CN204990619U - 一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置，该一体化预警装置包括:与位于室外的雨量采集装置和水位采集装置相连的第一通信模块；用于处理系统数据的控制模块；与控制模块相连用于存储数据的存储模块；与控制模块和移动通信网络相连的第二通信模块；用于根据控制模块的分析结果发出报警信号的报警模块，该报警模块与控制模块相连；按键控制显示模块与控制模块相连；与所有模块相连并为各模块供电的电源模块。本实用新型可以应用于山洪预警、山洪防治、群测群防、雨水情监测等领域，实现居民对山洪灾害的群测群防，提高报警信息下达的及时性和准确性。

Description

一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测及报警技术领域，特别涉及一种一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置。

背景技术

现有的山洪灾害群测群防中，无线预警广播系统是重要监测预警手段之一，是非工程措施建设的重要内容，具有应用面广且使用量大的特点。

但是现有的无线预警广播系统也存在智能化程度低的缺陷：只能实现单一人工预警功能，即在山洪灾害即将来临时，只能通过人工控制设备发出预警信息来实现预警，这种方式发出通知不够及时，而且耗费大量人力。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置，可以应用于山洪预警、山洪防治、群测群防、雨水情监测等领域，实现居民对山洪灾害的群测群防，提高报警信息下达的及时性和准确性。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种一体化预警装置，包括：第一通信模块，所述第一通信模块与位于室外的雨量采集装置和水位采集装置相连以接收所述雨量采集装置和水位采集装置采集到的雨量数据和水位数据；用于分析和处理系统数据的控制模块，所述第一通信模块与所述控制模块相连，其中，所述系统数据包括所述雨量数据、水位数据和由外部的图像采集装置采集的图像数据；用于存储所述系统数据的存储模块，所述存储模块与所述控制模块相连；第二通信模块，所述第二通信模块与所述控制模块和移动通信网络相连，以通过所述移动通信网络与外部的远程控制平台通信；用于根据所述控制模块的分析结果发出报警信号的报警模块，所述报警模块与所述控制模块相连；用于接收用户输入的控制指令并显示所述系统数据的按键控制显示模块，所述按键控制显示模块与所述控制模块相连；用于外接图像采集装置和多要素传感器的多个扩展接口，每个所述扩展接口与所述控制模块相连；电源模块，所述电源模块与所述第一通信模块、存储模块、控制模块、第二通信模块、报警模块、扩展接口和按键控制显示模块相连。

进一步，所述第一通信模块为RF射频通信模块，所述第二通信模块为GPRS/GSM通信模块。

进一步，所述报警模块为声光报警器。

进一步，还包括：与所述按键控制显示模块相连的收音机模块和/或MP3播放模块，其中，所述MP3播放模块进一步与外部的移动存储设备相连。

进一步，还包括：用于对所述一体化预警装置的电路板进行静电防护的ESD静电放电模块。

进一步，所述多个扩展接口为RS485接口和A/D接口。

本实用新型实施例还提出一种一体化数据采集、图像监测系统预警系统，包括：上述实施例提供的一体化预警装置；图像采集装置，所述图像采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的RS485接口相连；多要素采集装置，所述多要素采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的RS485接口和A/D接口相连；雨量采集装置和水位采集装置，所述雨量采集装置和水位采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的第一通信模块相连；远程控制平台，所述远程控制平台通过移动通信网络与每个所述一体化预警装置相连。

进一步，所述雨量采集装置为无线雨量承雨器，所述水位采集装置为无线水位计。

进一步，所述远程控制平台为个人计算机和/或移动终端。

进一步，所述多个一体化预警装置之间通过移动通信网络无线互联。

根据本实用新型实施例的一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置，由第一通信模块与室外的雨量采集装置和水位采集装置的连接，获得的雨量数据和水位数据，再由控制模块进行分析报警，从而具备雨量水位联动报警功能，有效的解决现有无线预警广播只能单一人工预警的弊端；报警时设备能拍摄现场场景、将现场场景传送给用户，用户能够实时了解现场情况，使得设备智能化程度大大提升。一体化预警装置还可以通过第二通信模块上传采集到的数据信息和设备状态信息至远程控制平台实现数据整合及设备的集中管理；本实用新型可以应用于山洪预警、山洪防治、群测群防、雨水情监测等领域，实现居民对山洪灾害的群测群防，提高报警信息下达的及时性和准确性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的一体化预警装置的结构图；

图2为根据本实用新型另一个实施例的一体化预警装置的结构图；

图3为根据本实用新型实施例的CP2104接口的电路图；

图4为根据本实用新型实施例的扩音器的驱动电路示意图；

图5(a)和图5(b)为根据本实用新型实施例的电源模块的电路图；

图6为根据本实用新型实施例的一体化预警装置的判断预警流程图；

图7为根据本实用新型实施例的一体化预警装置的上报预警流程图；

图8为根据本实用新型实施例的一体化数据采集、图像监测预警系统的结构图；

图9为根据本实用新型一个实施例的一体化数据采集、图像监测预警系统的通信示意图；

图10为根据本实用新型另一个实施例的一体化数据采集、图像监测预警系统的通信示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提出一种一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置，该系统及装置可以实现山洪预警、山洪防治和雨水情监测等，实现对山洪灾害的群测群防。

下面参考图1至图7对本实用新型的一体化预警装置进行详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例的一体化预警装置，包括：第一通信模块1、控制模块2、存储模块3、第二通信模块4、报警模块5、按键控制显示模块6和电源模块(未示出)。

具体地，第一通信模块1与位于室外的雨量采集装置20和水位采集装置30相连，接收上述雨量采集装置20和水位采集装置30采集到的雨量数据和水位数据。其中，雨量采集装置可以采用室外承雨器，水位采集装置可以采用室外水位采集器。

在本实用新型的一个实施例中，第一通信模块1可以为RF射频通信模块。通过采用RF射频模块实现与雨量采集装置20和水位采集装置30的通信，三者整合一起，实现对室外的雨量和水位的数据采集。需要说明的是，第一通信模块1采用的无线通讯方式不限于RF方式，此处仅是出于示例目的，还可以为其他通讯方式实现与雨量采集装置20和水位采集装置30的数据传输，在此不再赘述。

控制模块2与第一通信模块1相连，用于分析处理系统数据，其中，系统数据为设备运行过程中的产生各种信息。例如，系统数据可以包括控制模块2通过第一通信模块1接收到的雨量数据、水位数据以及其它数据信息。具体地，控制模块2接收由第一通信模块1发送来的雨量数据和水位数据，然后对该雨量数据和水位数据进行分析处理，判断是否符合发出报警信号的条件。同时，控制模块2将上述雨量数据和水位数据通过第二通信模块4上传至远程控制平台，实现数据的整合。

在本实用新型的一个实施例中，控制模块2可以为微控制器MCU，控制其他功能模块的工作，是整个一体化预警装置的核心。

存储模块3与控制模块2相连，用于存储系统数据，例如：通信白名单、设备状态数据、雨量数据和水位数据等。

此外，存储模块3可以记录下对设备的所有操作，生成并存储日志信息，通过清除操作能清除设备中存储的日志信息，支持日志记录和清除功能。

第二通信模块4与控制模块2和移动通信网络相连，以通过移动通信网络与外部的远程控制平台40通信。在本实用新型的一个实施例中。第二通信模块4可以为GPRS/GSM通信模块，通过与现有的GPRS/GSM网络连接，传输通信数据，实现与远程控制平台40及管理用户的对接。

需要说明的是，第二通信模块4采用的无线通讯方式不限于GPRS/GSM方式，此处仅是出于示例目的，还可以为其他通讯方式实现与远程控制平台40的数据传输，在此不再赘述。

具体地，参考图9，第二通信模块4与远程控制平台40进行双向通信：一方面可以将用户通过远程控制平台40发送来的控制指令传送给控制模块2，从而由控制模块2基于该控制指令完成相应的操作，例如：开始采集雨量数据和水位数据、上传采集雨量数据和水位数据、设备状态信息查询、设备黑白名单配置等。另一方面，控制模块2可以将实时采集到的雨量数据和水位数据，通过第二通信模块4发送给远程控制平台40，从而用户可以通过该远程控制平台查看到这些数据。其中，远程控制平台40可以为个人计算机PC和/或移动终端。例如，手机、平板电脑等。

图3为根据本实用新型实施例的CP2104接口的电路图。CP2104接口电路用于与本地PC连接，通过PC上的配置软件实现对设备参数的配置。

在本实用新型的一个实施例中，本实用新型的一体化预警装置还可以通过第二通信模块4向远程控制平台40定时发送平安报信息，以通知远程控制平台40及管理用户设备处于正常运行状态。在平安报功能打开的情况下如果远程控制平台40超过预设时间还没有收到平安报信息，则可以判断设备出现故障，需要安排人员进行维修。其中，平安报信息的发送时间可以由管理用户根据需要自行设置。

另外，本实用新型的一体化预警装置支持黑白名单设置功能。具体地，管理用户可以通过手机配置和使用设备，为了不让任意手机号码控制设备，增加黑白名单功能，只有在设备白名单中的号码才可以配置和使用设备；白名单分别由1个管理号码、1个平台号码和50个授权号码组成；设备白名单可以通过白名单中的管理号码或平台号码以及远程管理平台增加和删除。需要说明的是，黑白名单的设置与判断的相应数据也包括在控制模块2的系统数据内。

进一步，本实用新型的一体化预警装置还具有设备自检功能，当检测到设备出现异常时，自动向远程控制平台40和管理用户手机发送异常信息，远程控制平台40和管理用户在接收到该异常信息后，管理用户采取相应的维修措施。本实用新型的一体化预警装置还支持远程监听设备播放和拾音反馈功能。

报警模块5与控制模块2相连，用于根据控制模块2的分析结果发出报警信号。其中，报警模块5可以采用声光报警器，即由LED灯、发声模块以及扩音器组成；扩音器安装在室外。图4为根据本实用新型实施例的扩音器驱动电路示意图。具体地，控制模块2根据分析结果，判断水位数据和雨量数据符合报警条件，向报警模块5发出报警信号。报警模块5在收到上述报警信号后，产生相应的声光报警信息，即LED灯发出闪光和扩音器发出语音信号提醒用户。

进一步，如图2所示，本实用新型的一体化预警装置还包括：收音机FM模块8和MP3播放模块9，其中，收音机FM模块8、MP3播放模块9均与按键控制显示模块6相连。并且，MP3播放模块9进一步与外部的移动存储设备相连。其中，收音机FM模块8具有FM调频广播功能，FM调频广播具备87.5～107MHz频段内的调频广播接收，支持远程控制播放。MP3模块9可外接U盘和SD卡，实现预存录音播放功能，支持MP3/WMV格式曲目播放，支持远程控制播放，具备在线更新U盘或SD卡内曲目信息功能。

基于此，本实用新型的报警模块5可以提供丰富的报警方式，除了上述声光报警外，报警模块5还可以以下：人工按键预警、MP3播放模块9预存录音播放预警、人工现场话筒喊话预警、雨量水位联动自动预警、远程发送预警信息预警(文字转语音预警)、远程电话语音预警、收音机FM模块8调频收音机接收预警信息预警七种情况，为用户提供了丰富的报警方式，从而可以实现覆盖最大范围的报警通知到达，实现了对山洪灾害的群测群防，提高了报警到达的及时性。

按键控制显示模块6与控制模块2相连，用于接收用户输入的控制指令并显示雨量数据和水位数据以及设备的状态信息。具体地，按键控制显示模块6可以采用以下两种方式之一：

(1)按键和显示屏的组合：采用大屏设计，显示设备状态信息、水位数据和雨量数据等，用户通过按键可以使用一些设备本地功能，例如控制收音机FM模块8和MP3播放模块9的播放以及人工按键预警，还可以配置设备参数。

(2)触摸屏：采用大屏设计，显示设备状态信息、水位数据和雨量数据等，用户通过在触摸屏上的触控操作可以使用一些设备本地功能，例如控制收音机FM模块8和MP3播放模块9的播放以及人工按键预警，还可以配置设备参数。

需要说明的是，显示屏和触摸屏上的显示界面均采用图形显示界面，内容直观、易于查找。

电源模块与第一通信模块1、控制模块2、存储模块3、第二通信模块4、报警模块5、扩展接口11、按键控制显示模块6相连，从而向上述功能模块进行供电。在本实用新型的一个实施例中，电源模块采用交流和直流供电，二者可根据被充电功能模块的需要进行无缝切换。并且本实用新型的电源模块支持多种充电方式：蓄电池、市电、太阳能充电等。由于不同的功能模块的输入电压的要求不同，因此需要设置升压控制器对不同的输入电压进行调整。图5(a)和图5(b)为根据本实用新型实施例的电源模块的电路图。

此外，参考图2，本实用新型的一体化预警装置还包括：用于对一体化预警装置的电路板进行静电防护的静电放电ESD模块10，该ESD模块10具有非常好的静电防护能力，提高用户使用操作时的安全性。

进一步，为了实现与外部多要素采集装置的通信，本实用新型的一体化预警装置还包括：多个扩展接口11，该多个扩展接口11可以与外部的多要素采集装置、视频摄像头等进行通信，从而可以实现功能的扩展与整合。其中，多个扩展接口可以包括RS485接口和A/D接口。控制模块2可以接收上述扩展接口11传送来的由多要素采集装置和视频摄像头等采集的环境数据，并对上述环境数据进行分析，生成报警信号。即，控制模块2不仅可以针对水位和雨量数据进行分析报警，还可以针对其他环境要素，例如风速和温度等发出相应的报警信号，报警内容更加全面，可以为用户提供全方位的预警保护。

图6为根据本实用新型实施例的一体化预警装置的判断预警流程图。

步骤S601，控制模块2中断处理。

步骤S602，控制模块2判断是否接收到数据接收请求，如果是，则执行步骤S603。

步骤S603，控制模块2读取第一通信模块1接收到的数据，包括雨量数据和水位数据。

步骤S604，控制模块2对上述雨量数据和水位数据进行分析处理。

步骤S605，按键控制显示模块6更新显示上述雨量数据和水位数据。

步骤S606，控制模块2判断雨量数据和水位数据是否达到预警条件，如果达到则执行步骤S607，否则执行步骤S608。

步骤S607，控制模块2将预警标志置1，向报警模块5发送报警信号。

步骤S608，中断返回。

图7为根据本实用新型实施例的一体化预警装置的上报预警流程图。

步骤S701，报警模块5判断预警标志是否置1，如果是，则执行步骤S702，否则执行步骤S704。

步骤S702，报警模块5在判断预警标志置1后，进行语音报警。

步骤S703，第二通信模块4通过GSM/GPRS网络向远程控制平台40发送数据桢以及向白名单号码发送短信信息，以通知远程控制平台40和管理用户。

步骤S704，主循环下一步，继续采集雨量数据和水位数据，重复图6的处理流程。

如图8所示，本实用新型还提出一种一体化数据采集、图像监测预警系统，包括：多个上述实施例提供的一体化预警装置10、图像采集装置50、多要素采集装置60、雨量采集装置20、水位采集装置30和远程控制平台40。

具体地，图像采集装置50位于室外，并且与每个一体化预警装置10的RS485接口相连。图像采集装置50具有视频图像采集功能，支持双相机位拍照摄像功能，可实时视频监测实地的降雨情况和水位变化情况，将采集到的实时图像数据通过RS485接口传送给一体化预警装置10进行处理，一体化预警装置10再将采集到的图像数据传送到远程控制平台40或发送给白名单号码。

多要素采集装置60位于室外，并且与每个一体化预警装置10的RS485接口和A/D接口相连。在本实用新型的实施例中，多要素采集装置60可以提供实现对六要素观测，其中，六要素包括：环境温度、气压、环境湿度、风向、风速和降雨量。其中，多要素采集装置60包括:环境状态集成传感器和雨量传感器，其中环境状态集成采集器用于采集室外环境的环境温度、气压、环境湿度、风向、风速。雨量采集器用于采集室外的降雨量。

需要说明的是，多要素采集装置60中涉及的多个不同类型的传感器，既能支持连接六要素传感器又支持单个要素传感器的连接，设计灵活，用户可以根据需要采集的要求的不同进行个性化设置。

雨量采集装置20和水位采集装置30位于室外，并且与每个一体化预警装置10的第一通信模块1相连。在本实用新型的一个实施例中，雨量采集装置20可以为无线雨量承雨器，水位采集装置30可以为无线水位计。雨量采集装置20和水位采集装置30通过RF射频通信与一体化预警装置10进行数据交互，一体化预警装置10根据采集到的水位数据和雨量数据进行分析报警，实现雨量、水位、预警站三机联动报警功能。

当然，一体化预警装置10还可以根据多要素采集装置60采集的多个环境参数，例如环境温度、气压、环境湿度、风向、风速和降雨量等进行预警。

远程控制平台40通过移动通信网络与每个一体化预警装置10的第二通信模块4相连。其中，远程控制平台40可以为个人计算机和/或移动终端。例如，手机、平板电脑等。

在本实用新型的实施例中，远程控制平台40与一体化预警装置10的第二通信模块4实现数据远程传输，进而实现远程控制平台40和管理用户对接。具体地，参考图9和图10，远程控制平台40可以通过发送控制指令对设备进行远程控制，实现远程参数配置、状态查询、远程预警等功能，在雨量水位联动报警时一体化报警装置会主动给远程控制平台或管理用户发送报警信息。此外，远程控制平台40支持PSTN公网通信功能。

支持SIM卡的卡锁功能，支持SIM卡PIN码修改功能，可有效防止插入设备中的SIM卡被拿作它用，从而可以提高设备的安全性，帮助用户更好的管理维护设备。

需要说明的是，多个一体化预警装置10之间可以由各自的第二通信模块4通过移动通信网络无线互联。具体地，当前位置的一体化预警装置10通过设置白名单中的权限号码，可以实现远程报警信息共享，实现下游设备通知上游设备的报警。并且在报警同时可以获得预置短信文字的信息，该短信息也可以与其它管理、授权及短信网关、平台共享，从而实现最大覆盖范围、及时的报警通知。

根据本实用新型实施例的一体化数据采集、图像监测预警系统及其一体化预警装置，由第一通信模块与室外的雨量采集装置和水位采集装置的连接，获得的雨量数据和水位数据，再由控制模块进行分析报警，从而具备雨量水位联动报警功能，有效的解决现有无线预警广播只能单一人工预警的弊端，报警时设备能拍摄现场场景、将现场场景传送给用户，用户能够实时了解现场情况，使得设备智能化程度大大提升。一体化预警装置还可以通过第二通信模块上传采集到的数据信息和设备状态信息至远程控制平台实现数据整合及设备的集中管理。本实用新型可以应用于山洪预警、山洪防治、群测群防、雨水情监测等领域，实现居民对山洪灾害的群测群防，提高报警信息下达的及时性和准确性。本实用新型在具备现有无线预警广播功能的基础上增加了针对环境参数的多要素采集装置，同时设备还具备图像采集传输、水位监测、预警、远程控制等功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种一体化预警装置，其特征在于，包括：

第一通信模块，所述第一通信模块与位于室外的雨量采集装置和水位采集装置相连以接收所述雨量采集装置和水位采集装置采集到的雨量数据和水位数据；

用于分析和处理系统数据的控制模块，所述第一通信模块与所述控制模块相连，其中，所述系统数据包括所述雨量数据、水位数据和由外部的图像采集装置采集的图像数据；

用于存储所述系统数据的存储模块，所述存储模块与所述控制模块相连；

第二通信模块，所述第二通信模块与所述控制模块和移动通信网络相连，以通过所述移动通信网络与外部的远程控制平台通信；

用于根据所述控制模块的分析结果发出报警信号的报警模块，所述报警模块与所述控制模块相连；

用于接收用户输入的控制指令并显示所述系统数据的按键控制显示模块，所述按键控制显示模块与所述控制模块相连；

用于外接图像采集装置和多要素传感器的多个扩展接口，每个所述扩展接口与所述控制模块相连；

电源模块，所述电源模块与所述第一通信模块、存储模块、控制模块、第二通信模块、报警模块、扩展接口和按键控制显示模块相连。

2.如权利要求1所述的一体化预警装置，其特征在于，所述第一通信模块为RF射频通信模块，所述第二通信模块为GPRS/GSM通信模块。

3.如权利要求1所述的一体化预警装置，其特征在于，所述报警模块为声光报警器。

4.如权利要求1所述的一体化预警装置，其特征在于，还包括：与所述按键控制显示模块相连的收音机模块和/或MP3播放模块，其中，所述MP3播放模块进一步与外部的移动存储设备相连。

5.如权利要求1所述的一体化预警装置，其特征在于，还包括：用于对所述一体化预警装置的电路板进行静电防护的ESD静电放电模块。

6.如权利要求1所述的一体化预警装置，其特征在于，所述多个扩展接口为RS485接口和A/D接口。

7.一种一体化数据采集、图像监测预警系统，其特征在于，包括：

多个权利要求1-6任一项所述的一体化预警装置；

图像采集装置，所述图像采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的RS485接口相连；

多要素采集装置，所述多要素采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的RS485接口和A/D接口相连；

雨量采集装置和水位采集装置，所述雨量采集装置和水位采集装置位于室外且与每个所述一体化预警装置的第一通信模块相连；

远程控制平台，所述远程控制平台通过移动通信网络与每个所述一体化预警装置相连。

8.如权利要求7所述的一体化数据采集、图像监测预警系统，其特征在于，所述雨量采集装置为无线雨量承雨器，所述水位采集装置为无线水位计。

9.如权利要求7所述的一体化数据采集、图像监测预警系统，其特征在于，所述远程控制平台为个人计算机和/或移动终端。

10.如权利要求7所述的一体化数据采集、图像监测预警系统，其特征在于，所述多个一体化预警装置之间通过移动通信网络无线互联。