CN202486603U

CN202486603U - 基于物联网的井群监控系统

Info

Publication number: CN202486603U
Application number: CN2012200994526U
Authority: CN
Inventors: 蔡朝晖; 王颖; 梅双杰; 刘梦君; 熊礼治; 刘树波
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-16

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的井群监控系统，包括监控中心、节水灌溉监控终端和汇聚节点，节水灌溉监控终端通过汇聚节点与监控中心相连，其中，监控中心为计算机；节水灌溉监控终端包括微处理器、输入模块、读卡模块、与读卡模块配套的卡、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、时钟模块、存储模块和无线发射模块，存储模块、无线发射模块、时钟模块均与微处理器相连，输入模块、读卡模块、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、微处理器依次相连。本实用新型将机井节水灌溉监控终端通过物联网互联，机井的用水信息能及时传送到监控中心，工作人员可针对灌溉情况进行及时的安排和处理。

Description

基于物联网的井群监控系统

技术领域

本实用新型属于机井监控技术领域，尤其涉及一种基于物联网的井群监控系统。

背景技术

我国现有灌溉机井300多万眼，特别是西北和华北地区，以井灌为主，机井密集，水资源开采量巨大。为了便于对机井水资源进行监控，某些局部地区在机井处安装了IC卡机井控制器，IC卡机井控制器功能单一，且，大多数机井控制器之间无通信功能，这种方式无法对机井群的水资源进行统一监控。

为了解决无法对机井群水资源进行统一监控的问题，目前已有少数的IC卡机井控制器联入公网，利用公网的短信平台进行通信，IC卡机井控制器将机井用水信息通过公网传送至监控中心，工作人员在监控中心处就可以对联入公网的机井进行监控，从而实现对机井群的统一监控。但采用公网并不能及时的将机井用水信息发送至监控中心。

机井的盗水情况比较严重，目前的防盗水措施都是在IC卡机井控制器上实现的，只能对有限的盗水情况（例如，破坏水表记录、假冒他人名义取水等）进行识别，然后采取简单措施，而对复杂的盗水手段（例如，修改IC卡中的信息导致可以无限制的用水等）无能为力。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种能及时接收机井群用水信息、识别盗水情况并及时采取防盗水措施、基于物联网的井群监控系统。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

基于物联网的井群监控系统，其特征在于，包括：

监控中心、节水灌溉监控终端和汇聚节点，节水灌溉监控终端通过汇聚节点与监控中心相连，其中，监控中心为计算机；节水灌溉监控终端包括微处理器、输入模块、读卡模块、与读卡模块配套的卡、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、时钟模块、存储模块和无线发射模块，存储模块、无线发射模块、时钟模块均与微处理器相连，输入模块、读卡模块、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、微处理器依次相连。

作为对本实用新型的进一步改进，上述节水灌溉监控终端还包括显示模块，显示模块与微处理器相连，显示模块可以对用户的用水信息进行实时显示，便于用户了解自己的用水情况。

作为对本实用新型的进一步改进，上述读卡模块为IC卡读写器，与读卡模块配套的卡为IC卡，为了保证IC卡中数据的正确传送，本实用新型对IC卡的存储数据进行混沌加密，并对IC卡采取白名单/黑名单/灰名单机制，能对盗水行为进行有效控制。

上述微处理器为ATmegal128型号的MCU芯片。

本实用新型在现有IC卡机井控制器的技术基础上，增加物联网功能。设置在各机井处的机井节水灌溉监控终端通过无线发射模块自动连接成物联网，各机井节水灌溉监控终端构成该物联网中的各节点。各机井节水监控终端自动采集各机井的用水信息，并将采集到的信息汇聚到汇聚节点，汇聚节点将接受到的信息通过GPRS网络传送到监控中心，工作人员在监控中心就可以对每口机井用水情况进行实时监控，对灌溉情况进行实时的安排和处理。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：

1）本实用新型将机井节水灌溉监控终端通过物联网互联，机井的用水信息能及时传送到监控中心，工作人员针对灌溉情况进行及时的安排和处理，并能对出现的不良情况进行及时处理；

2）本实用新型进一步对IC卡的存储数据进行混沌加密，可以保证数据的正确传送，从而可实现用水量的精确控制，达到微观节水的目的；并且对IC卡采取白名单/黑名单/灰名单机制,加强了IC卡的安全性，可以避免拾到他人IC卡后的恶意取水行为，将目前的防盗水措施由被动变为主动。

附图说明

图1为本实用新型节水灌溉监控终端的一种具体实施的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本具体实施例由监控中心、节水灌溉监控终端和汇聚节点三部分组成，微处理器、输入模块、读卡模块、与读卡模块配套的卡、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、时钟模块、存储模块和无线发射模块，存储模块、无线发射模块、时钟模块均与微处理器相连，输入模块、读卡模块、继电器控制模块、水量脉冲采集模块、微处理器依次相连。本具体实施例中的节水灌溉监控终端还包括有显示模块，该显示模块与微处理器相连。

机井群中的每个机井水泵处设置一台节水灌溉监控终端，用来采集各个机井的用水情况，并将采集到的用水信息通过汇聚节点转发给监控中心，工作人员在监控中心就可以实时监控机井的用水情况，针对用水情况进行实时的安排和处理，并对出现的不良情况及时采取措施。

本具体实施中的汇聚节点采用RAM9的开发板，型号为飞凌2410。

节水灌溉监控终端中的微处理器是节水灌溉监控终端的核心处理单元，本具体实施中，微处理器选用MCU芯片，芯片型号为ATmegal128。输入模块为按键，用户可通过按键选择操作。读卡模块用来读取IC卡，本具体实施中，读卡模块选用MFRC500型号的IC卡读写器，与读卡模块配套的卡为MFRC500型号的IC卡。继电器控制模块与机井水泵相连，用来控制水泵的开阀和关阀。水量脉冲采集模块用来采集机井的用水量，本具体实施中，水量脉冲采集模块采用脉冲水表。时钟模块可对放水时间进行计时，本具体实施中，时钟模块选用XTAL32K型号的外部晶振。存储模块用来存储用户的放水信息、刷卡记录和IC卡基本信息（包括用户信息和卡着剩余水量等），本具体实施中，存储模块为MCU芯片中的EEPROM部分。无线发射模块用来发送信息，本具体实施中，无线发射模块选NRF905单片无线收发器。显示模块用来实时显示机井放水过程中的信息，如刷卡提示、用户信息、放水量、放水时间及其用户卡中的剩余水量等信息，本具体实施中，显示模块采用OCM12232-1型号液晶显示器。

在本具体实施中对所用IC卡中的数据存储进行加密，防止私自修改IC卡中的数据，由于本实用新型的节水灌溉监控终端的软硬件资源非常有限，所以采用了占有资源少、安全性高的混沌加密算法进行加密。混沌加密是利用混沌系统产生混沌序列作为密钥序列，利用该序列对明文加密，密文经信道传输，接收方用混沌同步的方法将明文信号提取出来实现解密。针对IC卡容易遗失，由于卡是不记名的，别人拾到可以恶意放水，对IC卡采用白名单/黑名单/灰名单安全机制，每张IC卡在使用时节水灌溉监控终端会检测是否属于黑名单，如果是黑名单就不能取水，从而避免拾到他人IC卡后的恶意取水行为，将目前的防盗水措施由被动变为主动。

下面将描述本实用新型提供的基于物联网的井群监控系统的工作过程：

本实用新型是利用IC卡作为用水信息传输媒介来控制机井灌溉取水量，可用于多个用水户共用一个机井灌溉的场所，一户一卡。本实用新型的节水灌溉监控终端中的继电器控制器模块与机井的水泵相连，平时，该继电器控制器模块处于拉闸断电状态，水泵无法启动取水。

当用户需要放水时，可通过节水灌溉监控终端中的输入模块选择放水按键，然后在读卡模块的感应区内刷卡，刷卡后读卡模块产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至继电器控制模块，继电器控制模块在接收到该信号的同时打开水泵的阀门，机井开始放水，同时，水量脉冲采集模块开始采集机井的放水量；继电器控制模块在接收到脉冲信号的同时，通过水量脉冲采集模块将接收到的信号发送至微处理器，微处理器再将信号传送至时钟模块，时钟模块接收到信号后开始计时，水量脉冲采集模块和时钟模块几乎同时开始工作；水量脉冲采集模块将采集到的放水量、时钟模块将所记录的放水时间实时发送至微处理器，微处理器将接收到的放水量和放水时间实时传递至显示模块，显示模块对机井的放水量和放水时间进行实时显示，方便用户了解本次的放水信息。

当需要结束放水时，用户通过输入模块选择停水按键，然后在读卡模块的感应区内刷卡，刷卡后读卡模块产生脉冲信号，脉冲信号发送至继电器控制模块，继电器控制模块在接收到该信号的同时关闭水泵的阀门，放水结束。放水结束后，微处理器将本次放水信息（放水量和放水时间）存储到存储模块中，作为微处理器未成功发送放水信息时的备份，同时将本次放水信息通过无线发射模块发送出去到汇聚节点，汇聚节点将接受到的放水信息转发给监控中心。

由于本实用新型的机井节水灌溉监控终端连接成物联网，因此各机井节水监控终端采集到的机井用水信息能及时的传递至监控中心，那么工作人员在监控中心可以实时监控机井群，并针对用水情况进行及时的安排和处理，当发现盗水情况时也可及时采取相应的措施，避免用户的损失。

Claims

1.基于物联网的井群监控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于物联网的井群监控系统，其特征在于：

所述的节水灌溉监控终端还包括显示模块，所述的显示模块与所述的微处理器相连。

3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的井群监控系统，其特征在于：

所述的读卡模块为IC卡读写器，且，所述的与读卡模块配套的卡为IC卡，所述的IC卡的存储数据进行了混沌加密并采取白名单/黑名单/灰名单机制。

4.根据权利要求1或2所述的基于物联网的井群监控系统，其特征在于：

所述的微处理器为ATmegal128型号的MCU芯片。