CN111060665A

CN111060665A - 一种水域监测装置及方法

Info

Publication number: CN111060665A
Application number: CN201811206277.4A
Authority: CN
Inventors: 胡义东
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-24
Also published as: WO2020078382A1

Abstract

本发明公开了一种水域监测装置及方法，涉及野外监测技术领域，其装置包括：接收模块，用于接收移动终端发出的行驶控制指令；行驶模块，用于根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；接收及发送模块，用于接收所述监测模块对目标水域进行监测而获得的监测数据，并将所述监测数据发送给所述移动终端。

Description

一种水域监测装置及方法

技术领域

本发明涉及野外监测技术领域，特别涉及一种水域监测装置及方法。

背景技术

由于野外不便于拉电和土建施工，类似环境监测等设备不便于部署；现有的便携检测设备在现场操作不方便，需要手工全程参与；便携检测设备不能长时间部署在野外，设备通用性较低。在全面治水的当下，需要便携、简单操作的水质检测设备提供给基层的河长在现在进行检测，同时方便基层河长快速部署水质监测设备。

发明内容

根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是在野外水域进行监测时不便于现场部署和操作复杂。

根据本发明实施例提供的一种水域监测装置，包括：

接收模块，用于接收移动终端发出的行驶控制指令；

行驶模块，用于根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；

接收及发送模块，用于接收所述监测模块对目标水域进行监测而获得的监测数据，并将所述监测数据发送给所述移动终端。

优选地，所述行驶模块包括：

第一行驶单元，用于根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨和转动轴的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

优选地，所述行驶模块包括：

第二行驶单元，用于根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨、转动轴、气囊、固定架以及水下固定物的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

优选地，还包括：

配置单元，用于接收所述移动终端发出的用于控制所述监测模块的监测控制参数，并将所接收的监测控制参数配置给所述监测模块，以便所述监测模块根据所述监测控制参数对目标水域进行监测。

根据本发明实施例提供的一种水域监测方法，包括：

接收移动终端发出的行驶控制指令；

根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；

接收所述监测模块对目标水域进行监测而获得的监测数据，并将所述监测数据发送给所述移动终端。

优选地，所述根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域包括：

根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨和转动轴的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨、转动轴、气囊、固定架以及水下固定物的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

优选地，所述接收移动终端发出的行驶控制指令之前，还包括：

根据本发明实施例提供的一种水域监测的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的水域监测的程序，所述水域监测的程序被所述处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的水域监测的装置的步骤。

根据本发明实施例提供的一种计算机存储介质，存储有水域监测的程序，所述水域监测的程序被处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的水域监测的装置的步骤。

根据本发明实施例提供的方案，操作简单、便于部署的便携式微型水质在线检测的设备，发明设备既可现场即测即走，也可在野外长时间部署。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种水域监测装置示意图；

图2是本发明实施例提供的一种水域监测方法流程图；

图3是本发明实施例提供的发明浮标的总体结构图；

图4是本发明实施例提供的发明浮标的外部视图；

图5是本发明实施例提供的发明浮标的气囊从上向下的俯视图；

图6是本发明实施例提供的发明浮标的固定支架俯视图；

图7是本发明实施例提供的便于在野外水域进行监测的模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明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。

图1是本发明实施例提供的一种水域监测装置示意图，如图1所示，包括：接收模块101，用于接收移动终端发出的行驶控制指令；行驶模块102，用于根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；接收及发送模块103，用于接收所述监测模块对目标水域进行监测而获得的监测数据，并将所述监测数据发送给所述移动终端。

其中，所述行驶模块102包括：第一行驶单元，用于根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨和转动轴的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

其中，所述行驶模块102包括：第二行驶单元，用于根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨、转动轴、气囊、固定架以及水下固定物的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

本发明实施例还包括：配置单元，用于接收所述移动终端发出的用于控制所述监测模块的监测控制参数，并将所接收的监测控制参数配置给所述监测模块，以便所述监测模块根据所述监测控制参数对目标水域进行监测。

图2是本发明实施例提供的一种水域监测方法流程图，如图2所示，包括：

步骤S201：接收移动终端发出的行驶控制指令；

步骤S202：根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；

步骤S203：接收所述监测模块对目标水域进行监测而获得的监测数据，并将所述监测数据发送给所述移动终端。

其中，所述根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域包括：根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨和转动轴的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

其中，所述根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域包括：根据所述行驶控制指令，在其螺旋桨、转动轴、气囊、固定架以及水下固定物的推动下携带监测模块行驶到目标水域。

其中，所述接收移动终端发出的行驶控制指令之前，还包括：配置单元，用于接收所述移动终端发出的用于控制所述监测模块的监测控制参数，并将所接收的监测控制参数配置给所述监测模块，以便所述监测模块根据所述监测控制参数对目标水域进行监测。

本发明实施例所述便携自供电多参数检测设备包括以下已有模块：传感器、连接线(采用航空插头接口)、水下固定物、内置电池、太阳能板(可选)、micro USB充电模块，还包括新添加模块：发明浮标和扩展设备(气囊、固定支架、螺旋桨、转动轴)，发明浮标与其他浮标不同在于增加了运动控制模块、电机、气囊安装接口、螺旋桨安装接口和转动轴安装接口。

各个模块在发明设备(发明浮标)的关系如下：

发明浮标集成了发明的中央控制模块、驱动控制模块、通信模块、蓝牙模块、太阳能板(可选)、内置电池、USB充电口、SIM插槽、螺旋桨插口、转动轴插口、连接线航空插头接口等；同时，发明浮标带有便携的手提把手；扩展设备包括气囊、固定支架、螺旋桨、转动轴，扩展设备根据需要可在现场安装在发明浮标上。

下面结合附图对所述发明浮标(浮标)进行说明：

图3是本发明实施例提供的发明浮标的总体结构图，如图3所示，包括：

101是发明设备(发明浮标)，包含中央控制模块、电池、驱动控制模块等部署在浮标结构件内部的模块，外部侧壁上设计螺旋桨、转动轴和充电接口，底部设计有数据航空插头接口和通气孔；

102标准的micro USB接口，采用防水防尘设计；

103对称设计的转动轴接口，采用防水防尘设计；可安装2个转动轴以便控制传感器悬浮在水中的深度和收放水下固定物；

104螺旋桨为发明设备的扩展模块，发明设备需要在水面移动时则安装螺旋桨，螺旋桨可调整方向以便推动发明设备运动指定的水域；

105气囊为发明设备的扩展模块，在发明设备需要在指定水域长时间部署时安装气囊，目的是为设备提供较大的浮力和安装水下固定物；

106固定支架为发明设备的扩展模块，在发明设备需要在指定水域长时间部署时安装固定支架，固定直接通过气囊底部的硬性钢圈锁定在气囊与浮标之间的卡槽里；水下固定物的绳子与固定传感器的绳子从支架最下部的圆孔穿出，目的是让设备受力主要在底部以保证设备在水面上平稳；

107连接线采用标准的五芯航空插头连接线，数据线一端连接传感器，另一端连接浮标的数据航空插头；需要使用检测多项水质指标时，可采用一对二的连接线扩展接入多个传感器；连接线为水质检测传感器提供电力和通信通道；

108传感器采用业界标准的传感器，通信采用RS485协议，传感器输出端接口采用五芯航空插头接口，这样就可以保证根据检测的需要现场替换传感器；

109水下固定物非本发明的模块，通过绳子连接到发明设备，以便固定发明设备在固定的水域。

图4是本发明实施例提供的发明浮标的外部视图，如图4所示，包括：

201把手位于侧壁上，位于螺旋桨插口对面，目的是方便人工手提；

202气囊固定槽位于主体件底部，目的是锁死扣紧气囊，防水防尘设计；

203顶部面板设计为两种样式：样式1不透明面板，结构件内部未装有太阳板；样式2透明面板，结构件内装有太阳能板；顶部面板不影响无线信号传输；

204转动轴对称分布在两端，左转动轴用于收放水下固定物，右转动轴用于控制传感器沉入水的深度；

205螺旋桨通过螺旋桨接口组装到结构件上，驱动模块可以控制螺旋桨的选装和转向；

206micro USB充电接口可接收外部为内置电池充电，旁边有SIM卡插槽，统一防水防尘保障设计；

207侧面板材质较硬且轻，结构件内部中空保证整体只接入传感器后可漂浮在水面；

208右固定座有航空插头座和固定绳子的孔，左固定座有为气囊设计的通气孔和固定绳子的孔；

209螺旋桨接口采用防水防尘的卡扣及螺栓加固设计，便于根据需要在现场安装螺旋桨；

210底板采用一次性铸造的防水防尘设计，底板上无任何开口，保证无气囊下也可以直接投入水中使用；

211固定传感器的绳子穿过该孔可起到固定绳子角度的作用，方便转动轴收放绳子；

212传感器连接线航空插头接入传感器，航空插头可防水防尘；

213水下固定物的绳子穿过该孔可起到固定绳子角度的作用；在不使用水下固定物时，213孔与211孔同时使用一遍固定传感器，稳定传感器和发明设备；

214通气孔是方便安装好气囊后为气囊进行重启，通气孔采用防水防尘设计，孔内部有防气体逆出设计，同时采用外部螺帽锁紧，方便现场安装使用。

图5是本发明实施例提供的发明浮标的气囊从上向下的俯视图，如图5所示，包括：

301固定圈采用螺纹锁扣设计，可固定锁死在发明设备浮标的底部；

302密封圈起到防水防尘的作用；

303是为发明设备提供额外浮力的气囊，选用耐腐蚀且形变系数较大的材料制成；气囊充气最大不会超过固定支架的大小。

图6是本发明实施例提供的发明浮标的固定支架俯视图，如图6所示，固定支架起到固定绳子的角度和方向作用，也起到保护气囊的作用，具体包括：

401是支架的钢圈，安装时钢圈嵌在发明主设备底部与气囊之间；

402固定支架有4根圆弧形的支撑条，每根支撑条上等距分布装有2个可供绳子穿过的圆孔；

403底部小圈与405的圆孔一起为穿过的绳子提供稳定的角度和方向，保证传感器、水下固定物受力在设备的最底部，方便转动轴收放绳子和稳定设备漂浮在指定水域；

404底部钢圈与401、402一起构成一个半球框架。

本发明所述便于在野外水域进行监测的方法，包括以下步骤：

第一步，根据功能设计浮标结构件、中央控制模块及软件、驱动控制模块及软件、通信模块等，传感器通过数据线与发明浮标的数据接口(航空插头)连接进行水质检测数据传输；

第二步，根据中央控制模块软件定义近场通信接口开发智能手机APP软件，智能手机安装APP应用软件，手机通过蓝牙连接到发明设备，现场人员可在现场通过手机APP应用软件控制浮标运动、查看水质检测数据、设置设备参数等；

第三步，根据中央控制模块软件定义的数据通信接口开发后台系统，并在浮标上安装电信运营商SIM卡，然后通过手机APP设置浮标数据通信的后台系统IP地址等信息；

第四步，检测离岸较远距离水域的指标，现场组装螺旋桨、转动轴，通过手机APP应用软件控制发明浮标运动到指定区域，浮标采集传感器数据自动上报数据到后台，并可在APP上实时查看检测数据；长时间野外部署监测离岸较远距离水域的指标，现场还需组装气囊、其固定架及水下固定物，通过手机APP或后台系统控制发明设备运动到指定水域，并控制放下传感器到指定深度使其悬浮，放下水下固定物沉入水底并收紧绳子以便发明设备固定在指定水域；收回设备也按如操作。

图7是本发明实施例提供的便于在野外水域进行监测的模块示意图，如图7所示，包括：

501是通信控制模块，是整个发明设备的大脑，实现数据传感器数据采集、存储、设备控制等；

501-502之间采用可插拔接口，便于根据需要替换不同的无线通信模块；

502通信模块实现相应的传输协议，实现与运营商基站、501模块数据通信；

501-503之间采用可插拔接口，支持蓝牙通信模块替换；

503-504之间通过蓝牙通信技术进行通信，实现通过手机APP在现场查看数据和控制设备；

505-501之间采用可插拔接口，505太阳能板向501模块供电并通过501模块向其它模块进行供电；501模块实现505、506、507模块的电源控制管理逻辑；

506-501之间采用可插拔接口，506电池向501模块供电并通过501模块向其它模块进行供电，506电池模块可接收501模块进行充电；

507-501之间采用可插拔接口，507充电口通过外接电源向501模块供电并通过501模块向其它模块进行供电，同时501模块向506电池充电；

508-501之间采用可插拔接口，501模块向508驱动控制模块提供电能和指令；

508模块收到501模块的指令后控制509模块和510模块，509模块根据508和510模块控制512转动轴转动；由509模块实现对左右转动轴的控制和旋转方向；

508模块收到501模块的指令后控制510模块和511模块，511模块根据508和510模块控制513螺旋桨；由511模块实现螺旋桨的旋转方向、角度和转速；

514-501之间采用可插拔接口，501模块通过514接口向515传感器供电并采集数据，501模块控制515模块的采样频率等；

515-514之间采用航空插头连接线连接。

501、502、503、505、506、507、508、509、510、511、514等模块集成在发明设备的结构件里形成发明设备的主体件。

下面以两个具体的实施例对本发明实施例的技术方案进行说明：

实施例1、人工现场检测pH值及溶解氧

硬件模块部分包括：浮标(不带太阳能板的设备)、连接线、传感器、固定绳、手机(安装有APP)、SIM卡(可选)。

流程部分的处理步骤如下：

步骤1、通过连接线连接浮标与传感器(pH、溶解氧2个传感器)；

步骤2、使用固定绳绑好传感器，使固定绳在主体件的两个固定孔上系好，注意是与传感器的接触点在主体设备的最下方；

步骤3、如果需要传输数据到系统后台，在SIM卡插槽安装好SIM卡并盖好防水防尘设施；

步骤4、通过蓝牙使手机与设备进行配对，通过APP查看设备状态、传感器状态并设置后台服务器地址，设置传感器采样时间为1分钟，上报频率为每2分钟上报1次；

步骤5、把浮标、传感器放入水中，放入水中时长10分钟；

步骤6、放入水中后查看手机APP的数据，在手机APP上看到传感器每分钟检测出水的pH值和溶解氧值，检测结束后一共有10组检测数据；

步骤7、后台系统可查看到每2分钟上报了一组pH值和溶解氧值数据，检测结束后一共上报了5组数据。

实施例2、野外长时间检测ph值及溶解氧

硬件模块部分包括：浮标(带太阳能板的设备)、连接线、传感器、固定绳、手机(安装有APP)、SIM卡、气囊、固定支架、水下固定物、转动轴、螺旋桨。

流程部分的处理步骤如下：

步骤1、在浮标上安装转动轴、螺旋桨、固定支架和气囊，检查安装是否牢固、稳定；

步骤2、通过浮标上的气孔对气囊进行充气，充满气进入下一步；

步骤3、通过蓝牙使手机与设备进行配对，通过APP启动转动轴和螺旋桨，检查转动轴、螺旋桨是否可正常运转；正常进入步骤4；

步骤4、通过连接线连接浮标设备与传感器(pH、溶解氧2个传感器)；

步骤5、安装SIM卡到插槽，并盖好防水防尘设施；

步骤6、通过APP查看设备状态、传感器状态；状态正常进入步骤7；

步骤7、使用固定绳绑好传感器，使固定绳穿过固定支架底圈、传感器固定绳孔并于转动轴固定好，绳子缠绕在转动轴上；同理，水下固定物绳子缠绕在转动轴上；

步骤8、通过APP设置传感器采样时间为1分钟，上报频率为每2分钟；

步骤9、人工把设备、传感器、水下固定物放入水中，检查气囊是否漏气；正常则通过APP控制设备螺旋桨使其推动设备到指定的水域；

步骤10、通过APP控制水下固定物转动轴放长绳子，经过多次收放绳子，直到设备稳定在一个位置；

步骤11、通过APP控制传感器绳子的转动轴释放绳子使传感器悬浮在工勘指定深度位置；

步骤12、通过APP查看传感器检测数据正常，数据上报传输正常；系统后台查看数据上报正常；

步骤13、通过APP修改设备采样时间10分钟，上传数据时间为每小时1次，系统后台观察数据上报正常。

根据本发明实施例提供的方案，操作人员可通过手机现场控制发明设备在河道、水库水面进行移动，人工现场检测时可在岸边放入设备并控制设备运动，检测时无需人工操作，达到了简化部署和操作的效果；发明设备通过配套的太阳能板，可长时间部署在河道、水库，无需土建、拉市电和租用船只，节省了施工的工程成本，实现了一套设备多种应用的要求。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种水域监测装置，包括：

接收模块，用于接收移动终端发出的行驶控制指令；

2.根据权利要求1所述的装置，所述行驶模块包括：

3.根据权利要求1所述的装置，所述行驶模块包括：

4.根据权利要求1所述的装置，还包括：

5.一种水域监测方法，包括：

接收移动终端发出的行驶控制指令；

根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域；

6.根据权利要求5所述的方法，所述根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域包括：

7.根据权利要求5所述的方法，所述根据所述行驶控制指令，携带监测模块行驶到目标水域包括：

8.根据权利要求5所述的方法，所述接收移动终端发出的行驶控制指令之前，还包括：

9.一种水域监测的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的水域监测的程序，所述水域监测的程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的水域监测的装置的步骤。

10.一种计算机存储介质，存储有水域监测的程序，所述水域监测的程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的水域监测的装置的步骤。