CN109443434A - 立体原位实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立体原位实时监测系统。本发明公开一种立体原位实时监测系统，包括岸基供电控制系统、光电复合缆、光电分离器、水下供电控制系统、浮动仪器平台、顶部仪器平台及各类传感器；岸基供电控制系统包括电源转换器、不间断电源、工控机、交换机、时间服务器及工业触屏；岸基供电控制系统相当于一个桥梁，负责将交流市电整流成直流电供给水下供电控制系统，以及传输水下供电控制系统和数据中心之间信号；光电复合缆包括输电铜线和光纤，负责供电和数据的双向传输；光电分离器包括电源转换器和光电转换器，负责将光电复合缆中电以及光信号进行机械分离并转接。本发明的监测系统稳定、可靠、可扩展；可实现立体、原位、实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种立体原位实时监测系统。
背景技术
人口、资源与环境问题是当今世界面临的三大问题。水作为生命之源，既是人体的重要组成部分，也是人类生存和经济发展的基本条件。保障水质安全既与人类健康息息相关，也决定着生态环境的可持续发展和社会经济的长治久安。
传统技术存在以下技术问题：
目前水体在线监测对象分为两种形式：水表监测和水底监测。水表监测有抽样监测和浮标监测。抽样监测缺点是检测时间过长，响应慢，且存在二次污染；浮标监测是用无线的方式将数据传到数据中心，缺点是监测频率低、监测参数少，且数据传输数据量小。水底监测基本为传感器监测，特点是可实现有线供电通信，但监测参数少，只监测一层，不具代表性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种立体原位实时监测系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立体原位实时监测系统，包括岸基供电控制系统、光电复合缆、光电分离器、水下供电控制系统、浮动仪器平台、顶部仪器平台及各类传感器；
所述岸基供电控制系统包括电源转换器、工控机、交换机、时间服务器及工业触屏；所述岸基供电控制系统负责将交流市电整流成直流电供给水下供电控制系统，以及协助实现水下供电控制系统和数据中心之间的信号双向传输；所述工控机将水下供电控制系统的数据进行缓存和转发，并将远程的数据中心指令下达给水下供电控制系统；所述交换机将光电复合缆中光信号转化为电信号并传递给工控机，工控机通过陆地通信网传输到远程的数据中心；所述岸基控制系统内的时间服务器负责给整个系统进行授时，实现整个系统时间的统一；
所述光电复合缆包括输电铜线和光纤，所述光电复合缆将岸基供电控制系统的电能和控制指令传输给水下供电控制系统，又将水下控制系统收集到的信息传输给岸基供电控制系统；
所述光电分离器包括电源转换器和光电转换器，负责将光电复合缆中电能以及光信号进行机械分离，并将分离的电和光信号转接到水下供电控制系统；
所述水下供电控制系统包括传感器核心控制器、摄像机核心控制器、直流变换器、串口/以太网通信模块、运行状态监控模块、数据采集模块、网络对时模块、数据缓存模块、扩展模块及第一调节装置；水下供电控制系统作为标准化接口和各类仪器的非标接口之间的连接媒介，负责给仪器提供电能，传输控制指令，调节仪器在水中的位置，以及将传感器监测到的数据进行收集和转发；所述扩展模块用于后期扩展新的传感器；
所述浮动仪器平台包括浮动装置和第二调节装置，负责固定各类仪器、给仪器提供浮力、调节仪器在水中的位置；
所述顶部仪器平台包括平台装置和仪器安装支架，负责固定各类仪器；
所述各类传感器包括水质传感器、水文传感器、气象传感器和摄像机。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统通过电源转换器将220/380V交流电转化为400V直流电，通过光电复合缆和光电分离器传递给水下控制系统。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统还包括不间断电源，所述不间断电源在市电断电时启动，将电能供给整个系统。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统内的工业触屏负责显示各类传感器的数据和整体系统状态数据。
在其中一个实施例中，所述水下供电控制系统内的直流变换器将岸基供电控制系统的400V直流电转化为48/24/12V直接供给各类传感器。
在其中一个实施例中，所述水下供电控制系统内的第一调节装置将各类传感器调节在距离水底以上50cm±5cm的位置。
在其中一个实施例中，所述浮动仪器平台内的第二调节装置将各类传感器调节在距离水面以下50cm±5cm的位置。
在其中一个实施例中，所述各类传感器内的水质传感器监测参数包括：温度、pH、电导率、溶解氧、浊度、蓝绿藻、叶绿素、COD、TOC、氨氮、总磷和总氮。
在其中一个实施例中，所述各类传感器内的水文传感器监测参数包括：流速、流向、水位、蒸发量和含沙量。
在其中一个实施例中，所述各类传感器内的气象传感器监测参数包括：气温、湿度、风向、风速、气压、PM2.5、PM10、硫化物和氮氧化物。
本发明的有益效果：
本发明的监测系统稳定、可靠、可扩展；可实现多种类型参数立体、原位、实时监测。
附图说明
图1是本发明立体原位实时监测系统的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参阅图1，一种立体原位实时监测系统，包括岸基供电控制系统、光电复合缆、光电分离器、水下供电控制系统、浮动仪器平台、顶部仪器平台及各类传感器；
所述岸基供电控制系统包括电源转换器、工控机、交换机、时间服务器及工业触屏；所述岸基供电控制系统负责将交流市电整流成直流电供给水下供电控制系统，以及协助实现水下供电控制系统和数据中心之间的信号双向传输；所述工控机将水下供电控制系统的数据进行缓存和转发，并将远程的数据中心指令下达给水下供电控制系统；所述交换机将光电复合缆中光信号转化为电信号并传递给工控机，工控机通过陆地通信网传输到远程的数据中心；所述岸基控制系统内的时间服务器负责给整个系统进行授时，实现整个系统时间的统一；所述工业触屏负责显示各类传感器的数据和整体系统状态数据；
可以理解，所述岸基供电控制系统相当于一个桥梁，负责将交流市电整流成直流电供给水下供电控制系统，以及协助实现水下供电控制系统和数据中心之间的信号双向传输；
所述光电复合缆包括输电铜线和光纤，所述光电复合缆将岸基供电控制系统的电能和控制指令传输给水下供电控制系统，又将水下控制系统收集到的信息传输给岸基供电控制系统；
所述光电分离器包括电源转换器和光电转换器，负责将光电复合缆中电能以及光信号进行机械分离，并将分离的电和光信号转接到水下供电控制系统；
所述水下供电控制系统包括传感器核心控制器、摄像机核心控制器、直流变换器、串口/以太网通信模块、运行状态监控模块、数据采集模块、网络对时模块、数据缓存模块、扩展模块及第一调节装置；水下供电控制系统作为标准化接口和各类仪器的非标接口之间的连接媒介，负责给仪器提供电能，传输控制指令，调节仪器在水中的位置，以及将传感器监测到的数据进行收集和转发；所述扩展模块用于后期扩展新的传感器；具体地，所述水下供电控制系统内的第一调节装置将各类传感器调节在距离水底以上50cm±5cm的位置；
所述浮动仪器平台包括浮动装置和第二调节装置，负责固定各类仪器、给仪器提供浮力、调节仪器在水中的位置；具体地，所述浮动仪器平台内的第二调节装置将各类传感器调节在距离水面以下50cm±5cm的位置。
所述顶部仪器平台包括平台装置和仪器安装支架，负责固定各类仪器；
所述各类传感器包括水质传感器、水文传感器、气象传感器和摄像机。
具体地，所述各类传感器内的水质传感器监测参数包括：温度、pH、电导率、溶解氧、浊度、蓝绿藻、叶绿素、COD、TOC、氨氮、总磷和总氮；所述各类传感器内的水文传感器监测参数包括：流速、流向、水位、蒸发量和含沙量；所述各类传感器内的气象传感器监测参数包括：气温、湿度、风向、风速、气压、PM2.5、PM10、硫化物和氮氧化物。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统通过电源转换器将220/380V交流电转化为400V直流电，通过光电复合缆和光电分离器传递给水下控制系统。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统还包括不间断电源，所述不间断电源在市电断电时启动，将电能供给整个系统。
在其中一个实施例中，所述岸基控制系统内的工业触屏负责显示各类传感器的数据和整体系统状态数据。
在其中一个实施例中，所述水下供电控制系统内的直流变换器将岸基供电控制系统的400V直流电转化为48/24/12V直接供给各类传感器。可以理解，这只是一个可能的例子。
本发明的有益效果：
本发明的监测系统稳定、可靠、可扩展；可实现多种类型参数立体、原位、实时监测。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种立体原位实时监测系统，其特征在于：包括岸基供电控制系统、光电复合缆、光电分离器、水下供电控制系统、浮动仪器平台、顶部仪器平台及各类传感器；
所述岸基供电控制系统包括电源转换器、工控机、交换机、时间服务器及工业触屏；所述岸基供电控制系统负责将交流市电整流成直流电供给水下供电控制系统，以及协助实现水下供电控制系统和数据中心之间的信号双向传输；所述工控机将水下供电控制系统的数据进行缓存和转发，并将远程的数据中心指令下达给水下供电控制系统；所述交换机将光电复合缆中光信号转化为电信号并传递给工控机，工控机通过陆地通信网传输到远程的数据中心；所述岸基控制系统内的时间服务器负责给整个系统进行授时，实现整个系统时间的统一；
所述光电复合缆包括输电铜线和光纤，所述光电复合缆将岸基供电控制系统的电能和控制指令传输给水下供电控制系统，又将水下控制系统收集到的信息传输给岸基供电控制系统；
所述光电分离器包括电源转换器和光电转换器，负责将光电复合缆中电能以及光信号进行机械分离，并将分离的电和光信号转接到水下供电控制系统；
所述水下供电控制系统包括传感器核心控制器、摄像机核心控制器、直流变换器、串口/以太网通信模块、运行状态监控模块、数据采集模块、网络对时模块、数据缓存模块、扩展模块及第一调节装置；水下供电控制系统作为标准化接口和各类仪器的非标接口之间的连接媒介，负责给仪器提供电能，传输控制指令，调节仪器在水中的位置，以及将传感器监测到的数据进行收集和转发；所述扩展模块用于后期扩展新的传感器；
所述浮动仪器平台包括浮动装置和第二调节装置，负责固定各类仪器、给仪器提供浮力、调节仪器在水中的位置；
所述顶部仪器平台包括平台装置和仪器安装支架，负责固定各类仪器；
所述各类传感器包括水质传感器、水文传感器、气象传感器和摄像机。
2.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述岸基控制系统通过电源转换器将220/380V交流电转化为400V直流电，通过光电复合缆和光电分离器传递给水下控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种立体原位实时监测系统，其特征在于：所述岸基控制系统还包括不间断电源，所述不间断电源在市电断电时启动，将电能供给整个系统。
4.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述岸基控制系统内的工业触屏负责显示各类传感器的数据和整体系统状态数据。
5.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述水下供电控制系统内的直流变换器将岸基供电控制系统的400V直流电转化为48/24/12V直接供给各类传感器。
6.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述水下供电控制系统内的第一调节装置将各类传感器调节在距离水底以上50cm±5cm的位置。
7.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述浮动仪器平台内的第二调节装置将各类传感器调节在距离水面以下50cm±5cm的位置。
8.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述各类传感器内的水质传感器监测参数包括：温度、pH、电导率、溶解氧、浊度、蓝绿藻、叶绿素、COD、TOC、氨氮、总磷和总氮。
9.根据权利要求1所述的一种立体原位实时监测系统，其特征在于：所述各类传感器内的水文传感器监测参数包括：流速、流向、水位、蒸发量和含沙量。
10.根据权利要求1所述的立体原位实时监测系统，其特征在于：所述各类传感器内的气象传感器监测参数包括：气温、湿度、风向、风速、气压、PM2.5、PM10、硫化物和氮氧化物。
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