CN109413609A - 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统 - Google Patents

一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109413609A
CN109413609A CN201811471158.1A CN201811471158A CN109413609A CN 109413609 A CN109413609 A CN 109413609A CN 201811471158 A CN201811471158 A CN 201811471158A CN 109413609 A CN109413609 A CN 109413609A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
sensor
sample data
water sample
master controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811471158.1A
Other languages
English (en)
Inventor
饶家熙
赵寅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Austrian Architectural Design Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Austrian Architectural Design Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Austrian Architectural Design Co Ltd filed Critical Sichuan Austrian Architectural Design Co Ltd
Priority to CN201811471158.1A priority Critical patent/CN109413609A/zh
Publication of CN109413609A publication Critical patent/CN109413609A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • H04L67/025—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0248—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal dependent on the time of the day, e.g. according to expected transmission activity

Abstract

本发明提供了一种基于NB‑loT制式的水质采集终端系统，包括主控制器、存储模块、NB‑loT无线通信模块、传感器和定时器，主控制器当通过NB‑loT无线通信模块接收到后台服务器传输的传感器开始工作的命令时，主控制器控制系统退出低功耗模式，控制传感器开始采集水质样品数据；当传感器完成对水质样品数据的采集后，主控制器获取传感器采集到的水质样品数据，将水质样品数据存储到存储模块；当接收到定时器发送来的计时结束信号时，将传感器采集的水质样品数据通过NB‑loT无线通信模块发送给后台服务器，控制水质采集终端系统进入低功耗模式。

Description

一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，特别涉及一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统。
背景技术
水是人类生活的源泉，但随着城市的发展，水污染问题也越来越严重，水资源监管和治理成为城市发展的一大困扰，水质监控不及时更是直接关系到民生问题。
目前，水质采集终端系统通常设置为对水体数据的实时采集，使系统长期处于运行状态，会消耗大量能源，同时还可能由于系统工作时间过长发热导致系统内部器件烧坏，对系统造成一定损害，缩短了水质采集终端系统的使用寿命。并且目前水质采集终端系统采集的水体数据均采用GSM制式的无线通信模块传输，但GSM制式的无线通信模块存在能耗大、运行成本高的问题，使水质采集终端系统的成本升高。
因此，急需要设计一种功耗低的水质采集终端系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统。
本发明实施例中提供了一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统，包括主控制器、存储模块、NB-loT无线通信模块、传感器和定时器，其中：
所述传感器，用于采集水质样品数据；
所述主控制器，用于预先对所述定时器内的周期性计时时长进行设定，控制所述定时器按照所述设定的计时时长进行周期性计时；
所述定时器，用于按照所述主控制器设定的计时时长进行周期性计时，并在每次计时结束时，向所述主控制器发送计时结束信号；
所述主控制器，还用于当通过所述NB-loT无线通信模块接收到所述后台服务器传输的传感器开始工作的命令时，所述主控制器控制水质采集终端系统退出低功耗模式，控制所述传感器开始采集水质样品数据；当所述传感器完成对水质样品数据的采集后，所述主控制器获取所述传感器采集到的水质样品数据，将水质样品数据存储到所述存储模块；当接收到所述定时器发送来的计时结束信号时，将所述传感器采集的水质样品数据通过NB-loT无线通信模块发送给后台服务器，控制水质采集终端系统进入低功耗模式。
在一个实施例中，所述传感器，包括PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器中的任一种或者多种，用于采集水质样品的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值。
在一个实施例中，所述主控制器，包括NXP的KL26处理器；所述存储模块与所述主控制器通过W25Q128spi接口连接；所述主控制器与所述NB-loT无线通信模块通过RS232接口连接；所述主控制器与所述传感器通过RS485接口连接。
在一个实施例中，所述NB-loT无线通信模块，包括一种移远的BC95无线模块，用于通过NB-loT制式接入公网，与所述后台服务器进行数据传输。
在一个实施例中，所述存储模块，还包括水质样品数据的阈值信息，所述阈值信息，包括水质样品数据的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值；
所述主控制器接收到所述传感器采集的水质样品数据，并向所述存储模块获取所述阈值信息，对水质样品数据进行判断；若水质样品数据的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值中的一项或多项超过所述阈值信息中的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值，所述主控制器通过所述NB-loT无线通信模块向所述后台服务器传输水质样品数据、阈值信息和报警信息。
在一个实施例中，所述基于NB-loT制式的水质采集终端系统，还包括报警装置，与所述主控制器连接；所述报警装置，包括2个指示灯报警器和声音报警器；
所述主控制器，对水质样品数据进行判断，若水质样品数据中的一项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮1个指示灯报警器；若水质样品数据中的两项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮2个指示灯报警器；若水质样品数据中的三项或四项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮2个指示灯报警器和开启声音报警器。
在一个实施例中，所述传感器，还包括一种水质采集设备；
所述一种水质采集设备，包括采集船主体和采集船平台，所述采集船平台上安装有太阳能供电装置，所述采集船主体内安装有导航仪和蓄电池，所述采集船主体尾部设有第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述蓄电池电性连接；所述采集船主体前端安装有所述传感器；所述太阳能供电装置，用于将接收的太阳光进行光电转换为电能向所述蓄电池传输；所述蓄电池，用于为所述第一驱动装置和所述导航仪提供电能；
所述采集船主体底部设置有抽水泵，所述抽水泵与所述蓄电池电性连接；所述抽水泵的进水管设置于水源中，所述抽水泵的出水管与所述PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器连接，所述PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器设置有排水管；
所述太阳能供电装置，包括太阳能电池板、伸缩装置和支撑杆，所述支撑杆垂直安装于在所述采集船平台上，所述支撑杆的顶部连接有安装装置，太阳能电池板安装于所述安装装置上，所述支撑杆的底端安装有伸缩装置，所述伸缩装置的另一端连接于所述安装装置；
所述支撑杆底端与第二驱动装置连接，所述第二驱动装置包括安装于所述采集船平台上的第二电机安装装置和第二驱动电机，所述支撑杆位于所述第二电机安装装置内，所述支撑杆底部安装有齿轮，与所述第二驱动电机的转轴通过齿轮啮合连接；
所述伸缩装置包括第一伸缩装置、第二伸缩装置和第三伸缩装置，其中所述第一伸缩装置连接于所述安装装置一端的中部，第二伸缩杆和第三伸缩杆分别与所述安装装置另一端的两侧；
所述伸缩装置由装置主体、连杆和固定螺栓组成，所述连杆一端与所述装置主体连接，且所述连杆与所述装置主体内的端部连接处设置有与所述固定螺栓相匹配的螺栓孔，所述装置主体上沿水平方向设置有螺栓槽，所述固定螺栓通过所述螺栓槽与所述螺栓孔相连接；
所述蓄电池，包括外壳、设置于所述蓄电池外壳内部的正电极和负电极，所述正电极与所述负电极成对分布设置，所述蓄电池外壳内装有电解液，所述蓄电池外壳上侧设置有所述蓄电池的正负接口，所述蓄电池外壳上侧还设置有进液口，所述进液口上设置有盖体；
所述蓄电池，还包括电源保护器；所述电源保护器，包括并联连接的充电接触器和续流二极管；所述续流二极管用于所述太阳能供电装置对所述蓄电池充电过程中防止产生突变电压，破坏其他器件。
在一个实施例中，所述一种水质采集设备，还包括水质清洁装置，用于对水质样品数据采集的区域进行水质清洁，设置于所述采集船主体内部；
所述水质清洁装置，包括垃圾回收装置和垃圾存储装置；其中，
所述垃圾回收装置，包括传动装置、转动轴、轴架和支撑座，所述转动轴与所述轴架固定设置于所述支撑座上方，所述转动轴与所述轴架外侧与所述传动装置连接，所述传动装置上设置有分拨装置，所述转动轴转动时带动所述传动装置进行转动；
所述垃圾存储装置，包括垃圾箱，所述垃圾箱内侧通过螺钉连接有推拉装置，所述推拉装置前端设置有分拨装置。
在一个实施例中，所述垃圾回收装置，还包括水泵和喷水器；所述水泵设置于所述采集船主体底部，所述喷水器设置于垃圾存储装置顶部，用于对所述垃圾回收装置清洗，所述喷水器与所述水泵通过水管连接。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明所提供一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统的结构示意图；
图2为本发明所提供一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统的水质采集设备结构示意图；
图3为本发明所提供一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统的水质采集设备的伸缩装置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统，如图1所示，包括主控制器11、存储模块12、NB-loT无线通信模块13、传感器14和定时器15，其中：
传感器14，用于采集水质样品数据；
主控制器11，用于预先对定时器15内的周期性计时时长进行设定，控制定时器15按照设定的计时时长进行周期性计时；
定时器15，用于按照主控制器11设定的计时时长(如8分钟)进行周期性计时，并在每次计时结束时，向主控制器11发送计时结束信号；
主控制器11，还用于当通过NB-loT无线通信模块13接收到后台服务器16传输的传感器开始工作的命令时，主控制器11控制水质采集终端系统退出低功耗模式，控制传感器14开始采集水质样品数据；当传感器14完成对水质样品数据的采集后，主控制器11获取传感器14采集到的水质样品数据，将水质样品数据存储到存储模块12；当接收到定时器15发送来的计时结束信号时，将传感器14采集的水质样品数据通过NB-loT无线通信模块13发送给后台服务器16，控制水质采集终端系统进入低功耗模式。
上述系统的有益效果在于：主控制器控制水质采集终端系统长期处于低功耗模式，当主控制器接收到后台服务器传输的传感器开始工作命令时，主控制器控制水质采集终端系统退出低功耗模式，控制传感器进行水质样品数据采集，并将采集到的水质样品数据存储到存储模块；主控制器控制系统再次进入低功耗模式；当主控制器接收到定时器传输的计时结束信号时，主控制器控制系统退出低功耗模式，将存储模块中的水质样品数据通过NB-loT无线通信模块向后台服务器传输；传输完成后，主控制器控制水质采集终端系统进入低功耗模式；上述系统只有在进行传感器水质样品数据采集和向后台服务器传输水质样品数据时，主控制器才会退出低功耗模式，使系统长期处于低功耗模式，大大减小了系统能源的消耗，延长了水质采集终端系统的使用寿命；上述系统还可以根据需求通过主控制器设定定时器的周期性计时时长，实现了主控制器对传感器的定时自动控制；并且采用NB-loT无线通信模块，实现了水质采集系统数据传输低速率、低时延以及低功耗的功能。
在一个实施例中，传感器，包括PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器中的任一种或者多种，用于采集水质样品的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值。上述技术方案实现了对水质样品多参数的检测。
在一个实施例中，主控制器，包括NXP的KL26处理器；存储模块与主控制器通过W25Q128spi接口连接；主控制器与NB-loT无线通信模块通过RS232接口连接；主控制器与传感器通过RS485接口连接。上述技术方案使存储模块、NB-loT无线通信模块与主控制器的数据传输更加快速。
在一个实施例中，NB-loT无线通信模块，包括一种移远的BC95无线模块，用于通过NB-loT制式接入公网，与后台服务器进行数据传输。采用上述技术方案，能够解决采用传统GSM无线传输制式的高功耗、高运行成本的缺点。
在一个实施例中，水质采集终端系统还包括用户终端，用户终端，用于供用户使用，用户可以利用该用户终端向后台服务器访问后台服务器各个水质采集终端系统各自所采集到的水质样品数据；也就是说，后台服务器中存储有多个水质采集终端系统各自所采集到的水质样品数据。本发明中，每个水质采集终端系统中的用户终端都有权限访问自己所属水质采集终端系统所采集到的水质样品数据，但是也可以向后台服务器访问其它水质采集终端系统各自所采集到的水质样品数据，但是只有在后台服务器成功注册过的用户终端才有权访问后台服务器中存储的水质样品数据。本发明中，用户终端利用以下方法来向后台服务器注册：
用户终端初次接入后台服务器时，用户终端需生成注册码向后台服务器传输；后台服务器验证用户终端生成的注册码是否正确，当正确时批准用户终端注册成功，后续，用户终端可以访问后台服务器中的数据。
现在将用户终端生成注册码的详细过程描述如下。该用户终端产生注册码的数据是需要一部分来自后台服务器的数据，这些数据包括：后台服务器拥有者名称、后台服务器的IP地址或域名(取决于后台服务器的访问方式，如果有域名那么使用域名信息。)服务开始日期、服务终止日期、激活日期、用户终端可访问的水质样品数据列表(后简称为访问列表)。但实际注册码的生成算法不局限于以上数据，是可扩展的。假设注册需要后台服务器提供的注册数据集合是s＝{s1,s2,…,sn}，也就是说需要n种数据，每种数据的长度不是固定的。例如服务开始日期与访问列表一般来说数据长度是不一样的。该注册码生成方法的描述如下。
(1)首先对s＝{s1,s2,…,sn}的每个元素数据取32比特的哈希值。假设对数据元素si进行哈希运算得到哈希值hi，初始化hi＝0，j＝0那么首先要得到si的数据长度，例如长度为k个字节，那么si[j]表示si的第j个字节数据。对那么对以下操作循环k次：
hi＝hi+si[j]，
hi＝hi+(hi＜＜7)，
hi＝hi^(hi＞＞5)，
j＝j+1。
初始化hi＝0，j＝0，数据元素si进行哈希运算得到哈希值hi，以上操作循环k次。以上计算表达式中的“^”符号表示幂运算，“>>”表示向右位移，后面如果是数字表示位移的bit数量。“<<”表示向左位移。例如hi＝hi^(hi＞＞5)的涵义是首先把hi向右移动5个比特得到的新数据假设为h′j，那么
(2)当以上循环执行k次后，再执行下面运算一次，从而得到si最终的哈希值hi：
hi＝hi+(hi＜＜7)，
hi＝hi^(hi＞＞5)，
hi＝hi+(hi＜＜7)。
以上介绍的哈希方法中，用到了质数5与7，因此本哈希函数在用户终端中被称为“五七哈希算法”。因为当实施注册的时候，需要后台服务器提供的注册数据集合是s＝{s1,s2,…,sn}，那么利用五七哈希算法，可得到n个32比特长度的哈希值h＝{h1,h2,…,hn}。因为对于不同的用户终端可能提供不同的数据，甚至数据的长度是不一样的，那么从每个用户终端得到的哈希值的个数也有可能不同。为了方便操作，最终生成的注册码是16字节的字符串。为此，上述算法使用MD5算法进行最后的摘要处理，给定s＝{s1,s2,…,sn}最终得到的注册码是R＝MD5(h)，这里的h＝{h1,h2,…,hn}，MD5是通用消息摘要算法函数。以上介绍可以看出，该用户终端自主开发的哈希算法结合通用的MD5消息摘要方法最终得到了注册码数据。在验证注册码的时候，只需要按照以上步骤重复执行一次得到新的注册码R′，与后台服务器提供的注册码R对比就可知道注册码是否有效，如果R≠R′，那么注册码是无效的，否则如果R＝R′那么注册码是有效的。或者注册码已经保存到注册码库中，后台服务器提供的注册码与库中的注册码比对就可知道是否是有效注册码了。可以看出，只要后台服务器拥有者的名称、后台服务器的IP地址或域名(取决于后台服务器的访问方式，如果有域名，那么使用域名信息。)服务开始日期、服务终止日期、激活日期、访问列表中只要有一条数据项目是被修改的，那么注册码就是无效的。
另外，后台服务器会控制对水质样品数据的访问，具体地址，可采用矩阵的格式控制用户终端对采集终端的访问，假设访问矩阵是A，那么A定义为
其中，m表示用户终端的数量，n表示水质样品数据的数量。访问列表采用矩阵形式可以非常简单定义访问列表，从而限制在列表权限内。例如第3个用户终端只有水质样品数据5与水质样品数据9的访问权限，那么可以设置矩阵的(3,5)与(3,9)元素为1，表示可以访问，而不能访问的水质样品数据全部设置为0，也就是A[3,-(5,9)]＝0，这里-(5,9)表示除了标号为5的水质样品数据与标号为9的水质样品数据外的其他水质样品数据标号，A[3,-(5,9)]＝0表示3号用户终端除能访问5与9水质样品数据外，其余水质样品数据均不能访问。在多个用户终端同时访问水质样品数据的时候，这个时候就存在访问优先级问题了。一般情况下，采用并发访问比较合理，为了公平起见，有更多水质样品数据访问权限的用户终端将会分配更多的访问时间片段。具体思路是去访问矩阵的每一行和，那么对于用户终端i，分配给用户终端i的响应服务请求的时间片段比例是
在上面公式中Aij是用户终端i访问水质样品数据j的权限，能访问就置1，不能访问就置0。Ti是对用户终端i分配的时间片段Ti。时间片段比例的概念表示在一定时间内，假设多个用户终端并发访问水质样品数据信息库，该用户终端i能被分配的时间比例是Ti。给用户终端i分配的时间比例也是防止有些用户终端长时间占用数据库资源及网络带宽资源导致对其他用户终端无法及时响应。除了用户终端对水质样品数据有访问权限，每个用户终端也有权限设置，具体而言，对用户终端也定义一个用户终端水质样品数据访问矩阵C，C的定义是
其中，p表示用户终端的数量，n表示水质样品数据的数量，矩阵的每一行表示一个用户终端能够访问的水质样品数据的权限，值1表示能访问，值0表示不能访问。水质样品数据访问矩阵形式可以非常简单地对每个定义访问列表，从而限制在列表权限内。对于用户终端ct，那么ct能够访问的水质样品数据取决与A矩阵的第i行与C矩阵的第t行。这里用A[i,]表示矩阵A的第i行，C[t,]表示矩阵C的第t行，那么A[i,]&&C[t,]就表达了用户终端t能访问的水质样品数据列表了。“&&”表示逻辑与操作。如果用户终端很多，水质样品数据也多的话，那么水质样品数据访问矩阵会变得非常庞大。最终的解决方法是将该矩阵稀疏化。
为了找出重要用户终端，可以采用帽子矩阵的对角线的方法检测。求用户终端水质样品数据访问矩阵C的帽子矩阵H，H＝C(CTC)-1CT，由于C是p×n的矩阵，那么最终得到的帽子矩阵H是p×p的矩阵，取H矩阵的对角线Diag(H)操作，得到对角线向量D，对对角线向量D的元素进行排序，值比较大的对应的用户终端可能是比较重要的用户终端，也就是说重要的用户终端可能更趋于花大量的时间(或金钱)去访问后台服务器的水质样品数据，这样便于发现有价值的用户终端，提高经济效益。
该用户终端使用的注册码生成方法及水质样品数据访问控制方法有如下益处：
(一)该用户终端提供的注册码生成方法是容易实现，同时是破解难度适中的算法，适合于该水质采集终端系统的应用场景。因为该系统只是做水质样品数据的访问控制所以对安全的要求级级别并非顶级，对注册码的生产的安全需求满足实际需要。
(二)该用户终端水质样品数据访问控制方法是用访问矩阵完成，在实际使用中实现容易，且可扩展性强，完全符合实际需求，具有高效易用的特点。同时该系统使用用户终端的访问控制矩阵发现有价值的潜在重要用户终端，在实际应用中产生了较高的经济效益。
在一个实施例中，存储模块，还包括水质样品数据的阈值信息，阈值信息，包括水质样品数据的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值；
主控制器接收到传感器采集的水质样品数据，并向存储模块获取阈值信息，对水质样品数据进行判断；若水质样品数据的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值中的一项或多项超过阈值信息中的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值，主控制器通过NB-loT无线通信模块向后台服务器传输水质样品数据、阈值信息和报警信息。上述技术方案主控制器通过存储模块存储的阈值信息，对水质样品数据进行判断，并将判断结果向后台服务器传输，实现了系统对水质样品数据判断的功能。
在一个实施例中，基于NB-loT制式的水质采集终端系统，还包括报警装置，与主控制器连接；报警装置，包括2个指示灯报警器和声音报警器；
主控制器，对水质样品数据进行判断，若水质样品数据中的一项数据超过阈值信息，主控制器控制报警装置点亮1个指示灯报警器；若水质样品数据中的两项数据超过阈值信息，主控制器控制报警装置点亮2个指示灯报警器；若水质样品数据中的三项或四项数据超过阈值信息，主控制器控制报警装置点亮2个指示灯报警器和开启声音报警器。上述技术方案通过主控制器连接报警装置，根据主控制器对水质样品数据的判断结果，通过报警装置的不同报警器件直观的显示。
在一个实施例中，传感器，还包括一种水质采集设备；
一种水质采集设备，如图2所示，包括采集船主体21和采集船平台22，采集船平台22上安装有太阳能供电装置，采集船主体21内安装有导航仪23和蓄电池24，采集船主体21尾部设有第一驱动装置25，第一驱动装置25与蓄电池24电性连接；采集船主体21前端安装有传感器26；太阳能供电装置，用于将接收的太阳光进行光电转换为电能向蓄电池24传输；蓄电池24，用于为第一驱动装置25和导航仪23提供电能；
采集船主体21底部设置有抽水泵27，抽水泵27与蓄电池24电性连接；抽水泵27的进水管设置于水源中，抽水泵27的出水管与PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器连接，PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器设置有排水管；当接收到传感器开始工作命令时，抽水泵27从水源中抽取水质样品，并向传感器26传输，传感器26对所采集到的水质样品进行PH值、水温温度、溶解氧值以及氨气值进行测量，测量完成后将水质样品通过排水管排放。
太阳能供电装置，包括太阳能电池板201、伸缩装置和支撑杆202，支撑杆202垂直安装于在采集船平台22上，支撑杆202的顶部连接有安装装置，太阳能电池板201安装于安装装置上，支撑杆202的底端安装有伸缩装置，伸缩装置的另一端连接于安装装置；
支撑杆202底端与第二驱动装置203连接，第二驱动装置203包括安装于采集船平台22上的第二电机安装装置和第二驱动电机，支撑杆202位于第二电机安装装置内，支撑杆202底部安装有齿轮，与第二驱动电机的转轴通过齿轮啮合连接；
伸缩装置包括第一伸缩装置204、第二伸缩装置205和第三伸缩装置，其中第一伸缩装置204连接于安装装置一端的中部，第二伸缩杆205和第三伸缩杆分别与安装装置另一端的两侧；
如图3所示，伸缩装置由装置主体31、连杆32和固定螺栓33组成，连杆32一端与装置主体31连接，且连杆32与装置主体31内的端部连接处设置有与固定螺栓33相匹配的螺栓孔，装置主体31上沿水平方向设置有螺栓槽34，固定螺栓33通过螺栓槽34与螺栓孔相连接；
上述技术方案的工作原理及有益效果在于：上述技术方案通过调节伸缩装置的长度实现对太阳能电池板201倾斜角度的调整，并且采用三根支撑装置能够实现对太阳能电池板201较好的支撑效果，同时使得太阳能电池板201在跟随太阳光旋转过程中保持稳定，尽可能使太阳能电池板201与太阳的光照方向相垂直，并且支撑杆202能够实现转动，在船体运动时，可持续根据太阳光照的方向进行转动，使太阳能电池板201能获取较更多的光能转换为电能，有效地提高了太阳能电池板201对太阳光的吸收以及转换效率，为船体提供充足的电能。
蓄电池，包括外壳241、设置于蓄电池外壳241内部的正电极242和负电极243，正电极242与负电极243成对分布设置，蓄电池外壳241内装有电解液244，蓄电池外壳241上侧设置有蓄电池的正负接口245，蓄电池外壳241上侧还设置有进液口246，进液口246上设置有盖体；蓄电池，还包括电源保护器；电源保护器，包括并联连接的充电接触器和续流二极管；续流二极管用于太阳能供电装置对蓄电池充电过程中防止产生突变电压，破坏其他器件。上述技术方案有效地保证了太阳能电池板对蓄电池的电能的传输以及蓄电池对电能的存储。
在一个实施例中，一种水质采集设备，还包括水质清洁装置，用于对水质样品数据采集的区域进行水质清洁，设置于采集船主体21内部；
水质清洁装置，包括垃圾回收装置28和垃圾存储装置29；其中，
垃圾回收装置28，包括传动装置281、转动轴282、轴架283和支撑座284，转动轴282与轴架283固定设置于支撑座284上方，转动轴282与轴架283外侧与传动装置281连接，传动装置281上设置有刮板，转动轴282转动时带动传动装置281进行转动；
垃圾存储装置29，包括垃圾箱291，垃圾箱291内侧通过螺钉连接有推拉装置292，推拉装置292前端设置有分拨装置293。上述技术方案通过蓄电池给转动轴282提供电能驱动转动轴282进行转动，转动轴282转动带动传动装置281进行转动。刮板，用于分拣漂浮于水面上的垃圾，并将垃圾向垃圾存储装置传输，使系统在进行水质样品数据检测的同时对水面环境进行清洁。
在一个实施例中，垃圾回收装置28，还包括水泵285和喷水器286；水泵285设置于采集船主体21底部，喷水器设置于垃圾存储装置29顶部，用于对垃圾回收装置28清洗，喷水器286与水泵285通过水管连接。水泵285从水源中抽取清水通过喷水器286对垃圾回收装置28进行喷水处理，避免带有粘性的垃圾与垃圾回收装置粘连，影响水质清洁装置运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统，其特征在于，包括主控制器、存储模块、NB-loT无线通信模块、传感器和定时器，其中：
所述传感器，用于采集水质样品数据；
所述主控制器，用于预先对所述定时器内的周期性计时时长进行设定，控制所述定时器按照所述设定的计时时长进行周期性计时；
所述定时器，用于按照所述主控制器设定的计时时长进行周期性计时，并在每次计时结束时，向所述主控制器发送计时结束信号；
所述主控制器，还用于当通过所述NB-loT无线通信模块接收到所述后台服务器传输的传感器开始工作的命令时，所述主控制器控制水质采集终端系统退出低功耗模式，控制所述传感器开始采集水质样品数据；当所述传感器完成对水质样品数据的采集后，所述主控制器获取所述传感器采集到的水质样品数据，将水质样品数据存储到所述存储模块；当接收到所述定时器发送来的计时结束信号时，将所述传感器采集的水质样品数据通过NB-loT无线通信模块发送给后台服务器，控制水质采集终端系统进入低功耗模式。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述传感器，包括PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器中的任一种或者多种，用于采集水质样品的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述主控制器，包括NXP的KL26处理器；所述存储模块与所述主控制器通过W25Q128spi接口连接；所述主控制器与所述NB-loT无线通信模块通过RS232接口连接；所述主控制器与所述传感器通过RS485接口连接。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述NB-loT无线通信模块，包括一种移远的BC95无线模块，用于通过NB-loT制式接入公网，与所述后台服务器进行数据传输。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述存储模块，还包括水质样品数据的阈值信息，所述阈值信息，包括水质样品数据的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值；
所述主控制器接收到所述传感器采集的水质样品数据，并向所述存储模块获取所述阈值信息，对水质样品数据进行判断；若水质样品数据的PH值、水温温度、溶解氧值和氨气值中的一项或多项超过所述阈值信息中的PH值阈值、水温报警阈值、溶解氧报警阈值、NH4报警阈值，所述主控制器通过所述NB-loT无线通信模块向所述后台服务器传输水质样品数据、阈值信息和报警信息。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述基于NB-loT制式的水质采集终端系统，还包括报警装置，与所述主控制器连接；所述报警装置，包括2个指示灯报警器和声音报警器；
所述主控制器，对水质样品数据进行判断，若水质样品数据中的一项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮1个指示灯报警器；若水质样品数据中的两项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮2个指示灯报警器；若水质样品数据中的三项或四项数据超过所述阈值信息，所述主控制器控制所述报警装置点亮2个指示灯报警器和开启声音报警器。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述传感器，还包括一种水质采集设备；
所述一种水质采集设备，包括采集船主体(21)和采集船平台(22)，所述采集船平台(22)上安装有太阳能供电装置，所述采集船主体(21)内安装有导航仪(23)和蓄电池(24)，所述采集船主体(21)尾部设有第一驱动装置(25)，所述第一驱动装置(25)与所述蓄电池(24)电性连接；所述采集船主体(21)前端安装有所述传感器(26)；所述太阳能供电装置，用于将接收的太阳光进行光电转换为电能向所述蓄电池(24)传输；所述蓄电池，用于为所述第一驱动装置(25)和所述导航仪(23)提供电能；
所述采集船主体(21)底部设置有抽水泵(27)，所述抽水泵(27)与所述蓄电池(24)电性连接；所述抽水泵(27)的进水管设置于水源中，所述抽水泵(27)的出水管与所述PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器连接，所述PH值传感器、水温传感器、溶解氧传感器和NH4传感器设置有排水管；
所述太阳能供电装置，包括太阳能电池板(201)、伸缩装置和支撑杆(202)，所述支撑杆(202)垂直安装于在所述采集船平台(22)上，所述支撑杆(202)的顶部连接有安装装置，太阳能电池板(201)安装于所述安装装置上，所述支撑杆(202)的底端安装有伸缩装置，所述伸缩装置的另一端连接于所述安装装置；
所述支撑杆(202)底端与第二驱动装置(203)连接，所述第二驱动装置(203)包括安装于所述采集船平台(22)上的第二电机安装装置和第二驱动电机，所述支撑杆(202)位于所述第二电机安装装置内，所述支撑杆(202)底部安装有齿轮，与所述第二驱动电机的转轴通过齿轮啮合连接；
所述伸缩装置包括第一伸缩装置(204)、第二伸缩装置(205)和第三伸缩装置，其中所述第一伸缩装置(204)连接于所述安装装置一端的中部，第二伸缩杆(205)和第三伸缩杆分别与所述安装装置另一端的两侧；
所述伸缩装置由装置主体(31)、连杆(32)和固定螺栓(33)组成，所述连杆(32)一端与所述装置主体(31)连接，且所述连杆(32)与所述装置主体(31)内的端部连接处设置有与所述固定螺栓(33)相匹配的螺栓孔，所述装置主体(31)上沿水平方向设置有螺栓槽(34)，所述固定螺栓(33)通过所述螺栓槽(34)与所述螺栓孔相连接；
所述蓄电池，包括外壳(241)、设置于所述蓄电池外壳(241)内部的正电极(242)和负电极，所述正电极(242)与所述负电极(243)成对分布设置，所述蓄电池外壳(241)内装有电解液(244)，所述蓄电池外壳(241)上侧设置有所述蓄电池的正负接口(245)，所述蓄电池外壳(241)上侧还设置有进液口(246)，所述进液口(246)上设置有盖体；
所述蓄电池，还包括电源保护器；所述电源保护器，包括并联连接的充电接触器和续流二极管；所述续流二极管用于所述太阳能供电装置对所述蓄电池充电过程中防止产生突变电压，破坏其他器件。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述一种水质采集设备，还包括水质清洁装置，用于对水质样品数据采集的区域进行水质清洁，设置于所述采集船主体(21)内部；
所述水质清洁装置，包括垃圾回收装置(28)和垃圾存储装置(29)；其中，
所述垃圾回收装置(28)，包括传动装置(281)、转动轴(282)、轴架(283)和支撑座(284)，所述转动轴(282)与所述轴架(283)固定设置于所述支撑座(284)上方，所述转动轴(282)与所述轴架(283)外侧与所述传动装置(281)连接，所述传动装置(281)上设置有分拨装置，所述转动轴(282)转动时带动所述传动装置(281)进行转动；
所述垃圾存储装置(29)，包括垃圾箱(291)，所述垃圾箱(291)内侧通过螺钉连接有推拉装置(292)，所述推拉装置(292)前端设置有分拨装置(293)。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述垃圾回收装置(28)，还包括水泵(285)和喷水器(286)；所述水泵(285)设置于所述采集船主体(21)底部，所述喷水器(286)设置于垃圾存储装置(29)顶部，用于对所述垃圾回收装置(28)清洗，所述喷水器(286)与所述水泵(285)通过水管连接。
CN201811471158.1A 2018-12-04 2018-12-04 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统 Pending CN109413609A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471158.1A CN109413609A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471158.1A CN109413609A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109413609A true CN109413609A (zh) 2019-03-01

Family

ID=65456997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811471158.1A Pending CN109413609A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109413609A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205210067U (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 河南龙宇信息技术有限公司 一种新型水质监测装置
CN106275297A (zh) * 2016-11-04 2017-01-04 安徽工业大学 一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船
CN107240247A (zh) * 2017-07-14 2017-10-10 杭州钛比科技有限公司 一种基于NB‑IoT的电表数据采集系统
CN108415318A (zh) * 2018-02-06 2018-08-17 南京邮电大学 基于云端平台的水质监测装置
CN207780563U (zh) * 2018-02-01 2018-08-28 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 一种基于NB-IoT的水质监测节点及水质监测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205210067U (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 河南龙宇信息技术有限公司 一种新型水质监测装置
CN106275297A (zh) * 2016-11-04 2017-01-04 安徽工业大学 一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船
CN107240247A (zh) * 2017-07-14 2017-10-10 杭州钛比科技有限公司 一种基于NB‑IoT的电表数据采集系统
CN207780563U (zh) * 2018-02-01 2018-08-28 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 一种基于NB-IoT的水质监测节点及水质监测系统
CN108415318A (zh) * 2018-02-06 2018-08-17 南京邮电大学 基于云端平台的水质监测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106013246B (zh) 一种基于云平台的井盖监控系统及智能井盖
WO2017054101A1 (zh) 一种物联云在线监测通用平台系统
CN104697587B (zh) 一种用于地下排水管网的监测装置的监测方法
CN101477359B (zh) 窨井集群远程监测管理系统
CN107065809B (zh) 一种基于无线传感器网络的智能家居系统
CN204347601U (zh) 一种基于物联网与云计算的家居生活环境监测终端
CN207817478U (zh) 一种基于云平台的智能井盖监测系统
CN107515579A (zh) 一种城市智慧照明系统
CN106841550A (zh) 海洋污染物监测浮标及控制方法
CN202940848U (zh) 基于云计算平台的桥梁群监测系统
CN208400297U (zh) 一种基于nb-iot物联网抄表系统
CN109413609A (zh) 一种基于NB-loT制式的水质采集终端系统
CN107070371B (zh) 基于移动互联网的风光互补发电监控系统
CN211878729U (zh) 一种采集设备智能监控系统
CN107274649A (zh) 一种网络自组织式用电信息集中系统和方法
CN113054902B (zh) 一种基于深度学习的沿海太阳能智能发电系统
CN213659211U (zh) 一种基于物联网的太阳能发电智能管理系统
CN206311934U (zh) 一种基于Zigbee和GPRS的水产养殖在线监控系统
CN110673547A (zh) 园区环境智能控制系统
CN109307361A (zh) 空气源热泵的节能控制方法
CN108205879A (zh) 基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统
CN113446566A (zh) 智慧路灯系统及智慧路灯
CN105554111A (zh) 基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法
CN111831680A (zh) 一种基于大数据平台的电力数据处理系统
CN206284081U (zh) 一种畜牧环境安全评估装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination