至控制器。