CN208257859U - 一种河道实时远程监测系统 - Google Patents

Abstract

一种河道实时远程监测系统，属于水利的信息化技术领域，该系统包括云计算监控平台、手机监控终端、控制系统模块、图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制节点、以及多个传感器模块，所述云计算平台通过无线方式分别连接控制系统模块和手机监控终端，所述控制系统模块连接图像监控单元、多个汇聚节点和多个自动化控制节点，所述汇聚节点连接多个传感器模块，手机监控终端由河道管理人员携带，可以随时向云计算平台发送查询和操作指令，可获取河道内实时图像和各传感器模块采集的相关数据，并根据获取的信息进行人工干预操作。

Description

一种河道实时远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及水利信息化领域，尤其涉及一种河道实时远程监测系统。

背景技术

所谓“智慧水利”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术，实现水利可视化远程采集、远程控制、灾变预警等智能管理。智慧水利是水利管控的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在水利现场的各种传感节点 和无线通信网络实现水利环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析，为水利提供精准化、可视化管理、智能化决策。

近年来，随着电子技术、信息技术的蓬勃发展与广泛应用，水利技术也在向自动化、信息化方向发展。各种监控技术已经在环境、水利河道、污水排放等领域得到了广泛的应用。无线传感器网络集传感器技术、微机电系统技术、嵌入式计算技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，因其广阔的应用前景而成为业界备受关注的、多学科高度交叉的热点研究领域。国外很早便将无线传感器技术引入到水利管理中。

目前，我国河流污染问题已经处于一个相当严重的局面，2017年中国环境质量公报公布数据显示，七大水系水质总体为中度污染，湖泊富营养化问题突出，工业较发达城镇河段污染突出，城市河段中78%的河段不适合作饮用水源，对工农业生产和人民生活造成危害。污染物来源主要包括三个方面，分别为工业污染、生活污染和农业污染。因此现在河道污染物的治理和监测变得更加重要和紧急，有效的监测手段可以帮助治理人员对症下药，有目的进行治理，同时也可以防止企业偷排和超量排放等问题。

发明内容

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本实用新型的实施方式，提出一种河道实时远程监测系统，所述系统包括云计算监控平台、手机监控终端、控制系统模块、图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制节点、以及多个传感器模块，所述云计算平台通过无线方式分别连接控制系统模块和手机监控终端，所述控制系统模块连接图像监控单元、多个汇聚节点和多个自动化控制节点，所述汇聚节点连接多个传感器模块。

根据本实用新型的实施方式，所述传感器模块用于采集周围数据信息，所述传感器模块包括：氨氮传感器、溶解氧传感器、ORP传感器、浊度传感器、GPRS传感器；所述氨氮传感器获取河道内的氨氮参数，所述溶解氧传感器获取河道内的溶解氧参数，所述ORP传感器获取河道内的ORP参数，所述浊度传感器获取河道内的浊度参数，所述GPRS传感器用于获取河道的监测位置参数 。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块分别接收来自多个汇聚节点的采集数据和来自图像监控单元的实时图像信息，并且对所述采集数据和实时图像信息进行预处理后发送至云计算平台；以及接收来自云计算平台的自动化操作指令并发送至自动化控制节点。

根据本实用新型的实施方式，所述云计算平台接收控制系统模块发送的采集数据 和图像信息，进行存储和解析，并根据解析结果生成自动化操作指令。

根据本实用新型的实施方式，所述云计算平台包括远程无线通信模块、数据记录单元、大数据联合处理模块以及辅助处理单元，所述远程无线通信模块连接数据记录单元，所述数据记录单元依次连接大数据联合处理模块和辅助处理单元，所述大数据联合处 理单元和辅助处理单元还连接远程无线通信模块。

根据本实用新型的实施方式 ，所述大数据联合处理模块对接收到的数据进行协议解析、异常值判断，并根据判断结果生成对应的自动化操作指令或报警信息，然后将操作指令发送至自动化控制模块，将报警信息发送至手机监控终端。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块包括远程接入单元、网络拓扑建立单元、管理指令解析单元和用于供电的电源模块；其中：所述远程接入单元，用于管理远程接入，实现河道数据信息、图像信息的收集与传输，以及云计算平台指令的接收；

所述网络拓扑建立单元，根据云计算平台的节点部署动态调整单元的部署调整指令，采用Zigbee技术建立并管理水道信息无线采集网络；以及所述管理指令解析单元，对云计算平台发送的指令进行解析，并将解析后的指令转发至图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制模块。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块还包括节能控制单元，用以通过休眠的方式实现系统的节能控制。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块还包括数据预处理单元，用于对从多种传感器模块接收的多种格式的数据进行预处理。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块还包括图像预处理单元，用于对从图像监控单元获取的图像数据进行预处理。

本实用新型的优点在于：提出一种河道实时远程监测系统，包括云计算平台、手机监控终端、控制系统模块、图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制模块、以及多个传感器模块，所述云计算平台具备多种参数联合处理功能，提高了智能调控的速度和精度；另外，由于控制系统模块的设置，不仅实现了传统的数据转发功能，而且对接收的数 据可以进行预处理，降低了后续数据分析的复杂度和延迟，以及大大降低了整个传感网络能源消耗。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出实施方式的目的 ，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本实用新型实施方式的智慧水利监控管理系统结构示意图；

附图2示出了根据本实用新型实施方式的云计算平台结构示意图；

附图3示出了根据本实用新型实施方式的控制系统模块结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所作出的结构、方法或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

根据本实用新型的实施方式，提出一种河道实时远程监测系统，如附图1所示，所述系统包括云计算平台、手机监控终端、控制系统模块、图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制模块、以及多个传感器模块，所述云计算平台通过无线方式分别连接前置接入单元和手机监控终端，所述控制系统模块连接图像监控单元、多个汇聚节点和多个自动化控制模块，所述汇聚节点连接多个传感器模块。

所述传感器模块用于采集周围数据信息，所述传感器模块包括：氨氮传感器、溶解氧传感器、ORP传感器、浊度传感器、GPRS传感器；所述氨氮传感器获取河道内的氨氮参数，所述溶解氧传感器 获取河道内的溶解氧参数，所述ORP传感器获取河道内的ORP参数，所述浊度传感器获 取河道内的浊度参数，所述GPRS传感器用于获取河道的监测位置参数；上述传感器均为多个，分别设置于河道的多个位置；

所述汇聚节点为多个，分别设置于河道的不同位置，每个位置范围内，一个汇聚节点对应多个传感器模块，所述汇聚节点接收来自多个传感器的采集数据，并且接收前置接入单元发送的数据采集指令；

所述图像监控单元用于获取河道内不同区域的实时图像信息；

所述控制系统模块分别接收来自多个汇聚节点的采集数据和来自图像监控单元的实时图像信息，并且对所述采集数据和实时图像信息进行预处理后发送至云计算监控平台；以及接收来自云计算平台的自动化操作指令并发送至自动化控制模块；

所述云计算平台接收控制系统模块发送的采集数据和图像信息，进行存储和解析，并根据解析结果生成自动化操作指令；

所述手机监控终端用于向云计算平台发送查询和控制指令；

所述自动化控制模块根据云计算平台发送的自动化操作指令，控制河道内机械设备执行相应的调节动作。

根据本实用新型的实施方式，如附图2所示，所述云计算平台包括远程无线通信模块、数据记录单元、大数据联合处理模块以及辅助处理单元，所述远程无线通信模块连接数据记录单元，所述数据记录单元依次连接大数据联合处理模块和辅助处理单元，所述大数据联合处理单元和辅助处理单元还连接远程无线通信模块；其中，所述远程无线通信模块通过无线方式连接控制系统模块和手机监控终端，远程接收不同水利河道的控制系统模块发来的数据，并向控制系统模块发送操作指令；以及所述远程无线通信模块还通过无线方式连接手机监控终端，用于接收手机监控终端发送的查询或操作指令。

根据本实用新型的实施方式，所述无线方式是WLAN通信模式。

所述数据记录单元包括云备份存储单元、缓存单元、采集类别单元、节点信息单元、用户鉴权单元；其中：所述云备份存储单元用于存放河道的各传感器模块通过控制系统模块发送至云计算监控平台的所有数据；

所述缓存单元用于存放河道的各传感器模块通过控制系统模块发送至云计算监控平台的最近一次采集数据；

所述采集类别单元用于记录各传感器模块的采集类别以及各种采集类别的数值范围；

所述节点信息单元用于记录河道的各传感器模块的标识信息、位置信息、部署时间；

所述用户鉴权单元用于记录用户登录平台所需的账号和密码信息。

所述大数据联合处理模块对接收到的数据进行协议解析、异常值判断 ，并根据判断结果生成对应的自动化操作指令或报警信息，然后将操作指令发送至自动化控制模块，将报警信息发送至手机监控终端。

所述大数据联合处理模块针对多个传感器参数进行联合分析，具体包括：

建立河道水质各时间段的各参数曲线模型，包括氨氮、溶解氧、ORP、浊度。

根据本实用新型的大数据联合处理模块，可以实现多种传感参数的联合分析和联动调节，提高了智能调控的速度和精度。

所述辅助处理单元包括：节点部署动态调整单元、实时交互单元、硬件管理单元、数据响应单元以及基础信息管理单元；其中：所述节点部署动态调整单元用来部署河道无线传感网络节点，并以电子地图方式显示；

所述实时交互单元用于显示河道无线传感网络采集的各种数据；

所述硬件管理单元用于服务器发送控制命令，对河道的各传感器模块进行启动控制，同时还提供输入接口，对河道的各传感器模块的信息、采集频率进行设置；

所述数据响应单元用于提供云计算平台存储数据的查询、导出和分析；

所述基础信息管理单元用于设置基础参数，包括基本设置、用户信息管理、设备管理。

根据本实用新型的实施方式，如附图3所示，所述控制系统模块包括远程接入单元、网络拓扑建立单元、管理指令解析单元和用于供电的电源模块；其中：所述远程接入单元，用于管理远程接入，实现河道信息、图像信息的收集与传输，以及云计算平台指令的接收；

所述网络拓扑建立单元，根据云计算平台的节点部署动态调整单元的部署调整指令，采用Zigbee技术建立并管理河道信息无线采集网络；以及所述管理指令解析单元，对云计算平台发送的指令进行解析，并将解析后的 指令转发至图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制模块。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块还包括数据预处理单元，用于对从多种传感器模块接收的多种格式的数据进行预处理。

根据本实用新型的实施方式，所述控制系统模块还包括图像预处理单元，用于对从图像监控单元获取的图像数据进行预处理；所述图像预处理单元具体包括：图像分析单元、图像压缩单元、图像存储单元、预设值比较单元。

根据本实用新型的控制系统模块，不仅实现了传统的数据转发功能 ，而且对接收的数据可以进行预处理，降低了后续数据分析的复杂度和延迟，并且由于设置了节能控制单元，大大降低了整个传感网络能源消耗。

根据本实用新型的实施方式，所述自动化控制模块用于根据云计算平台的大数据联合处理模块的分析结果所生成的指令，操作河道内的各机械设备执行相应的操作等等。

根据本实用新型的实施方式，所述手机监控终端由河道管理人员携带，可以随时向云计算平台发送查询和操作指令，例如获取河道内实时图像和各传感器模块采集的相关数据，并根据获取的信息进行人工干预操作。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包括一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术员可以理解的其他实施方式，本实用新型中的各部分可以采用固件、软件、硬件或者是组合的方式来组成。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技术精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种河道实时远程监测系统，其特征在于：系统包括云计算平台、手机监控终端、控制系统模块、图像监控单元、多个汇聚节点、多个自动化控制模块、以及多个传感器模块，所述云计算平台通过无线方式分别连接控制系统模块和手机监控终端，所述控制系统模块连接图像监控单元、多个汇聚节点和多个自动化控制模块，所述汇聚节点连接多个传感器模块。

2.如权利要求1所述的系统，所述传感器模块用于采集周围数据信息，所述传感器模块包括：氨氮传感器、溶解氧传感器、ORP传感器、浊度传感器、GPRS传感器；所述氨氮传感器获取河道内的氨氮参数，所述溶解氧传感器获取河道内的溶解氧参数，所述ORP传感器获取河道内的ORP参数，所述浊度传感器获取河道内的浊度参数，所述GPRS传感器用于获取河道的监测位置参数。

3.如权利要求2所述的系统，所述控制系统模块分别接收来自多个汇聚节点的采集数据和来自图像监控单元的实时图像信息，并且对所述采集数据和实时图像信息进行预处理后发送至云计算平台；以及接收来自云计算平台的自动化操作指令并发送至自动化控制模块。

4.如权利要求3所述的系统，所述云计算平台接收控制系统模块发送的采集数据和图像信息，进行存储和解析，并根据解析结果生成自动化操作指令。

5.如权利要求4所述的系统，所述控制系统模块还包括节能控制单元，通过休眠的方式实现系统的节能控制。

6.如权利要求5所述的系统，所述控制系统模块还包括数据预处理单元，对从多种传感器模块接收的多种格式的数据进行预处理。

7.如权利要求6所述的系统，所述控制系统模块还包括图像预处理单元，对从图像获取单元获取的图像数据进行预处理。