CN205506818U - 多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，包括固定在立杆顶部的无线传感器，相邻的无线传感器之间均匀分布，无线传感器分别通过数据传输模块依次衔接数据监测控制器、数据管理中心，数据传输模块连接有管理数据传输的无线传感网络模块，数据管理中心通过路由器衔接远程客户端，无线传感器的表面安装有太阳能光伏板，无线传感器的内部安装有主控制电路，主控制电路的一端连接有水分盐分温度传感器，主控制电路的另一端连接有湿度传感器，湿度传感器的一侧安装有温度传感器，利于盐碱地快速治理和调控、农田土壤肥力快速提升等技术的研发，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

Description

多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统

技术领域

本实用新型涉及土壤水盐监测领域，特别是涉及多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统。

背景技术

环勃海地区水盐动态监测系统构建技术研究是渤海粮仓科技示范工程项目的一个子课，“环勃海地区水盐动态监测系统”的系统设计必须以“盐碱土壤改良与中低产田地力提升技术研究”科学目标为导向，针对环勃海盐碱地区各自的关键科学问题，采用多尺度、多层嵌套、多源异构传感器的部署方式，实现对全区域不同尺度土壤水盐要素自动化、智能化、时空协同的分布式综合观测，全面提高环勃海盐碱地区水盐动态过程的综合观测能力和观测自动化水平，环勃海地区水盐动态监测系统的重要作用及其建设意义体现如下：

1)建立环勃海地区水盐动态监测系统，实现分布式的地面观测，用于定量刻画环勃海盐碱地区尺度时空异质性较强的土壤水盐变量的时空动态及其不确定性。水盐动态监测系统除了具有自动、实时的数据获取能力，还具有小型化、集成化和高效节能的突出优势，便于野外大范围安装布设和维护。更为突出的是系统是一种智能化网络，通过各种通讯技术可将各个传感器节点动态组网，形成传感器矩阵，实现传统单点观测无能为力的区域尺度土壤水盐的时空连续监测；能够精细观测区域土壤水盐过程的空间变化特征和空间变异性，连续捕捉土壤水盐变量的空间场分布特征和时间演进过程。

2)环勃海地区水盐动态监测系统是实现遥感真实性检验的全新技术手段，要实现遥感的地面真实性检验，必须同时保证时间的精确同步和地面观测的代表性。鉴于遥感传感器的瞬时观测特性以及地表变量的快速变化，尤其是地表温度和湿度状态，即使依靠“人海战术”也难以做到精准的地面同步观测；而且即便采用统一的测量仪器和观测规范，人工测量也永远不可能避免主观性带来的不确定性，而这种不确定性是难以统计度量的。水盐动态监测系统中各观测节点都可实现远程控制，调整其观测频率或指定观测时刻，以实现与星载/机载遥感传感器的精确同步测量；而且仪器的观测误差可通过系统的比对试验进行统一标定和评估，有利于获得标准化、一致性且误差可度量的高质量观测数据。

3)环勃海地区水盐动态监测系统具有统一的数据实时获取与管理平台，野外自然条件恶劣，太阳能供电不足、气温过低以及人为破坏等多种因素均会引起仪器故障，导致无法弥补的数据损失；而环勃海盐碱地区单靠人力定期巡检维护是无法及时发现和解决这些问题的。因此需要建立统一的水盐动态监测系统，远程监控各节点传感器的工作状态，实时检查观测数据质量，实现基于数据的自动诊断和报警，最大程度避免数据缺失问题。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，以解决现有技术的不足。

实用新型内容

针对现有技术中存在着的不足，而在实际的过程中造成很大的影响，本实用新型提出多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，设计新颖，能够方便的进行监控，数据灵活的进行传输，已解决现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，包括固定在立杆顶部的无线传感器，相邻的无线传感器之间均匀分布，无线传感器分别通过数据传输模块依次衔接数据监测控制器、数据管理中心，数据传输模块连接有管理数据传输的无线传感网络模块，数据管理中心通过路由器衔接远程客户端，无线传感器的表面安装有太阳能光伏板，无线传感器的内部安装有主控制电路，主控制电路的一端连接有水分盐分温度传感器，主控制电路的另一端连接有湿度传感器，湿度传感器的一侧安装有温度传感器。

进一步，所述的数据传输模块采用GSM/GPRS/CDMA移动通信网络。

在本实用新型所述的远程客户端包含有手机端和电脑端，远程客户端的表面设置的输出端口衔接打印设备。

在本实用新型的所述的无线传感器的表面设置有户外防水外框。

进一步，所述的无线传感器的顶部安装有避雷针。

本实用新型的有益效果是：本产品设计新颖，实时数据获取能力强，使得模型与观测数据的无缝集成成为可能，对环勃海地区水盐动态的实时模拟和预报具有重要意义，同时也是土壤盐渍化研究工作中的重要内容，为盐碱地快速治理和调控、农田土壤肥力快速提升等技术的研发，建立滨海盐碱地区高产高效稳定的农田生态系统提供基础资料和依据，也为遥感真实性检验提供了崭新的技术手段，将在水循环、盐碱地治理、遥感等方面发挥日益重要的作用，实用性能优，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型：

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的无线传感器的结构示意图。

图中100-无线传感器，110-数据传输模块，120-无线传感网络模块，130-数据监测控制器，140-数据管理中心，150-远程客户端，111-立杆，112-太阳能光伏板，113-主控电路板，114-水分盐分温度传感器，115-湿度传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1、图2，多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，包括固定在立杆111顶部的无线传感器100，相邻的无线传感器100之间均匀分布，无线传感器100分别通过数据传输模块110依次衔接数据监测控制器130、数据管理中心140，数据传输模块110连接有管理数据传输的无线传感网络模块120，数据管理中心140通过路由器衔接远程客户端150，无线传感器100的表面安装有太阳能光伏板112，无线传感器100的内部安装有主控制电路113，主控制电路113的一端连接有水分盐分温度传感器114，主控制电路113的另一端连接有湿度传感器115，湿度传感器115的一侧安装有温度传感器。

另外，数据传输模块110采用GSM/GPRS/CDMA移动通信网络，远程客户端150包含有手机端和电脑端，远程客户端150的表面设置的输出端口衔接打印设备，无线传感器100的表面设置有户外防水外框，无线传感器100的顶部安装有避雷针。

根据项目的要求建设一个能够覆盖全渤海地区的高可靠、专业化、低成本、覆盖范围广的专业通信网络。本系统选用了公共无线数据网GPRS，在环勃海区域的实验区及农场中选采用SDI-12总线网络测量技术和无线传感器网络技术，采集局域土壤参数数据后再通过DTU数据传输终端连接到公共无线数据网GPRS网络。

SDI-12总线网络协议则是近年来欧美国家在水利水文、环境监测、气象监测中广泛使用的一种串行数据通讯接口协议，是为采集环境数据的传感器设计的标准总线，传感器特征为内部电池供电、内嵌微处理器。该总线适用于设备电池供电而且要求最小的电流损耗，使用一个数据采集器与多个传感器在一根电缆线上链接，适用于基于微处理器的传感器，执行复杂的校准算法而且要求传感器自己内部计算。SDI_12总线可以连接至少30个传感器。每个传感器的连接长度可以达到60.96米。数据采集器连接的传感器越少连接距离可以越长。使用该协议的传感器具有休眠与唤醒机制。当不进行工作时即进入休眠。SDI-12总线为单线总线技术，即在一根数据线上进行双向半双工数据交换，波特率为1200。同时，它是一种标准的接口方式，提供连接数据采集器和智能传感器的方法，可以让电池电力提供最长的电力保证，这为无线传感器网络的野外布设提供了可能。在智能化方面，SDI-12是一种智能传感器与数据采集设备之间的连接接口。它具有独特的自身校准运算法则，可以应用于智能传感器；传感器的电能是由接口提供的，不需要额外的电缆；传感器使用的是低消耗的EEPROM(electrically erasableprogrammableread only memory)用来标定相关的系数和其他的信息的。相比其他RS232、RS485、RS422和CAN等总线，该总线不仅规定了总线的硬件电器接口同时也规定了通信协议，而且对传感器的一些命令在不同类型的传感器上是通用的，只要该传感器支持SDI-12总线协议。

无棣实验区选择有代表性、重点关注的几个处理盆栽隔盐试验，进行先期布设20支水盐传感器，采用水文SDI-12总线测量技术构建水盐数据监测站，其特点是仅用一条电缆即可连接所有的传感器，减小线缆过多对称量精度的影响及电缆施工量。水盐传感器选用Decagon 5TE土壤传感器，采用SDI_-12总线，具有降低功耗，安装方便。具有性能稳定、读数响应时间快等优点。数据监测站由SDI-12总线集线器，DTU数据传输终端，太阳能供电系统及Decagon 5TE土壤传感器组成。

各管理中心之间通过Internet进行数据通讯。并通过防火墙、防病毒软件，保证系统安全运行。管理监控中心主要由web服务器、数据服务器、通讯设备、实时监控系统软件组成。

采用浏览器/服务器(B/S)架构，B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装其他任何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能使用，用户客户端只需要支持标准的互联网浏览器(IE或Netscape浏览器)，系统的扩展非常容易，最大限度的降低信息部门对最终用户端的系统支持和维护工作。

盐监测系统在信息采集的基础上，对采集的数据进行接收、处理、转发、实时显示、报表生成、数据管理、系统维护等。直观地反映滨海盐碱地区土壤盐分状况的时空分布。

数据通信模块管理中心遥测数据实时并发布到分中心，将分中心的指令传送到管理中心，数据采集模块对遥测数据进行合理性、有效性检查、数据格式及工程单位转换、格式化等处理。

本实用新型有效果为：设计新颖，实时数据获取能力强，使得模型与观测数据的无缝集成成为可能，对环勃海地区水盐动态的实时模拟和预报具有重要意义，同时也是土壤盐渍化研究工作中的重要内容，为盐碱地快速治理和调控、农田土壤肥力快速提升等技术的研发，建立滨海盐碱地区高产高效稳定的农田生态系统提供基础资料和依据，也为遥感真实性检验提供了崭新的技术手段，将在水循环、盐碱地治理、遥感等方面发挥日益重要的作用，实用性能优，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，包括固定在立杆顶部的无线传感器，其特征在于：相邻的无线传感器之间均匀分布，无线传感器分别通过数据传输模块依次衔接数据监测控制器、数据管理中心，数据传输模块连接有管理数据传输的无线传感网络模块，数据管理中心通过路由器衔接远程客户端，无线传感器的表面安装有太阳能光伏板，无线传感器的内部安装有主控制电路，主控制电路的一端连接有水分盐分温度传感器，主控制电路的另一端连接有湿度传感器，湿度传感器的一侧安装有温度传感器。

2.根据权利要求1所述多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，其特征在于：所述的数据传输模块采用GSM/GPRS/CDMA移动通信网络。

3.根据权利要求1所述多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，其特征在于：所述的远程客户端包含有手机端和电脑端，远程客户端的表面设置的输出端口衔接打印设备。

4.根据权利要求1所述多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，其特征在于：所述的无线传感器的表面设置有户外防水外框。

5.根据权利要求1所述多层嵌套三网融合水盐动态数据监控系统，其特征在于：所述的无线传感器的顶部安装有避雷针。