CN214333878U - 一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水域环境监测技术领域，目的是提供一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，包括有浮标体以及设置于浮标体上的数据采集装置；水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置分别与无线通讯数据发送装置连接；无线通讯数据发送装置与设置于远端岸上的中央控制器上的无线通讯数据接收装置通讯连接；中央控制器还连接有WIFI无线通讯装置，所述WIFI无线通讯装置用于连接中央控制器与水利监测中心；通过此种设计达到对水域的水质进行监测以及对水域环境的气象信息进行采集的目的，为周边渔民以及渔船提供更加精准的气象信息，以及方便快速锁定外来污染源的位置。

Description

一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标

技术领域

本实用新型涉及水利环境监测技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标。

背景技术

水域水质监测对于及早发现水域污染并进行及时的处理和保护都有着重要的意义。现有水域环境监测方式主要有现场人工采样、专用监测船或浮标原位监测的方式。

该方案选用浮标原位监测的方式，但是常规的浮标监测仅仅用于对水质监测常规五参数进行监测，当在大范围的水域中时，浮标数量较多，当某一浮标监测到水质被外来污染源污染时，工作人员不能精准定位，导致污染扩大；同时对于水域环境来说，气象变化迅速，而这些气象数据对于周边的渔民和游船来说十分重要，所以现实对水域气象的监测也是十分有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，能够实现对各个浮标的精准定位，当发生外来污染源时，快速定位污染源的位置，同时实现对气象的监测，帮助周边渔民以及游船更好的了解天气状况。

通过以下技术方案来实现的：

一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，包括有浮标体以及设置于浮标体上的数据采集装置；

所述数据采集装置包括水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置、无线通讯数据发送装置；

所述水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置分别与无线通讯数据发送装置连接；

所述无线通讯数据发送装置与设置于远端岸上的中央控制器上的无线通讯数据接收装置通讯连接；

所述中央控制器还连接有WIFI无线通讯装置，所述WIFI无线通讯装置用于连接中央控制器与水利监测中心。

进一步的，所述水质监测模块包括溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器，所述溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器分别与无线通讯数据发送装置连接。

进一步的，所述气象监测模块包括风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器，所述风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器分别与无线通讯数据发送装置连接。

进一步的，所述中央控制器还连接有供电切换模块，浮标体上还设置有供电模块，所述供电模块包括风光供电模块以及锂电池组，所述风光供电模块包括风力发电机、太阳能电池板、蓄电池，风力发电机以及太阳能电池板分别与蓄电池连接，供电切换模块与锂电池组以及蓄电池通讯连接，蓄电池以及锂电池组用于为数据采集装置供电。

进一步的，所述中央控制器还连接有数据存储装置。

进一步的，所述浮标体上还设置有防水摄像头，所述摄像头采用蓄电池以及锂电池组供电。

进一步的，所述中央控制器还连接有实时时钟模块。

进一步的，所述中央控制器采用STM32F407处理芯片。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过水质监测模块的设计，可以监测出水质监测常规五常数，方便水利监测人员了解水质。

(2)本实用新型通过在每个浮标上设置GPS定位装置的设计，可以避免精准定位每一个浮标的位置，当发生外来污染源时，可以快速锁定该污染源的位置。

(3)本实用新型通过气象监测模块的设计，可以对气象进行实时监测，为渔民和游船提供更好的出行信息。

(4)本实用新型通过蓄电池以及锂电池组的设计，可以保证浮标上的电子元件持续运行。

附图说明

图1为本使用新型的水质以及气象监测的系统图。

图2为本实用新型的水质监测模块与无线通讯数据发送装置的详细连接系统图。

图3为本实用新型的气象监测模块与无线通讯数据发送装置的详细连接系统图。

图4为本实用新型的中央控制器与供电模块的系统连接图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～4，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，包括有浮标体以及设置于浮标体上的数据采集装置；

所述数据采集装置包括水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置、无线通讯数据发送装置；

所述水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置分别与无线通讯数据发送装置连接；

所述无线通讯数据发送装置与设置于远端岸上的中央控制器上的无线通讯数据接收装置通讯连接；

所述中央控制器还连接有WIFI无线通讯装置，所述WIFI无线通讯装置用于连接中央控制器与水利监测中心。

本方案的工作原理简述：

在本实用新型中，浮标上的水质监测模块包括溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器，分别对水质监测的常规五常数：溶解氧、酸碱度、浊度、电导率以及水温信息进行采集，浮标上的气象监测模块包括风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器，分别对水域环境的风速风向、降雨量以及水域水位信息进行采集，水质监测模块以及气象监测模块将采集到的数据通过无线通讯数据发送装置发送给与中央控制器连接的无线通讯数据接收装置，中央控制器接收到数据后，根据预设的标准水质监测五常数数据进行处理分析，当水质检测不符合标准水质数据时，中央控制器根据实时时钟模块的实时时间，将实时水质信息以及接受到该数据的时间通过WIFI无线通讯装置发送给水利监测中心，而气象信息则根据预设的时间间隔，每间隔一定时间发送给水利监测中心，水利监测中心则将气象信息实时播报给该地点周边所有用户的手机上；在正常情况下，水域中的所有浮标的数据应该一致，如果发生外来污染源污染水质的情况，那么以污染源为中心，水质逐渐变差，那么当有一个浮标信息水质检测不合格时，而其他浮标水质检测合格时，中央控制器将该浮标上GPS定位装置的地址信息和水质检测数据一并发送给水利监测中心，方便相关人员快速寻找到污染源的位置；浮标上的电子元件正常情况下通过蓄电池供电，蓄电池则通过小型风力发电机以及太阳能电池板为蓄电池供电，蓄电池的电量应该保持相对稳定，蓄电池中设置有电量检测装置，并将检测结果通过无线通讯数据发送装置发送给中央控制器，中央控制器接收到数据后，根据预设的最低电量阈值进行处理分析，当实时电量低于预设的最低电量阈值时，表明小型风力发电机或者太阳能电池板出现了故障，中央控制器通过供电切换模块将蓄电池供电远程切换为锂电池组供电，保证系统的持续运行。

进一步的，所述水质监测模块包括溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器，所述溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器分别与无线通讯数据发送装置连接，通过此种设计，可以实现对水质监测五常数的采集，方便对水质进行处理分析。

进一步的，所述气象监测模块包括风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器，所述风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器分别与无线通讯数据发送装置连接，通过对气象的实时监测，为周边渔民以及游船提供更好的出行信息。

进一步的，所述中央控制器还连接有供电切换模块，浮标体上还设置有供电模块，所述供电模块包括风光供电模块以及锂电池组，所述风光供电模块包括风力发电机、太阳能电池板、蓄电池，风力发电机以及太阳能电池板分别与蓄电池连接，供电切换模块与锂电池组以及蓄电池通讯连接，蓄电池以及锂电池组用于为数据采集装置供电，通过此种设计实现浮标上的电子元件持续运行的目的，同时有效利用自然资源，环保无污染。

进一步的，所述中央控制器还连接有数据存储装置，将采集到的全部水质以及气象信息保存在数据存储装置中，防止数据的丢失。

进一步的，所述浮标体上还设置有防水摄像头，所述摄像头采用蓄电池以及锂电池组供电，摄像头可以方便相关人员对水域周边的情形进行查看，更好的了解水域的状况。

进一步的，所述中央控制器还连接有实时时钟模块，通过实时时钟模块可以对气象数据定时发送给水利监测中心。

进一步的，所述中央控制器采用STM32F407处理芯片，该系列微控制器缩短了采用8位和16位微控制器的设备与采用32位微控制器的设备之间的性能差距，能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。

值得注意的是：本方案中的水位传感器、风速风向传感器、降雨量传感器、溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器、无线通讯装置、供电切换模块、中央控制器、实时时钟模块、GPS定位装置、电量检测装置、风力发电机、太阳能电池板、蓄电池、锂电池组等均为现有技术中的常用电路或实物，本方案的创新不在于单个的电路上，而是数个模块以及电路的配合使用达到对水域的水质进行监测以及对水域环境的气象信息进行采集的目的，为周边渔民以及渔船提供更加精准的气象信息，以及方便快速锁定外来污染源的位置。

Claims (8)

1.一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，包括有浮标体以及设置于浮标体上的数据采集装置；

所述数据采集装置包括水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置、无线通讯数据发送装置；

所述水质监测模块、气象监测模块、GPS定位装置分别与无线通讯数据发送装置连接；

所述无线通讯数据发送装置与设置于远端岸上的中央控制器上的无线通讯数据接收装置通讯连接；

所述中央控制器还连接有WIFI无线通讯装置，所述WIFI无线通讯装置用于连接中央控制器与水利监测中心。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述水质监测模块包括溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器，所述溶解氧传感器、PH传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器分别与无线通讯数据发送装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述气象监测模块包括风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器，所述风速风向传感器、降雨量传感器、水位传感器分别与无线通讯数据发送装置连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述中央控制器还连接有供电切换模块，浮标体上还设置有供电模块，所述供电模块包括风光供电模块以及锂电池组，所述风光供电模块包括风力发电机、太阳能电池板、蓄电池，风力发电机以及太阳能电池板分别与蓄电池连接，供电切换模块与锂电池组以及蓄电池通讯连接，蓄电池以及锂电池组用于为数据采集装置供电。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述中央控制器还连接有数据存储装置。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述浮标体上还设置有防水摄像头，所述摄像头采用蓄电池以及锂电池组供电。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述中央控制器还连接有实时时钟模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的流域环境监测用浮标，其特征在于，所述中央控制器采用STM32F407处理芯片。

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