CN206531533U - 一种基于c/s模式的远程水环境数据采集及处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，包括：检测平台、设置于检测平台上端面的工控机，设置于工控机一侧的第一至第三支撑架、设置于第一至第三支撑架上且与工控机相连的三叶型风速传感器、GPS定位装置、摄像装置，设置于工控机另一侧的第四至第五支撑架、设置于第四至第五支撑架上且与工控机相连的温湿度光照传感器、太阳能电池板，太阳能电池板经太阳能控制器与蓄电池相连；蓄电池与工控机相连；还包括一与工控机相连的无线通信电路，工控机经该无线通信电路与一远程监控集中控制器匹配。本实用新型提供的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，稳定性好，实时性强，方便快捷，具有较强的实用性。

Description

一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置。

背景技术

水体环境是水产品养殖的基本依托条件，近年来频发的水体污染给养殖行业带来了巨大损失。另一方面，水产养殖业自身也造成了污染，对水体环境造成了影响。及时对水环境进行监测有助于预防环境污染和保护养殖户利益。通常，水环境监测采用人工取样，将水样本送回专业实验中心分析的方式进行。这种方式存在人力、物力消耗大，监测不及时、成本高等缺点。对于水产养殖行业来说，光照、温度、湿度、风速是影响水体微生物滋生的重要因素，通过观测这些因素，可以有效的预测水质的发展。随着传感器技术的发展，温湿度、照度以及风速等传感器已经小型化、模块化，能够用于户外环境的部署。太阳能发电技术的普及为户外监测站的建立提供了能源保障。GPS、摄像头技术和3G无线传输网络的发展及应用，为远程采集和传输监测站工作状态提供了技术支撑。因此，以太阳能供电为能源基础，发展基于3G传输网络的远程水环境监测系统在技术上成为可能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，包括：一设置于待检测水环境处水面上的检测平台以及一设置于所述检测平台上端面的工控机、设置于所述工控机一侧的第一支撑架、设置于所述第一支撑架上且与所述工控机相连的三叶型风速传感器、设置于所述工控机一侧的第二支撑架、设置于所述第二支撑架上且与所述工控机相连的GPS定位装置、设置于所述工控机一侧的第三支撑架、设置于所述第三支撑架上且与所述工控机相连的摄像装置、设置于所述工控机另一侧的第四支撑架、设置于所述第四支撑架上且与所述工控机相连的温湿度光照传感器、设置于所述工控机另一侧的第五支撑架以及设置于所述第五支撑架上的太阳能电池板；所述太阳能电池板经一太阳能控制器与一蓄电池相连；所述太阳能控制器与所述工控机相连；还包括一与所述工控机相连的无线通信电路，所述工控机经该无线通信电路与一远程监控集中控制器匹配。

在本实用新型一实施例中，所述第一支撑架顶端设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机的底端与所述第一支撑架固定连接，所述第一驱动电机的输出轴与一第一连接件固定相连，所述三叶型风速传感器固定设置于所述第一连接件上；所述第二支撑架顶端设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的底端与所述第二支撑架固定连接，所述第二驱动电机的输出轴与一第二连接件固定相连，所述GPS定位装置固定设置于所述第二连接件上；所述第三支撑架顶端设置有第三驱动电机，所述第三驱动电机的底端与所述第三支撑架固定连接，所述第三驱动电机的输出轴与一第三连接件固定相连，所述摄像装置固定设置于所述第三连接件上；所述第四支撑架顶端设置有第四驱动电机，所述第四驱动电机的底端与所述第四支撑架固定连接，所述第四驱动电机的输出轴与一第四连接件固定相连，所述温湿度光照传感器固定设置于所述第四连接件上；所述第五支撑架顶端设置有第五驱动电机，所述第五驱动电机的底端与所述第五支撑架固定连接，所述第五驱动电机的输出轴与一第五连接件固定相连，所述太阳能电池板固定设置于所述第五连接件上；所述第一驱动电机至所述第五驱动电机分别对应经驱动电路连接至所述工控机；所述驱动电路还与所述蓄电池相连。

在本实用新型一实施例中，所述工控机一侧设置有复数个USB3.0接口以及复数个USB2.0接口；所述三叶型风速传感器以及所述GPS定位装置经RS232转USB串口线连接至所述工控机的USB3.0接口；所述摄像装置经USB串口线连接至所述工控机的USB3.0接口；所述工控机另一侧设置有复数个RS485串口线接口以及复数个LAN网络接口；所述温湿度光照传感器经RS485串口线连接至所述工控机的RS485串口线接口；所述无线通信电路经网络线连接至所述工控机的LAN网络接口。

在本实用新型一实施例中，所述工控机采用HT860。

在本实用新型一实施例中，所述三叶型风速传感器采用YGC-FS风速传感器；所述GPS定位装置采用DF-1007 GPRS GPS DTU无线数据传输终端串口转GPS；所述摄像装置采用天敏D801摄像头；所述温湿度光照传感器采用搜博SM3590B RS485光照度及温湿度一体化传感器。

在本实用新型一实施例中，所述无线通信电路采用NL-226 3G模块。

在本实用新型一实施例中，所述太阳能电池板采用单晶光伏组件；所述太阳能控制器采用Hongersai太阳能充电控制器；所述蓄电池采用SASANTAK 12V 100AH铅蓄电池。

在本实用新型一实施例中，所述检测平台下端面设置有锚索，该锚索与一下沉设置于水底的锚连接。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过前端监测平台的传感器组将各种水环境数据采集并存储到工控机当中，然后工控机通过3G无线路由器将数据传输到后端远程监控系统当中，两个部分合二为一，共同组成一个完整的数据采集及处理装置。此外，该装置结构简单，成本低，可靠性高，实时性强，还可以查询水域历史数据。

2、该装置有GPS定位模块可以记录前端监测平台的实时位置，可以用于监控前端监测平台是否出现位置漂移，同时也可以记录监测水域的地理位置。

3、该装置有USB口摄像头，可以通过网络远程看到监测水域附近的环境并实时存储环境视频影像。

4、该装置的两个部分之间建立了网络通讯，可以方便实时的获取当前水环境的数据，不必每隔一段时间到现场亲自提取数据，减少了工作人员的体力劳动，节约了时间，提高了效率。

5、在每个检测设备底部均设置有可控驱动电机，可以灵活地控制相关设备转动，方便获取连续变化的检测数据，如图像数据、温湿度数据、风向风力数据等；同时，能够使太阳能电池板更加充分的接收太阳光。

附图说明

图1是本实用新型中基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置的结构图。

图2是本实用新型中基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置电路原理图。

【标号说明】：1-工控机，2-检测平台，3-三叶型风速传感器，4-GPS定位装置，5-GPS天线，6-摄像装置，7-温湿度光照传感器，8-3G无线路由器，9-3G无线路由器天线，10-蓄电池，11-太阳能控制器，12-太阳能电池板， 13-USB3.0接口，14-RS232转USB串口线，15-RS485串口线接口，16-RS485串口线，17-网络线，18-LAN网络接口，19-USB2.0接口，20-第一支撑架，21-第二支撑架，22-第三支撑架，23-第四支撑架，24-第五支撑架，25-第一驱动电机，26-第一连接件，27-第二驱动电机，28-第二连接件，29-第三驱动电机，30-第三连接件，31-第四驱动电机，32-第四连接件，33-第五驱动电机，34-第五连接件，35-IO口。

具体实施方式

下面结合附图以及现有软件，对本实用新型的技术方案进行具体说明。在该说明过程中所涉及的现有软件并不是本实用新型所保护的客体，本实用新型仅保护该装置的结构以及连接关系。

本实用新型提供一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，包括：一设置于待检测水环境处水面上的检测平台2以及一设置于所述检测平台上端面的工控机1、设置于所述工控机一侧的第一支撑架20、设置于所述第一支撑架上且与所述工控机相连的三叶型风速传感器3、设置于所述工控机一侧的第二支撑架21、设置于所述第二支撑架上且与所述工控机相连的GPS定位装置4、设置于所述工控机一侧的第三支撑架22、设置于所述第三支撑架上且与所述工控机相连的摄像装置6、设置于所述工控机另一侧的第四支撑架23、设置于所述第四支撑架上且与所述工控机相连的温湿度光照传感器7、设置于所述工控机另一侧的第五支撑架以及设置于所述第五支撑架上的太阳能电池板12；所述太阳能电池板经一太阳能控制器11与一蓄电池10相连；所述太阳能控制器与所述工控机相连；还包括一与所述工控机相连的无线通信电路，所述工控机经该无线通信电路与一远程监控集中控制器匹配。采用该种设置方法一是为了固定各种设备，二是提高各种设备的工作效率，使采集得到的数据更加有效准确。

进一步的，在本实施例中，所述第一支撑架顶端设置有第一驱动电机25，所述第一驱动电机的底端与所述第一支撑架固定连接，所述第一驱动电机的输出轴与一第一连接件26固定相连，所述三叶型风速传感器固定设置于所述第一连接件上；所述第二支撑架顶端设置有第二驱动电机27，所述第二驱动电机的底端与所述第二支撑架固定连接，所述第二驱动电机的输出轴与一第二连接件28固定相连，所述GPS定位装置固定设置于所述第二连接件上；所述第三支撑架顶端设置有第三驱动电机29，所述第三驱动电机的底端与所述第三支撑架固定连接，所述第三驱动电机的输出轴与一第三连接件30固定相连，所述摄像装置固定设置于所述第三连接件上；所述第四支撑架顶端设置有第四驱动电机31，所述第四驱动电机的底端与所述第四支撑架固定连接，所述第四驱动电机的输出轴与一第四连接件32固定相连，所述温湿度光照传感器固定设置于所述第四连接件上；所述第五支撑架顶端设置有第五驱动电机33，所述第五驱动电机的底端与所述第五支撑架固定连接，所述第五驱动电机的输出轴与一第五连接件固定相连，所述太阳能电池板固定设置于所述第五连接件34上；所述第一驱动电机至所述第五驱动电机分别对应经驱动电路连接至所述工控机，较佳地，分别连接至设置于工控机另一侧的IO口35；所述驱动电路还与所述蓄电池相连。驱动电路采用MOS开关管。在本实施例中，第一连接件至第五连接件为支撑板或支撑座。较佳地，可通过远程监控集中控制器设置各个驱动电机的驱动参数，并下发至工控机，控制各个驱动电机输出轴带动对应的装置转动。如对于太阳能电池板，可设置时间阈值旋转参数，控制太阳能电池板旋转，使得能够最大效率的接收太阳光。如对于三叶型风速传感器，可通过驱动电机调整检测方向，以方便获取各个方向的风速参数。

较佳地，在本实施例中，各个装置之间的连接线可沿着支撑架以及检测平台上端面走线。

进一步的，在本实施例中，所述工控机一侧设置有复数个USB3.0接口13以及复数个USB2.0接口19；所述三叶型风速传感器以及所述GPS定位装置经RS232转USB串口线14连接至所述工控机的USB3.0接口，三叶型风速传感器和GPS定位装置将采集和接收到的数据通过串口传输到工控机中存储并进行预处理。所述摄像装置经USB串口线连接至所述工控机的USB3.0接口，视频图像不断的通过USB线传输到并存储到工控机当中。所述工控机另一侧设置有复数个RS485串口线接口15以及复数个LAN网络接口18；所述温湿度光照传感器经RS485串口线16连接至所述工控机的RS485串口线接口，将采集到的数据通过串口传输到工控机中存储并预处理；所述无线通信电路经网络线17连接至所述工控机的LAN网络接口，为工控机提供网络，使得工控机与后端远程监控集中控制器建立连接，并将前端各种设备采集和接收到的数据传输到后台进行处理存储并显示。

进一步的，在本实施例中，所述工控机采用HT860。工控机的型号是占美i7-4500U无风扇迷你电脑台式兼容组装机小主机HTPC整机HT860，其工作电压为DC 12V。工控机是整个前端监测平台的核心设备，其他各种传感器与电子器件通过各种接口与工控机相连，共同组成前端的监测平台。

进一步的，在本实施例中，所述三叶型风速传感器采用YGC-FS风速传感器；YGC-FS风速传感器，采用传统的三风杯风速传感器结构。三叶型风速传感器采用标准的Modbus通信协议（RS232串口通信），并通过RS232转USB串口线与工控机相连，其工作电压为DC 12V，其测量范围是0-70m/s。串口格式是数据位8位，停止位1位，无校验位，波特率9600bps，发送16进制的AA BB 03 0F 00可以返回当前传感器测得的实际风速值。

所述GPS定位装置采用DF-1007 GPRS GPS DTU无线数据传输终端串口转GPS，较佳地，可将其天线9设置于第二连接件顶部；工业级 DF-1007 GPRS GPS DTU无线数据传输终端串口转GPS。其工作电压范围为DC 5-30V。采用标准的Modbus通信协议(RS232串口通信)，通过RS232转USB串口线与工控机相连，通信的参数是波特率9600bps，数据位为8位，开始位1位，停止位1位，无奇偶校验，输出的是NMEA-0183协议规定的标准数据，然后将这些标准数据按照协议解析成用户可以直观识别的数据。

所述摄像装置采用天敏D801摄像头；天敏D801 高清晰免驱电脑摄像头内置智能降噪带麦克风话筒，采用5V USB接口供电，可直接由工控机的USB接口供电。该摄像头是直接通过USB口与工控机相连，然后通过程序可以直接把摄像头拍到的视频保存在工控机中并传送到后端监控系统当中。

所述温湿度传感器采用搜博SM3590B RS485光照度及温湿度一体化传感器。搜博SM3590B RS485光照度及温湿度一体化传感器，其工作电压为 DC 12V。SM3590B光照度传感器为RS485总线式光照度及温湿度一体式传感器，采用RS485接口，标准MODBUS-RTU协议，可实现多点同时监测，组网并远传。其中光照度测量范围是0-65535 Lux，温度测量范围是-40℃- +123.8℃，湿度测量范围是0-100RH。波特率是9600 。传感器通过RS485串口线与工控机的接口相连，并将数据传送到工控机当中，然后后续通过程序将数据按照标准协议解析成常见的数据类型。

进一步的，在本实施例中，所述无线通信电路采用3G无线路由器8，9为其天线，较佳地，采用NL-226 3G模块。该模块采用高性能的工业级ARM9通信处理器，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，工作性能稳定，抗干扰能力强。其工作电压为DC 9-12V。将电话卡插上路由器的SIM卡槽，配置好参数后，通过网线连接路由器的ETH端口和工控机的网口，即可给工控机提供网络使之与后端远程监控系统建立连接并传输数据。

进一步的，在本实施例中，所述太阳能电池板采用单晶光伏组件，较佳地，采用2块单晶光伏组件，单块太阳能板的最大发电功率为70W，输出电压约为16V，两个太阳能板采用并联方式连接到太阳能控制器。所述太阳能控制器采用Hongersai太阳能充电控制器，可自动识别铅蓄电池的电压12V/24V，最大电流过载达30A。大屏幕LCD显示，充放电参数可调，带断电记忆功能。太阳能控制器有+/- 3组端口，分别连接太阳能板、铅蓄电池组和负载。所述蓄电池采用SASANTAK 12V 100AH铅蓄电池，采用2个SASANTAK 12V 100AH免维护铅蓄电池并联，其正负极通过导线连接太阳能控制器。较佳地，太阳能控制器的输出端分别与三叶型风速传感器、GPS定位装置、温湿度光照传感器和3G无线路由器相连并为这些设备提供电源，以保证这些设备的正常运行。

在本实施例中，远程监控集中控制器作为后端远程监控系统，检测平台上搭载的以工控机为中心的系统作为前端检测平台。后端远程监控系统是一台带数据存储与显示软件的计算机并，需要连接网络。该部分中，通过数据库实现数据存储功能，用来存储从前端监测平台传过来的各种数据以及经过处理程序处理之后的标准数据；处理程序则是对前端传过来的已经进行过预处理的数量进行深度处理，使这些数据变成用户能够识别的标准数据；显示界面则是在显示器中将这些解析完的标准数据通过不同的方式展示在用户面前。

前端监测平台的工控机在接收到各种设备传输来的数据之后，会将数据进行初步分类，然后通过网络将数据按照不同类型以一定的时间间隔传输到后端远程监控系统当中，后端远程监控系统会先将收到的数据存储到数据库中，然后再根据不同的数据类型启用不同的数据解析程序将接收的数据解析成标准的数据格式，并将解析后的数据也存储到数据库中，然后计算机中的显示软件会定时的从数据库中读取最新的标准数据并显示在显示器上面，将实时的数据展示在用户面前，以此来完成一个完整的数据采集及处理过程。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，包括：一设置于待检测水环境处水面上的检测平台以及一设置于所述检测平台上端面的工控机、设置于所述工控机一侧的第一支撑架、设置于所述第一支撑架上且与所述工控机相连的三叶型风速传感器、设置于所述工控机一侧的第二支撑架、设置于所述第二支撑架上且与所述工控机相连的GPS定位装置、设置于所述工控机一侧的第三支撑架、设置于所述第三支撑架上且与所述工控机相连的摄像装置、设置于所述工控机另一侧的第四支撑架、设置于所述第四支撑架上且与所述工控机相连的温湿度光照传感器、设置于所述工控机另一侧的第五支撑架以及设置于所述第五支撑架上的太阳能电池板；所述太阳能电池板经一太阳能控制器与一蓄电池相连；所述太阳能控制器与所述工控机相连；还包括一与所述工控机相连的无线通信电路，所述工控机经该无线通信电路与一远程监控集中控制器匹配。

2.根据权利要求1所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述第一支撑架顶端设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机的底端与所述第一支撑架固定连接，所述第一驱动电机的输出轴与一第一连接件固定相连，所述三叶型风速传感器固定设置于所述第一连接件上；所述第二支撑架顶端设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的底端与所述第二支撑架固定连接，所述第二驱动电机的输出轴与一第二连接件固定相连，所述GPS定位装置固定设置于所述第二连接件上；所述第三支撑架顶端设置有第三驱动电机，所述第三驱动电机的底端与所述第三支撑架固定连接，所述第三驱动电机的输出轴与一第三连接件固定相连，所述摄像装置固定设置于所述第三连接件上；所述第四支撑架顶端设置有第四驱动电机，所述第四驱动电机的底端与所述第四支撑架固定连接，所述第四驱动电机的输出轴与一第四连接件固定相连，所述温湿度光照传感器固定设置于所述第四连接件上；所述第五支撑架顶端设置有第五驱动电机，所述第五驱动电机的底端与所述第五支撑架固定连接，所述第五驱动电机的输出轴与一第五连接件固定相连，所述太阳能电池板固定设置于所述第五连接件上；所述第一驱动电机至所述第五驱动电机分别对应经驱动电路连接至所述工控机；所述驱动电路还与所述蓄电池相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述工控机一侧设置有复数个USB3.0接口以及复数个USB2.0接口；所述三叶型风速传感器以及所述GPS定位装置经RS232转USB串口线连接至所述工控机的USB3.0接口；所述摄像装置经USB串口线连接至所述工控机的USB3.0接口；所述工控机另一侧设置有复数个RS485串口线接口以及复数个LAN网络接口；所述温湿度光照传感器经RS485串口线连接至所述工控机的RS485串口线接口；所述无线通信电路经网络线连接至所述工控机的LAN网络接口。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述工控机采用HT860。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述三叶型风速传感器采用YGC-FS风速传感器；所述GPS定位装置采用DF-1007 GPRS GPS DTU无线数据传输终端串口转GPS；所述摄像装置采用天敏D801摄像头；所述温湿度光照传感器采用搜博SM3590B RS485光照度及温湿度一体化传感器。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述无线通信电路采用NL-226 3G模块。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述太阳能电池板采用单晶光伏组件；所述太阳能控制器采用Hongersai太阳能充电控制器；所述蓄电池采用SASANTAK 12V 100AH铅蓄电池。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于C/S模式的远程水环境数据采集及处理装置，其特征在于，所述检测平台下端面设置有锚索，该锚索与一下沉设置于水底的锚连接。