CN108490045A - 一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于软件领域，提供了一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法，系统包括多个水质监测仪和基站，水质监测仪向基站上报能量包；基站在能量包中，提取水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，采用水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成水质监测仪当前的剩余使用时长，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，通知消息包括位置坐标以及水质监测仪编号，以使预设终端接收并显示通知消息。本发明有利于提高没电水质监测仪的充电效率。
Description
技术领域
本发明属于软件领域，尤其涉及一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法。
背景技术
水质监测指对存在于水质中的污染物质进行定点、连续或定时的采样和测量。水质检测的目的是为了及时、准确、全面地反映水质质量现状及发展趋势，并为水质管理、污染源控制、水质规划、水质评价提供科学依据。
然而，现有的水质监测系统，难以识别没电水质监测仪，不利于提高没电水质监测仪的充电效率。其原因在于，水质监测仪处于水面上，如果外接太阳能电池，受湿度的影响，太阳能电池很容易坏，因此一般只能靠内置的电池，而内置的电池要同时供电给多个探头，电量消耗比较快，当水质监测仪没电时，就无法采集水质监测数据，也就无法满足水质监测系统的监测要求，因此，没电水质监测仪需要及时充电，而现有的水质监测系统，一般都是派人定期检测水质监测仪，而水质监测仪的数量众多，分布不均，人工排查时间长，难以快速定位到没电水质监测仪的具体位置，这样，发现没电水质监测仪就需要较长的时间，不利于提高没电水质监测仪的充电效率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于物联网的水质监测系统，旨在解决现有的水质监测系统，难以识别没电水质监测仪，不利于提高没电水质监测仪的充电效率的问题。
本发明实施例的第一方面，提供了一种基于物联网的水质监测系统，包括基站和多个用于水质监测的水质监测仪，所述水质监测仪包括浮于水面的主机和在水中的多个探头，所述多个探头包括氧化还原电位ORP探头、氨氮探头、电导率探头、氧浓度探头、pH探头以及溶解氧探头，所述主机通过浮球浮于水面，所述主机包括连接所述多个探头的AD转换模块、连于所述AD转换模块的微控制器、连于所述微控制器的定位器和窄带物联网NB-IoT模块、为所述水质监测仪供电的电源模块，所述电源模块包括锂电池和用于为所述锂电池充电的充电电路，所述水质监测仪的下端固定有铅块；所述基站包括物联网芯片、射频天线、射频信号处理电路、4G天线、4G基带电路、CPU、存储器、电源管理电路和电源，所述4G天线与所述4G基带电路相连接，所述射频天线与所述射频信号处理电路相连接，所述物联网芯片、所述射频信号处理电路、所述4G基带电路、所述存储器与CPU相连接，所述电源与电源管理电路相连接；
所述基站给所述水质监测仪发送能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，向所述基站上报能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长，判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息，如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站，具体为：
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，
获取所述ORP探头生成的ORP信号，将所述ORP信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将ORP信号转换成ORP值后，将所述ORP值传输给所述微控制器；获取所述氨氮探头生成的氨氮信号，将所述氨氮信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将氨氮信号转换成氨氮值后，将所述氨氮值传输给所述微控制器；
获取所述电导率探头生成的电导率信号，将所述电导率信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将电导率信号转换成电导率值后，将所述电导率值传输给所述微控制器；
获取所述氧浓度探头生成的氧浓度信号，将所述氧浓度信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将氧浓度信号转换成氧浓度值后，将所述氧浓度值传输给所述微控制器；
获取所述PH探头生成的PH信号，将所述PH信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将PH信号转换成PH值后，将所述PH值传输给所述微控制器；
获取所述溶解氧探头生成的溶解氧信号，将所述溶解氧信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将溶解氧信号转换成溶解氧值后，将所述溶解氧值传输给所述微控制器；
所述微控制器接收所述ORP值、所述电导率值、所述氧浓度值、所述PH值、所述溶解氧值，将接收到的所述ORP值、所述电导率值、所述氧浓度值、所述PH值、所述溶解氧值以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，在所述外壳内在所述水质监测仪中，所述AD转换模块通过防水导线连接所述多个探头。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述水质监测仪的外壳顶部开设有遮挡充电接口的防水盖板，所述充电接口在所述外壳内，所述充电接头与所述充电电路电性连接。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述水质监测仪在外壳侧壁上开设有启动所述电源模块的开关，所述开关为防水开关。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述开关为防水开关。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述基站还包括3G网络模块，所述3G网络模块与所述CPU相连接。
进一步地，在上述基于物联网的水质监测系统中，所述基站还包括5G网络模块，所述5G网络模块与所述CPU相连接。
本发明实施例的第二方面，提供了一种基于上述水质监测系统的水质监测方法，包括：
所述基站在物联网中广播能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，获取自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率，将自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率打包，生成能量包，在所述能量包添加时间戳，添加完毕后，向所述基站上报所述能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长；
所述基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值；
如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求；
所述没电水质监测仪接收到位置坐标获取请求后，通过定位器产生位置坐标，向基站返回位置坐标；
所述基站接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息；如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
进一步地，在水质监测方法中，在所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据之后，所述水质监测方法，还包括：
所述基站上传所述水质监测数据至预设的云端服务器。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，识别水质监测仪为没电水质监测仪，向没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送位置坐标，预设终端接收并显示位置坐标，通过水质监测仪剩余使用时长，能识别没电水质监测仪，通过位置坐标，能快速定位到没电水质监测仪的具体位置，因此能减少没电水质监测仪的排查时间，有利于提高没电水质监测仪的充电效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于物联网的水质监测系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的能量包格式的较佳样例图；
图3是本发明实施例提供的水质监测方法的实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的基于物联网的水质监测系统的结构框图，详述如下：
一种基于物联网的水质监测系统，包括基站和多个用于水质监测的水质监测仪，所述水质监测仪包括浮于水面的主机和在水中的多个探头，所述多个探头包括氧化还原电位ORP探头、氨氮探头、电导率探头、氧浓度探头、pH探头以及溶解氧探头，所述主机通过浮球浮于水面，所述主机包括连接所述多个探头的AD转换模块、连于所述AD转换模块的微控制器、连于所述微控制器的定位器和窄带物联网NB-IoT模块、为所述水质监测仪供电的电源模块，所述电源模块包括锂电池和用于为所述锂电池充电的充电电路，所述水质监测仪的下端固定有铅块；
所述基站包括物联网芯片、射频天线、射频信号处理电路、4G天线、4G基带电路、CPU、存储器、电源管理电路和电源，所述4G天线与所述4G基带电路相连接，所述射频天线与所述射频信号处理电路相连接，所述物联网芯片、所述射频信号处理电路、所述4G基带电路、所述存储器与CPU相连接，所述电源与电源管理电路相连接；
所述基站给所述水质监测仪发送能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，向所述基站上报能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长，判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息，如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
其中，通过所述能量包中的时间戳，可以直接获取到T2，也就是产生所述能量包的时间。
其中，U(i)*(T1-T2)表示在产生所述能量包的时间至基站接收到所述能量包的时间内，水质监测仪i消耗的能量。
其中，没电水质监测仪表示电量不足的水质监测仪。
其中，有电水质监测仪表示电量足够的水质监测仪。
其中，所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据，并不获取没电水质监测仪提供的水质监测数据，而有电水质监测仪提供的水质监测数据，比没电水质监测仪提供的水质监测数据要可靠，这样，没加入没电水质监测仪提供的误差较大的水质监测数据，有利于保障提取到的水质监测数据的可靠性。
其中，所述水质监测仪通过窄带物联网NB-IoT模块接入物联网，通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，通过物联网向所述基站上报能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间。
其中，水质监测仪获取能量使用率的过程为现有技术，在此不做赘述。
其中，图2是本发明实施例提供的能量包格式的较佳样例图，详述如下：
能量包的内容包含以下四个字段：水质监测仪编号WQMI ID、剩余能量Surplusenergy、能量利用率Energy efficiency以及时间戳Time，时间戳就是产生能量包的时间。
由于能量包只包含这四个字段，因此能量包可采用短信息的格式发送，这样可以减小干扰。
其中，水质监测仪(water quality monitoring instrument，WQMI)和水质监测仪编号WQMI ID的对应关系是一一对应，每个水质监测仪均存在一个唯一的水质监测仪编号。
其中，水质监测仪放置在室外的水质监测点中，用于监测水质，采集水质监测数据。
其中，基站给所述水质监测仪发送能量包获取请求，该能量包获取请求为现有技术，在此不做赘述。
其中，基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，基站向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求；
其中，没电水质监测仪接收到位置坐标获取请求后，通过定位器产生位置坐标，向基站返回位置坐标；
其中，基站接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息。
其中，基站内部提前设有预设终端的联系方式，如短信接收号码，当接收到所述没电水质监测仪返回的位置坐标，在已经提取出的所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳中，调取所述水质监测仪编号作为所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，将所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号打包，生成通知消息，采用4G通信模式，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，所述预设终端接收并显示所述通知消息，以通知相关人员充电所述没电水质监测仪，由于通知消息中所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，因此，这样，无需人工排查，也能快速定位到没电水质监测仪的具体位置，待相关人员到达位置坐标后，即使附近存在多个水质监测仪，也能根据没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，快速找出没电水质监测仪，因此，相关人员能及时给没电水质监测仪充电，待没电水质监测仪充电完毕，就能正常采集的水质监测数据，也就能满足水质监测系统的监测要求。
其中，基站内部设有云端服务器的联系方式，如网络地址，所述基站每隔预设时间段，通过所述网络地址上传所述水质监测数据至预设的云端服务器。其中，预设阈值、预设范围为用户自设或系统默认，在此不做限制。预设阈值可以根据实际情况设置，例如，如果水质监测的范围较广，预设阈值就设置高一点，如果水质监测的范围较窄，预设阈值就设置小一点，这样，相关人员有足够的时间给没电水质监测仪充电。
其中，预设终端包括但不限于移动电话、口袋计算机(Pocket PersonalComputer，PPC)、掌上电脑、计算机。
其中，物联网芯片为：基于蜂窝的窄带物联网的芯片。
在本发明实施例中，基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，识别水质监测仪为没电水质监测仪，向没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送位置坐标，预设终端接收并显示位置坐标，通过水质监测仪剩余使用时长，能识别没电水质监测仪，通过位置坐标，能快速定位到没电水质监测仪的具体位置，因此能减少没电水质监测仪的排查时间，有利于提高没电水质监测仪的充电效率。
实施例二
图3是本发明实施例提供的水质监测方法的实施流程图，详述如下：
S301，所述基站在物联网中广播能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
其中，所述能量包获取请求，在物体网中，通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪。
S302，所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，获取自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率，将自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率打包，生成能量包，在所述能量包添加时间戳，添加完毕后，向所述基站上报所述能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
S303，所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长；
其中，与水质监测仪相比，基站具备足够的电量，计算能力强，运行质监测仪剩余使用时长生成模型的速度快，因此，能快速得到水质监测仪当前的剩余使用时长。
S304，所述基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值；
S305，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求；
需要进行说明的是，步骤S305的执行主体是基站。
S306，所述没电水质监测仪接收到位置坐标获取请求后，通过定位器产生位置坐标，向基站返回位置坐标；
S307，所述基站接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息；
S308，如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
需要进行说明的是，步骤S308的执行主体是基站。
S309，所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
S310，所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
在本发明实施例中，通过水质监测仪剩余使用时长和预设阈值，能识别没电水质监测仪，通过位置坐标，能快速定位到没电水质监测仪的具体位置，因此能减少没电水质监测仪的排查时间，有利于提高没电水质监测仪的充电效率。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的路由方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或稳定，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于物联网的水质监测系统，其特征在于，包括基站和多个用于水质监测的水质监测仪；
所述水质监测仪包括浮于水面的主机和在水中的多个探头，所述多个探头包括氧化还原电位ORP探头、氨氮探头、电导率探头、氧浓度探头、pH探头以及溶解氧探头，所述主机通过浮球浮于水面，所述主机包括连接所述多个探头的AD转换模块、连于所述AD转换模块的微控制器、连于所述微控制器的定位器和窄带物联网NB-IoT模块、为所述水质监测仪供电的电源模块，所述电源模块包括锂电池和用于为所述锂电池充电的充电电路，所述水质监测仪的下端固定有铅块；
所述基站包括物联网芯片、射频天线、射频信号处理电路、4G天线、4G基带电路、CPU、存储器、电源管理电路和电源，所述4G天线与所述4G基带电路相连接，所述射频天线与所述射频信号处理电路相连接，所述物联网芯片、所述射频信号处理电路、所述4G基带电路、所述存储器与CPU相连接，所述电源与电源管理电路相连接；
所述基站给所述水质监测仪发送能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，向所述基站上报能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长，判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值，如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求，接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息，如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
2.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站，具体为：
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，
获取所述ORP探头生成的ORP信号，将所述ORP信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将ORP信号转换成ORP值后，将所述ORP值传输给所述微控制器；
获取所述氨氮探头生成的氨氮信号，将所述氨氮信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将氨氮信号转换成氨氮值后，将所述氨氮值传输给所述微控制器；
获取所述电导率探头生成的电导率信号，将所述电导率信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将电导率信号转换成电导率值后，将所述电导率值传输给所述微控制器；
获取所述氧浓度探头生成的氧浓度信号，将所述氧浓度信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将氧浓度信号转换成氧浓度值后，将所述氧浓度值传输给所述微控制器；
获取所述PH探头生成的PH信号，将所述PH信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将PH信号转换成PH值后，将所述PH值传输给所述微控制器；
获取所述溶解氧探头生成的溶解氧信号，将所述溶解氧信号传输给所述AD转换模块，所述AD转换模块将溶解氧信号转换成溶解氧值后，将所述溶解氧值传输给所述微控制器；
所述微控制器接收所述ORP值、所述电导率值、所述氧浓度值、所述PH值、所述溶解氧值，将接收到的所述ORP值、所述电导率值、所述氧浓度值、所述PH值、所述溶解氧值以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站。
3.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，在所述外壳内在所述水质监测仪中，所述AD转换模块通过防水导线连接所述多个探头。
4.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述水质监测仪的外壳顶部开设有遮挡充电接口的防水盖板，所述充电接口在所述外壳内，所述充电接头与所述充电电路电性连接。
5.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述水质监测仪在外壳侧壁上开设有启动所述电源模块的开关，所述开关为防水开关。
6.如权利要求5所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述开关为防水开关。
7.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述基站还包括3G网络模块，所述3G网络模块与所述CPU相连接。
8.如权利要求1所述的基于物联网的水质监测系统，其特征在于，所述基站还包括5G网络模块，所述5G网络模块与所述CPU相连接。
9.一种基于权利要求1所述水质监测系统的水质监测方法，其特征在于，包括：
所述基站在物联网中广播能量包获取请求，所述能量包获取请求通过单跳或多跳的路由方式到达所述水质监测仪；
所述水质监测仪通过NB-IoT模块接收所述能量包获取请求后，获取自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率，将自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率打包，生成能量包，在所述能量包添加时间戳，添加完毕后，向所述基站上报所述能量包，所述能量包包含自身的水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，所述时间戳表示产生所述能量包的时间；
所述基站接收所述水质监测仪上报的所述能量包，在所述能量包中，提取所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，获取接收所述能量包的时间，获取所述时间戳和接收所述能量包的时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的水质监测仪剩余使用时长生成模型、所述接收所述能量包的时间、所述水质监测仪编号、剩余能量、能量使用率以及时间戳，生成所述水质监测仪当前的剩余使用时长；
所述基站判断当前的剩余使用时长是否小于预设阈值；
如果当前的剩余使用时长小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为没电水质监测仪，向所述没电水质监测仪发送位置坐标获取请求；
所述没电水质监测仪接收到位置坐标获取请求后，通过定位器产生位置坐标，向基站返回位置坐标；
所述基站接收所述没电水质监测仪返回的位置坐标，向预设终端发送通知消息，所述通知消息包括所述位置坐标以及所述没电水质监测仪自身的水质监测仪编号，以使所述预设终端接收并显示所述通知消息；
如果当前的剩余使用时长不小于预设阈值，所述基站就识别所述水质监测仪为有电水质监测仪，向所述有电水质监测仪发送水质监测数据获取请求；
所述有电水质监测仪接收到水质监测数据获取请求后，将采集到的水质监测数据以及自身的水质监测仪编号打包，生成物联网数据包，将所述物联网数据包发送至所述基站；
所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据；
其中，所述水质监测仪剩余使用时长生成模型，具体为：
其中，i表示水质监测仪编号，L(i)表示水质监测仪i当前的剩余使用时长，E(i)表示水质监测仪i的剩余能量，U(i)表示水质监测仪i的能量使用率，T1表示接收所述能量包的时间，T2表示产生所述能量包的时间。
10.如权利要求9所述的水质监测方法，其特征在于，在所述基站接收所述有电水质监测仪发送的物联网数据包，在物联网数据包中提取所述水质监测数据之后，所述水质监测方法，还包括：
所述基站上传所述水质监测数据至预设的云端服务器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810224756.2A CN108490045A (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810224756.2A CN108490045A (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108490045A true CN108490045A (zh) | 2018-09-04 |
Family
ID=63339858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810224756.2A Withdrawn CN108490045A (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种基于物联网的水质监测系统及水质监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108490045A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109873667A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-11 | 广州大学 | 能量转换方法、系统、可读存储介质及计算机设备 |
| CN110728835A (zh) * | 2019-09-16 | 2020-01-24 | 舟山市海大科学技术研究院有限责任公司 | 基于大数据挖掘的海洋监测系统及方法 |
| CN112986515A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 淮阴师范学院 | 一种淮河流域水质自动监测系统及水质监测方法 |
| CN113432032A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-24 | 长沙中益气体有限公司 | 一种带充装计量的工业气体安全智能供气装置 |
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2018
- 2018-03-19 CN CN201810224756.2A patent/CN108490045A/zh not_active Withdrawn
Cited By (5)
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| CN109873667B (zh) * | 2019-03-26 | 2021-07-13 | 广州大学 | 能量转换方法、系统、可读存储介质及计算机设备 |
| CN110728835A (zh) * | 2019-09-16 | 2020-01-24 | 舟山市海大科学技术研究院有限责任公司 | 基于大数据挖掘的海洋监测系统及方法 |
| CN112986515A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 淮阴师范学院 | 一种淮河流域水质自动监测系统及水质监测方法 |
| CN113432032A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-24 | 长沙中益气体有限公司 | 一种带充装计量的工业气体安全智能供气装置 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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