CN110736508A - 一种智慧城市水环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智慧城市领域，公开了一种智慧城市水环境监控系统，解决了传统监控系统器材消耗大，监控点不能灵活变动，监控数据不准确的缺点，其技术方案要点是包括监控站和若干无人机，所述无人机包括机箱和带动所述机箱移动的螺旋桨机构，所述监控站内设有水质检测仪，所述机箱内设有对应连接的无线通信模块、定位模块以及移动电源，所述无人机通过无线通信模块与所述监控站之间进行信息传输，所述机箱连接有摄像头，所述机箱外部设有温度监测器，所述机箱底部连接有即时监测装置和若干所述水体采样机构，能够减少器材消耗，能够灵活取样到水域中不同位置的水体，方便检测，监控数据更准确。

Description

一种智慧城市水环境监控系统

技术领域

本发明涉及智慧城市领域，更具体地说，它涉及一种智慧城市水环境监控系统。

背景技术

智慧城市是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长；

而水环境的情况把控是智慧城市中一个重要的部分，对于水环境的情况的监控已经是建设智慧城市必不可少的一项工作；在水环境的监控过程中，需要对智慧城市区域内的所有水域进行定时监控，传统的监控过程中，会在水域内，装备多个水体监测装置，但是有关于智慧城市水环境要监控的区域非常大，要实现良好的监控效果，将会耗费大量的监控器材，资源消耗极其庞大，并且水体监测装置是需要固定在水域内的，不能灵活调配，容易造成因监测水体位置局限造成监控数据不准确，不利于对水环境的精确监控。

例如公布号为CN107179731A的专利-多级联控水环境治理系统及监控方法，该专利包括分布在设定地理区域内的若干水质监测装置、若干排放监测装置和若干监控摄像头，水质监测装置分布在所述地理区域内的各个水域且每个水域至少设置一个水质监测装置，排放监测装置分布在向水域进行排放的各个排放管道处且每个排放管道的出口设置至少一个排放监测装置，监控摄像头分布在所述地理区域内的各个水域，本系统还包括若干区域管控系统，每一区域管控系统上分别连接有该区域内的所有水质监测装置、排放监测装置和监控摄像头，区域管控系统均与权限高于区域管控系统的远程管控中心相连。该专利便是通过在水域内设置多个监测装置的方式实现对水域内的水体进行监控，该方式存在着资源消耗庞大，监测位置难以调控的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种智慧城市水环境监控系统，能够减少器材消耗，能够灵活取样到水域中不同位置的水体，方便检测，监控数据更准确。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的一种智慧城市水环境监控系统，包括监控站和若干无人机，所述无人机包括机箱和带动所述机箱移动的螺旋桨机构，所述监控站内设有水质检测仪，所述机箱内设有对应连接的无线通信模块、定位模块以及移动电源，所述无人机通过无线通信模块与所述监控站之间进行信息传输，所述机箱连接有摄像头，所述机箱外部设有温度监测器，所述机箱底部连接有即时监测装置和若干所述水体采样机构。

优选的，若干所述水体采样机构呈方阵状阵列设于所述机箱底部，若干所述水体采样机构均标设有位置标识。

优选的，所述水体采样机构包括固定板、电动伸缩杆、取样管以及密封垫块，所述固定板的顶面可拆卸的连接于所述机箱的底板的底面，所述固定板的底面并列的固定连接有所述电动伸缩杆的顶端和所述密封垫块的顶端，所述电动伸缩杆底端的一侧连接有所述取样管，所述取样管的管口部在所述电动伸缩杆收缩时抵触在所述密封垫块的底面。

优选的，所述密封垫块的底面设有膨胀的橡胶密封垫。

优选的，所述机箱底部设有激光测距仪，所述激光测距仪的测距端口竖直朝向水域水体。

优选的，所述机箱内还设有存储模块，所述存储模块分别与所述摄像头、定位模块以及温度监测器连接，用于存储所述摄像头拍摄到的视频数据、无人机坐标数据以及温度数据。

优选的，所述摄像头的镜头镜片设有防雾膜。

优选的，所述移动电源可拆卸的连接在所述机箱内部。

优选的，所述温度监测器包括两个所述红外温度计，一个红外温度计的测温端指向水域水体，另一个红外温度计的测温端指向水域空气。

优选的，所述即时监测装置包括监测伸缩杆和感应头，所述监测伸缩杆的顶端固定连接于所述机箱的底板底面，所述监测伸缩杆的底端连接所述感应头，所述感应头上安装了若干传感器，所述传感器包括pH值传感器、溶解氧传感器、电导率传感器。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过无人机带动机箱在水域范围内移动，不仅仅能够通过即时监测装置进行及时的一些基础环境指标的监控，还能够在水域内多个点进行水体取样，能够灵活调配，再通过无人机带回送至监控站，并利用水质检测仪进行精确检测分析，大大的提高了监控的准确性。

附图说明

图1是本发明无人机的示意图；

图2是本发明电动伸缩杆和监测伸缩杆伸展开时的示意图。

图中：1、螺旋桨机构；2、机箱；21、摄像头；22、温度监测器；3、固定板；31、电动伸缩杆；32、密封垫块；33、取样管；34、橡胶密封垫；35、圈形夹；4、监测伸缩杆；41、感应头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种智慧城市水环境监控系统，本发明的发明点在于，市场上的水环境监控系统，并不能很好的服务于智慧城市的运营监控，所以本发明从更好的监控角度来开发了本监控系统，应用的改进点在于减少系统的监控器材成本，提高监控的准确性。

一种智慧城市水环境监控系统，包括监控站和若干无人机，监控站内设有水质检测仪，水质检测仪可根据实际使用需求，也就是监控参数的需求来具体选择，通过对水体采样机构采集到的水体样本进行检测，来得到关于所需监控参数的水体数据。

如图1和图2所示，无人机包括机箱2和带动机箱2移动的螺旋桨机构1，机箱2内设有对应连接的无线通信模块、定位模块以及移动电源，无人机通过无线通信模块与监控站之间进行信息传输，传输的信息是双向的，监控站接收的信息包括无人机采集到的实时数据、通过定位模块得到的坐标位置数据等，无人机接收的信息则包括无人机行进路线的控制信息、对无人机进行远程操作的控制信息等，定位模块可以是GPS模块等，而移动电源的作用便是为无人机的所有供电设备提供电力。

螺旋桨机构1包括互相配合的螺旋桨、螺旋桨与机箱2的连接部件、驱动电机以及转向器等，以移动电源提供电力，通过螺旋桨机构1各方面的配合，能够带动机箱2到达所监控的各个区域位置，无人机的螺旋桨机构1属于无人机领域的常见技术，这里便不作赘述，需要注意的是，整个螺旋桨机构1的控制是通过无线通信模块来实现控制信号的传输的，尤其是实际使用中，无人机的控制不仅仅是通过监控站发出指令来实现的，还有配备好的无人机的移动终端遥控器来进行控制，以便实地监控的工作人员来进行监测工作。

如图1和图2所示，在机箱2的具体机械结构上，体现为机箱2连接有摄像头21、机箱2外部设有温度监测器22以及机箱2底部连接有即时监测装置和若干水体采样机构：

摄像头21的一个优选实施结构为：在机箱2的侧壁开设有视频监控开口，视频监控开口内设有对外拍摄的摄像头21，仅以镜头部分伸出机箱2的外部，并且摄像头21的镜头镜片设有防雾膜；摄像头21能够在移动电源电力的支持下，对无人机外部环境进行摄像，并通过无线通信模块实时将摄像画面传回监控站，方便通过无人机对水域环境进行视频监控；摄像头21的主体部分都设在机箱2内部，机箱2的箱体能为摄像头21提供一定的保护，使其免受监控环境水域水汽等的侵蚀；防雾膜的存在，能够防止镜头镜片被水雾凝结阻挡，充分的保证了摄像头21取像的清晰度，防雾膜的技术成熟，方便使用，例如公告号为CN102285177B的专利-一种有机防雾膜，便能够实现对摄像头21镜头镜片的防雾处理。

如图1和图2所示，温度监测器22的一个优选实施结构为：温度监测器22包括两个红外温度计，在机箱2的底板的一端固定设置一个基座，在基座的底面安装一个测温端指向水域水体的红外温度计，在基座面向机箱2外侧的一面安装一个测温端指向水域空气的红外温度计，并且本发明的红外温度计是与无线通信模块连接的，能够根据监控站发出的控制信号来工作，按照信号开始工作来得到发出信号时间和无人机所在水域的温度数据，该温度数据包括水域水体温度和水域空气温度。

水体采样机构的一个优选实施结构为：若干水体采样机构呈方阵状阵列设于机箱2底部，若干水体采样机构均标设有位置标识，将水体采样机构均匀有序的安装在机箱2底部，并标上位置标识，能够在监控站通过无线通信模块来对机箱2底部具体某一位置的水体采样机构进行控制采样时，能够让采样时间点或水域取样位置能与水体采样机构一一对应，方便在取样完成后，能够按照编号将水体样本依次取出，取出后能够按照顺序送到水质检测仪处进行检测，期间不会发生样本混乱，样本和水域位置不能对应的情况。

如图1和图2所示，水体采样机构的一个优选实施结构为：水体采样机构包括固定板3、电动伸缩杆31、取样管33以及密封垫块32，固定板3的顶面连接于机箱2的底板的底面，固定板3的底面并列的固定连接有电动伸缩杆31的顶端和密封垫块32的顶端，电动伸缩杆31底端的一侧连接有取样管33，取样管33的管口部在电动伸缩杆31收缩时抵触在密封垫块32的底面，密封垫块32的底面设有膨胀的橡胶密封垫34；

固定板3与机箱2的底板是可拆卸连接的，方便讲整个水体采样机构拆卸下来；电动伸缩杆31采用的是多层套管式的伸缩杆，可参考公告号为CN 206402285 U的专利-一种电动伸缩杆31的结构，本发明电动伸缩杆31结构中最内层套管的底端连接了取样管33，最外层的部分固定连接了固定板3，并且连接取样管33的连接件采用了一个能够夹持取样管33的试管夹结构，试管夹的一端为夹持取样管33的圈形夹35，能够夹住取样管33的颈部，试管夹的另一端为一棒体并固定连接在电动伸缩杆31的底端，从而能将取样管33固定在电动伸缩杆31的底端；

在固定板3对应在圈形夹35上方的位置固定了一个密封垫块32，也就是说，密封垫块32是位于取样管33的正上方的，并且密封垫块32的密封垫块32体现在其底面设有橡胶密封垫34，当电动伸缩杆31收缩时，取样管33的管口抵触在橡胶密封垫34上，从而达成密封效果，这样即使是在无人机飞行过程中，取样管33内的水体样本也不会撒出；

每一个水体采样机构都是可以单独控制的，并含有匹配的控制器，所以监控站发出的采集指令通过无线通信模块传输给水体采样机构，水体采样机构接收到指令后，便能控制电动伸缩杆31伸长直至取样管33到水里进行取样，取样结束后电动伸缩杆31缩短，取样管33 管口抵触在密封垫块32底面密封。

如图1和图2所示，即时监测装置的一个优选实施结构为即时监测装置包括监测伸缩杆4和感应头41，监测伸缩杆4也为电动伸缩杆31，监测伸缩杆4的顶端固定连接于机箱2的底板底面，监测伸缩杆4的底端连接感应头41，感应头41上安装了若干传感器，传感器包括pH值传感器、溶解氧传感器、电导率传感器等其他传感器，即时监测装置中还包含了信号处理器，其与无线通信模块连接，例如控制器和数模转换器等，用于控制监测伸缩杆4运动，用于将传感器的感应信号转换成数字信号通过无线通信模块发送给监控站，使得监控站能够及时的接收到一些基础水环境指标，方便粗略监控。

优选实施例的，机箱2底部设有激光测距仪，激光测距仪的测距端口竖直朝向水域水体，能够得到无人机与水域水面的高度，方便无人机取样时，了解并控制无人机的飞行高度。

优选实施例的，机箱2内还设有存储模块，存储模块分别与摄像头21、定位模块以及温度监测器22连接，用于存储摄像头21拍摄到的视频数据、无人机坐标数据以及温度数据，方便在无线通信模块数据传输卡顿时，仍能得到准确数据，方便后期分析。

优选实施例的，移动电源可拆卸的连接在机箱2内部，提高无人机的续航能力，电量不足时，更换移动电源机壳，方便一个无人机持续工作，减少无人机器材的消耗。

本发明体现在提高监控准确性的技术点为：本发明的无人机通过螺旋桨机构带动机箱2在水域范围内移动，不仅能够通过即时监测装置进行及时的一些基础环境指标的监控，还能够在水域内多个点进行水体取样，能够灵活调配，再通过无人机带回送至监控站，并利用水质检测仪进行精确检测分析，大大的提高了监控的准确性，兼顾了对水体的即时监控和精确检测分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智慧城市水环境监控系统，包括监控站和若干无人机，所述无人机包括机箱(2)和带动所述机箱(2)移动的螺旋桨机构(1)，其特征是：所述监控站内设有水质检测仪，所述机箱(2)内设有对应连接的无线通信模块、定位模块以及移动电源，所述无人机通过无线通信模块与所述监控站之间进行信息传输，所述机箱(2)连接有摄像头(21)，所述机箱(2)外部设有温度监测器(22)，所述机箱(2)底部连接有即时监测装置和若干所述水体采样机构。

2.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：若干所述水体采样机构呈方阵状阵列设于所述机箱(2)底部，若干所述水体采样机构均标设有位置标识。

3.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述水体采样机构包括固定板(3)、电动伸缩杆(31)、取样管(33)以及密封垫块(32)，所述固定板(3)的顶面可拆卸的连接于所述机箱(2)的底板的底面，所述固定板(3)的底面并列的固定连接有所述电动伸缩杆(31)的顶端和所述密封垫块(32)的顶端，所述电动伸缩杆(31)底端的一侧连接有所述取样管(33)，所述取样管(33)的管口部在所述电动伸缩杆(31)收缩时抵触在所述密封垫块(32)的底面。

4.根据权利要求3所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述密封垫块(32)的底面设有膨胀的橡胶密封垫(34)。

5.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述机箱(2)底部设有激光测距仪，所述激光测距仪的测距端口竖直朝向水域水体。

6.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述机箱(2)内还设有存储模块，所述存储模块分别与所述摄像头(21)、定位模块以及温度监测器(22)连接，用于存储所述摄像头(21)拍摄到的视频数据、无人机坐标数据以及温度数据。

7.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述摄像头(21)的镜头镜片设有防雾膜。

8.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述移动电源可拆卸的连接在所述机箱(2)内部。

9.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述温度监测器(22)包括两个所述红外温度计，一个红外温度计的测温端指向水域水体，另一个红外温度计的测温端指向水域空气。

10.根据权利要求1所述的一种智慧城市水环境监控系统，其特征是：所述即时监测装置包括监测伸缩杆(4)和感应头(41)，所述监测伸缩杆(4)的顶端固定连接于所述机箱(2)的底板底面，所述监测伸缩杆(4)的底端连接所述感应头(41)，所述感应头(41)上安装了若干传感器，所述传感器包括pH值传感器、溶解氧传感器、电导率传感器。

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