CN1870557B - 太阳能无线网络实时环境监测装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能无线网络实时环境监测装置，内设环境监测传感器、数据采集、太阳能供电和无线联网的网络服务器，若干个太阳能无线网络实时环境监测装置围绕一个接入点，数个接入点通过一个和终端主机相连的接入点和终端主机相连构成一个完整的太阳能环境监测系统；在太阳能无线网络实时环境监测装置的电源供给系统中，根据可充电池的剩余电量，分别计算出不同的停止供电时间重装定时器，使用定时器自动定时开启供电，并定时或在数据发送完毕后自动停止供电。本发明解决了装置在各种气候环境下的供电和远距离数据采集，确保了环境监测系统运行的可靠性、准确性和广泛性。

Description

太阳能无线网络实时环境监测装置

技术领域

本发明涉及测试仪器，特别是涉及一种太阳能无线网络实时环境监测装置。

背景技术

对于人们生活周边环境各种参数如温度、湿度、日照量、土壤温度、水温、土壤水分、紫外线强度、红外线强度、风速、风向、空气能见度、CO₂浓度、CO浓度、SO₂浓度、VOC、空气含尘量等的测试，越来越成为受人关注的事情，现在有很多各种各样的测试仪器，对这些数据进行监测。这些数据的监测很多都在野外、甚至是荒芜人烟的地方；而这些数据都需要长时间和大范围的监测。

目前的环境监测设备，都是由电子器件构成，比如各种各样的电子传感器及微处理器，这些都需要足够的电力供应才可以正常工作。

而现在的环境监测装置，即便使用太阳能供电，也存在阳光不足时无法工作的问题。

发明内容

本发明提供一种太阳能间断供电、远程无线联网的太阳能无线网络实时环境监测装置。

1.太阳能无线网络实时环境监测装置，包括环境监测传感器、数据记录器、太阳能板、可充电池、电源供给电路和无线LAN通信电路，所述环境监测传感器连接所述数据记录器，所述太阳能板连接所述可充电池，所述可充电池连接所述电源供给电路，设置和所述数据记录器和所述无线LAN通信电路连接的网络服务器，所述网络服务器中设置有电源监视模块、重装定时器、停止时间设定表以及电源控制模块，所述重装定时器连接停止时间设定表和电源控制模块，所述停止时间设定表连接电源监视模块，所述电源监视模块连接可充电池，所述电源控制模块连接电源供给电路；

所述网络服务器控制电源供给电路进行供电或停止供电的步骤包括：

1)开启电源供给并调用工作时间T₂重装定时器；

2)检查可充电池电压；

3)判断可充电池电压是否大于足电电压X[v]，如果大于执行步骤7)；

4)判断可充电池电压是否大于欠电电压Y[v]，如果大于执行步骤6)；

5)设定停止时间T_C到停止时间设定表，执行步骤8)；

6)设定停止时间T_B到停止时间设定表，执行步骤8)；

7)设定停止时间T_A到停止时间设定表；

8)判断网络服务器是否应答数据请求，如果是则执行步骤10)；

9)工作时间T₂到，调用停止时间设定表中的数据重装重装定时器并关闭电源供给电路，执行步骤11)；

10)应答完数据请求，调用停止时间设定表中的数据重装重装定时器，并关闭电源；

11)重装定时器时间到，执行步骤1)；

其中，所述足电电压X[v]大于所述欠电电压Y[v]，所述停止时间T_C大于所述停止时间T_B，所述停止时间T_B大于所述停止时间T_A。

本发明的太阳能无线网络实时环境监测装置，其中若干个所述太阳能无线网络实时环境监测装置无线连接一个太阳能无线网络实时环境监测装置接入点，所述太阳能无线实时环境监测装置接入点中的任意一个连接挂在因特网上的终端主机；

所述太阳能无线网络实时环境监测装置用于接收数据请求指令，并传递指令给网络服务器，网络服务器要求数据记录器测量数据，数据记录器测量数据，并将测量的数据传递到网络服务器，所述网络服务器将数据发送给无线LAN通信电路，所述无线LAN通信电路将测量数据发送出去，所述网络服务器对重装定时器进行设置，令电源供给电路停止供电，重装定时器工作，并进入循环；

所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点与所述太阳能无线网络实时环境监测装置之间设定在同一无线频谱上，用于传递数据请求指令到所述太阳能无线网络实时环境监测装置，并传递所述太阳能无线网络实时环境监测装置发来的采集数据；

所述终端主机用于通过所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点发出数据请求指令，并处理所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点传递回来的数据。

本发明太阳能无线网络实时环境监测装置及其系统能够最充分的利用太阳能供电系统，扩大了环境监测的使用气候条件，保证在各种气候条件下都能正常工作，确保环境监测数据的广泛性和正确性。

附图说明

图1是太阳能无线网络实时环境监测装置一种实施例的电路框图；

图2是太阳能无线网络实时环境监测装置一种实施例的供电时序图；

图3是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置一种实施例的供电程序流程图；

图4是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置实施例的电路框图；

图5是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置实施例的供电时序图；

图6是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置实施例的供电程序流程图；

图7是本发明太阳能环境监测系统的拓扑图；

图8是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置的应答流程图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明，下面结合实施例作更详尽的说明。

本发明太阳能无线网络实时环境监测装置由微处理器和温度、湿度、日照量、土壤温度、水温、土壤水分、紫外线强度、红外线强度、风速、风向、空气能见度、CO₂浓度、CO浓度、5O₂浓度、VOC、空气含尘量等传感器以及无线LAN通信电路、天线和太阳能电源组成(见图1)，微处理器中设置数据记录器和网络服务器、其中数据记录其中含数据采集和数据处理模块，数据处理模块中又包含存储和真值计算；网络服务器中含数据请求模块、电源控制模块或电源停止要求模块；太阳能电源包括太阳能板、可充电池和电源供给电路。

本发明太阳能无线网络实时环境监测装置其工作过程如下(见图8右半部分)：

(1)所述太阳能无线网络实时环境监测装置加电工作；

(2)所述太阳能无线网络实时环境监测装置收到数据请求指令，并接受请求；

(3)所述太阳能无线网络实时环境监测装置传递指令给网络服务器；

(4)所述太阳能无线网络实时环境监测装置要求数据记录模块测量数据；

(5)所述太阳能无线网络实时环境监测装置测量数据；

(6)所述太阳能无线网络实时环境监测装置传递数据到网络服务器；

(7)所述太阳能无线网络实时环境监测装置中的数据发送给无线LAN通信电路；

(8)所述太阳能无线网络实时环境监测装置发送数据给所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点，同时重新设定定时器，进入停止供电状态；

(9)所述太阳能无线网络实时环境监测装置在定时器到时后，返回步骤(1)循环。

本发明太阳能无线网络实时环境监测装置中设置定时器管理太阳能电池的供电，该定时器连接网络服务器中的电源控制模块或电源请求模块，受后者控制，可以在不发送数据的时候停止装置中除定时器以外的其它部分的供电，从而达到节约电量的消耗，保证太阳能无线网络实时环境监测装置在各种天气条件下长时间的工作。

图1是太阳能无线网络实时环境监测装置的一种实施例，其中在电源供给电路中设置了两个定时器，分别为第一定时器和第二定时器，其中第一定时器为停止供电定时器，第二定时器为供电定时器，两个定时器互相链接，同时链接网络服务器中的电源停止要求模块。

这两个定时器的工作有两种状态，一是在太阳能无线网络实时环境监测装置未收到数据请求指令时，此时的工作状态如图2所示的上图，参见图3所示程序流程图，开机后，电源供给电路输出，同时用一个预定时间T₂设置第二定时器，待到T₂结束时，用预定的停电时间T₁设置第一定时器后关闭电源供给电路的输出，停止对太阳能无线网络实时环境监测装置中除第一定时器外的其它电路和模块的供电，进入节电状态，一直到第一定时器中的停电时间T₁结束，重新打开电源供给电路，并在此设定第二定时器，如此循环。

第二种工作状态是在有数据请求指令的状态下，该状态可以在开机时进入，也可以在上述循环状态下进入。在太阳能无线网络实时环境监测装置供电的时候，如果接收到外界(太阳能无线网络实时环境监测装置接入点)发来的数据请求指令，太阳能无线网络实时环境监测装置采集发送环境参数，发送完毕后由电源停止要求模块发出停止电源请求，该请求清除第二定时器中未完的工作时间T₂(此时实际工作时间为图2中的T₃)，重新用停止时间T₁设置第一定时器，同时关断电源供给，而当停止时间结束后，再次进入循环。

这种应网络服务器要求提前关断电源供应的办法，可以进一步节约电量的消耗。

图4是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置的实施例，和上述实施例不同，本实施例未设两个定时器，而是在网络服务器中设置电源监视模块、重装定时器、停止时间设定表和电源控制模块，其中电源监视模块连接可充电池和停止时间设定表，重装定时器链接停止时间设定表和电源控制模块，电源控制模块链接电源供给电路。

本实施例中，电源监视模块实时监视可充电池的剩余电量，根据不同的剩余电量计算出三个不同的停电时间T_A、T_B、T_C，这三个停电时间来自于可充电池的两个电压：X[v]和Y[v]，其中X[v]＞Y[v]，当电源监视模块监视到可充电池电压高于X[v]，便送停止时间T_A到停止时间设定表中，当电源监视模块监视到可充电池电压小于Y[v]时，便送停止时间T_C到停止时间设定表中替代T_A，可充电池的电压在X[v]和Y[v]之间时，送T_B入停止时间设定表中替代。这里T_C＞T_B＞T_A，也就是可充电池中剩余电量越少，停止时间设定表中存放的停止时间越长，也就是在可充电池电量不足时，延长停止供电的时间，以便太阳能板对可充电池可以有更长的充电时间。

本实施例的供电时序图可见图5，其控制程序见图6，本程序只显示和电源供给有关的部分。开机后，开启电源供给，并用工作时间T₂重装重装定时器，电源监视模块立即监测可充电池剩余电量，经两次比较判断后给出新的停止时间T_X(或T_A或T_B或T_C)，送入停止时间设定表。

其后和上述实施例相同，不再累述。

图7是本发明太阳能无线网络实时环境监测装置实际使用的拓扑图，一个完整的系统由一个终端主机6(如需要和其它环境监测系统联网，则必须有因特网联网网卡)、若干太阳能无线网络实时环境监测装置接入点和更多的若干太阳能无线网络实时环境监测装置组成，其中太阳能无线网络实时环境监测装置接入点和太阳能无线网络实时环境监测装置结构相同而程序略有不同，也为太阳能供电，也可以作一个单独的环境监测装置使用，但其中必须有主动数据请求程序(可见图8左半部分)。

在该系统中，每一个太阳能无线网络实时环境监测装置接入点周围可以设置若干个太阳能无线网络实时环境监测装置，每一个太阳能无线网络实时环境监测装置都有自己的ID号。终端主机6通过太阳能无线网络实时环境监测装置接入点2定时发出数据请求指令，其周围的任何一个太阳能无线网络实时环境监测装置1收到数据请求指令后，立即进行环境数据采集处理并发送给太阳能无线网络实时环境监测装置接入点2、3、4中的一个，最后送至终端主机6。

在该系统中，各个太阳能无线网络实时环境监测装置1的数据处理模块中可以不设置真值计算程序，而把最终收集的数据在终端主机6中处理求出真值。

本发明太阳能无线网络实时环境监测装置，可以在各种气候环境下长期使用，而不会产生因电力不足引起的丢失数据、无法监测等问题，使得对环境监测更准确更广泛更长久。

Claims (2)

1.太阳能无线网络实时环境监测装置，包括环境监测传感器、数据记录器、太阳能板、可充电池、电源供给电路和无线LAN通信电路，所述环境监测传感器连接所述数据记录器，所述太阳能板连接所述可充电池，所述可充电池连接所述电源供给电路，其特征在于，设置和所述数据记录器和所述无线LAN通信电路连接的网络服务器，所述网络服务器中设置有电源监视模块、重装定时器、停止时间设定表以及电源控制模块，所述重装定时器连接停止时间设定表和电源控制模块，所述停止时间设定表连接电源监视模块，所述电源监视模块连接可充电池，所述电源控制模块连接电源供给电路；

所述网络服务器控制电源供给电路进行供电或停止供电的步骤包括：

1)开启电源供给并调用工作时间T₂重装重装定时器；

2)检查可充电池电压；

3)判断可充电池电压是否大于足电电压X[v]，如果大于执行步骤7)；

4)判断可充电池电压是否大于欠电电压Y[v]，如果大于执行步骤6)；

5)设定停止时间T_C到停止时间设定表，执行步骤8)；

6)设定停止时间T_B到停止时间设定表，执行步骤8)；

7)设定停止时间T_A到停止时间设定表；

8)判断网络服务器是否应答数据请求，如果是则执行步骤10)；

9)工作时间T₂到，调用停止时间设定表中的数据重装重装定时器并关闭电源供给电路，执行步骤11)；

10)应答完数据请求，调用停止时间设定表中的数据重装重装定时器，并关闭电源；

11)重装定时器时间到，执行步骤1)；

其中，所述足电电压X[v]大于所述欠电电压Y[v]，所述停止时间T_C大于所述停止时间T_B，所述停止时间T_B大于所述停止时间T_A。

2.根据权利要求1所述的太阳能无线网络实时环境监测装置，其特征在于，若干个所述太阳能无线网络实时环境监测装置(1)无线连接一个太阳能无线网络实时环境监测装置接入点(2、3、4)，所述太阳能无线实时环境监测装置接入点(2、3、4)中的任意一个连接挂在因特网上的终端主机(6)；

所述太阳能无线网络实时环境监测装置(1)用于接收数据请求指令，并传递指令给网络服务器，网络服务器要求数据记录器测量数据，数据记录器测量数据，并将测量的数据传递到网络服务器，所述网络服务器将数据发送给无线LAN通信电路，所述无线LAN通信电路将测量数据发送出去，所述网络服务器对重装定时器进行设置，令电源供给电路停止供电，重装定时器工作，并进入循环；

所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点(2、3、4)与所述太阳能无线网络实时环境监测装置(1)之间设定在同一无线频谱上，用于传递数据请求指令到所述太阳能无线网络实时环境监测装置(1)，并传递所述太阳能无线网络实时环境监测装置(1)发来的采集数据；

所述终端主机(6)用于通过所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点(2、3、4)发出数据请求指令，并处理所述太阳能无线网络实时环境监测装置接入点(2、3、4)传递回来的数据。

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