CN209460247U - 一种基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无人船‑浮标协同组网的湖泊水质监测系统，包括多个协调组网载体、公网IP服务器和数据监控上位机；所述协调组网载体分布在湖泊上，包括多个静载体和至少一个动载体，所述静载体包括主控芯片、数据采集传感器、Zigbee模块和载体电源，主控芯片读取数据采集传感器所测数据传输至Zigbee模块，所述动载体在静载体的基础上还包括移动装置。优点是：首先，可以应用与湖泊、河道等中小型水域的监测，对某片水域进行实时监测，寻找污染源，发出警报，实时治理，成本相对较低，便于携带，易于操作，能提高环境监测效率，其次，增设对比功能，将动载体测得的数据与静载体采集的数据进行对比，保证采集数据的正确率。
Description
技术领域
本实用新型涉及海洋通信技术和无线传感器领域，尤其涉及一种基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统。
背景技术
随着经济的发展，人类旅游业的开发，湖泊水质污染严重，对湖泊水质进行监测和治理已经迫在眉睫。传统的人工监测费时又费力，浮标等新型水质监测装置又过于单一，不能全面采集信息。
专利号为201420286722.3的专利公开了一种基于Zigbee和3G技术的河流环境监测系统，包括复数个河流环境监测节点、至少一个近水端的网络基站、至少一个手机用户以及远端的互联网监测管理中心。通过信息采集传感器采集数据，将数据通过Zigbee形成的自组网，实时可靠的讲数据传给近水处的网络基站，并通过3G技术将信息传给远程控制端。该方法取代了原有的人工采集监测方式，但仅在湖泊两岸放置多个采集节点，不能全面监控整个湖泊的水质情况，太过于片面，而且Zigbee是短距离传输，传输距离有限、数据传输会有影响。
专利号为201721249223.7的专利公开了一种用于河道水质监测的无人船，集水质在线监测、水体采样、水域环境视频取证等功能与一体，极大地提高了河道水环境污染监测的自动化水平。该设计是一个结构设计，其思想解决了原有的人工采集和有人驾驶的费时费力的问题，但单个的无人船在工作的时候还是比较费时，效率不高。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统。
技术方案：本实用新型的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，包括多个协调组网载体、公网IP服务器和数据监控上位机；所述协调组网载体分布在湖泊上，包括多个静载体和至少一个动载体，所述静载体包括主控芯片、数据采集传感器、Zigbee模块和载体电源，主控芯片读取数据采集传感器所测数据传输至Zigbee模块，所述动载体在静载体的基础上还包括移动装置，所述协调组网载体中任选一载体为协调器，其余载体为终端节点，各终端节点所采集的数据通过Zigbee模块传输至协调器，协调器通过4G模块将数据传输至公网IP服务器，数据监控上位机通过访问公网IP服务器得到数据。
利用Zigbee模块的自组网功能，将动载体和静载体上的数据包括pH值、溶解氧、温盐、电导率、叶绿素A、蓝绿藻等发送给协调器，将协调器上的数据通过4G模块发送到公网上，上位机监控端通过访问公网得到监测的水质数据；当监测到的数据超过设定的阈值或当动静载体所测同一位置水质数据出入过大就会发出警报，通知相关人员当前存在的问题。
其中，所述静载体为浮标，所述动载体为无人船。
进一步的，所述无人船上设有自主巡航装置，包括：GPS模块、地磁传感器、超声波测距单元和红外测距单元。通过设定路线，让无人船在指定的区域内自主监测水质，当无人船行驶至浮标附近时，可以将监测得到的数据和浮标监测到的数据进行对比，看是否采集有误。
进一步的，所述主控芯片为STM32F103VET6芯片。
进一步的，所述静载体在湖泊岸周边间隔均匀布设，所述动载体在静载体所围成的水域中移动，自主采集水质数据。选取其中一个静载体作为协调器，其他载体均为终端节点。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：首先，可以应用与湖泊、河道等中小型水域的监测，对某片水域进行实时监测，寻找污染源，发出警报，实时治理，成本相对较低，便于携带，易于操作，能提高环境监测效率，其次，增设对比功能，将无人船测得的数据与浮标采集的数据进行对比，保证采集数据的正确率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的无人船模块组合示意图；
图3为本实用新型的浮标模块组合示意图；
图4为本实用新型的协调器浮标模块组合示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1所示的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，包括多个协调组网载体1、公网IP服务器2和数据监控上位机3；选取一小块湖泊，所述协调组网载体1分布在湖泊上，包括6个静载体101和2个动载体102，所述静载体101在湖泊岸周边间隔均匀布设，动载体102在静载体101所围成的水域中自主移动。
如图2、图3和图4所示，所述静载体101包括主控芯片、数据采集传感器、Zigbee模块和载体电源，主控芯片采用STM32F103VET6芯片，静载体和动载体在Zigbee模块的作用下协调组网，主控芯片读取数据采集传感器所测数据传输至Zigbee模块，所述动载体102在静载体101的基础上还包括移动装置，所述静载体101选用浮标，所述动载体102选用无人船，无人船上设有自主巡航装置，包括：GPS模块、地磁传感器、超声波测距单元和红外测距单元。通过设定路线即可让无人船在指定的区域内自主监测水质，所述协调组网载体1中任选静载体为协调器，装备协调器模块，其余载体为终端节点，各终端节点所采集的数据通过Zigbee模块传输至协调器，协调器通过4G模块将数据传输至公网IP服务器2，数据监控上位机3通过访问公网IP服务器2得到数据。
数据采集传感器包括了pH传感器、氨氮、溶解氧、浊度、盐度和水温传感器等，协调组网载体1所测水质数据包括pH值、溶解氧、温盐、电导率、叶绿素A、蓝绿藻等。
当监测到的数据超过设定的阈值就会发出警报，通知相关人员当前存在的问题。无人船有自主巡航功能，当无人船行驶到浮标附近时，可以将监测得到的数据和浮标监测到的数据进行对比，看是否采集有误，无人船的自主巡航功能弥补了浮标监测的弊端，更能全面的监控整个水域。该方案即避免了原有人工采集水质的弊端，又能全面实时的监测到水质状况，在水质治理与保护中有重要意义。
Claims (7)
1.一种基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：包括多个协调组网载体(1)、公网IP服务器(2)和数据监控上位机(3)；所述协调组网载体(1)分布在湖泊上，包括多个静载体(101)和至少一个动载体(102)，所述静载体(101)包括主控芯片、数据采集传感器、Zigbee模块和载体电源，主控芯片读取数据采集传感器所测数据传输至Zigbee模块，所述动载体(102)在静载体(101)的基础上还包括移动装置，所述协调组网载体(1)中任选一载体为协调器，其余载体为终端节点，各终端节点所采集的数据通过Zigbee模块传输至协调器，协调器通过4G模块将数据传输至公网IP服务器(2)，数据监控上位机(3)通过访问公网IP服务器(2)得到数据。
2.根据权利要求1所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述静载体(101)为浮标，所述动载体(102)为无人船。
3.根据权利要求2所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述无人船上设有自主巡航装置，包括：GPS模块、地磁传感器、超声波测距单元和红外测距单元。
4.根据权利要求1所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述主控芯片为STM32F103VET6芯片。
5.根据权利要求1所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述静载体(101)在湖泊岸周边间隔均匀布设。
6.根据权利要求5所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述动载体(102)在静载体(101)所围成的水域中移动，自主采集水质数据。
7.根据权利要求6所述的基于无人船-浮标协同组网的湖泊水质监测系统，其特征在于：所述协调器为任一静载体(101)。
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