CN214372638U - 一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，包括移动监测设备、充电平台；所述移动监测设备包括主控器、第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器、动力系统、数据采集器；所述数据采集器包括图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，所述充电平台包括供电装置、蓄电池、无线充电发射装置、充电控制器、第二GPS定位器。本实用新型实现了移动监测设备的智能充电，避免电量不足，导致监测数据异常，有利于提高检测效率与正确性，实现了图像数据、气象数据、水质数据、土壤数据的采集，监测范围广，监测类型全面，且能方便、快捷、实时获取所需监测数据。

Description

一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境检测技术领域，尤其涉及一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统。

背景技术

矿产资源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，我国的矿产资源较丰富。然而，长期大规模的矿产资源开发活动在保障国民经济发展需要和创造巨大经济效益的同时，引发的矿山地质环境问题也十分突出，大气、水、土的污染，采空区的地面塌陷，山体开裂、崩塌、滑坡、泥石流，侵占和破坏土地、水土流失、土地沙化、岩溶塌陷、矿震、尾矿库溃坝、水均衡遭受破坏、海水入侵等矿山地质环境问题不仅给国民经济带来巨大损失，同时，也威胁着国民生活安全。因此，矿山地质环境监测与修复问题一直受到国际、国内社会的广泛关注和重视，也是环境地学研究领域内的一个热点问题。

现已授权的实用新型，专利号为CN201822131581.9，专利名称为一种矿山地质环境监测系统。所述系统包括：移动监测设备和地面终端设备；移动监测设备为多个；多个移动监测设备通过卫星与地面终端设备无线连接；移动监测设备包括无人机机体，设置在无人机机体的内部的主控制器、卫星收发装置、GPS定位器、GPS授时设备、动力系统和存储器，以及设置在无人机机体外部的微型高光谱成像光谱仪；卫星收发装置、GPS定位器、GPS授时设备、动力系统、存储器、微型高光谱成像光谱仪均与主控制器连接；主控制器控制微型高光谱成像光谱仪实现多角度旋转拍摄；主控制器将接收到的微型高光谱成像光谱仪拍摄的图像通过卫星发送至地面终端设备。

上述方案利用无人机进行地质环境监测，但无人机通常搭载电池为飞行提供动力，续航能力有限，需要飞回指定地点充电或者更换电池，并且需要安排工作人员在该指定的地点为无人机充电或更换电池，费时费力，另外，该系统只能实现地表地形图像、水质图像的采集，数据采集不够全面，采集的数据不足以支持地质监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，包括移动监测设备、充电平台；

所述移动监测设备包括主控器、第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器、动力系统、数据采集器；

所述第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器分别与主控器连接；

所述动力系统包括无线充电接收装置、电池组、电量监测器，所述无线充电接收装置、电池组、电量监测器分别与主控器连接；

所述数据采集器包括图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，所述图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器分别与主控器连接；

所述充电平台包括供电装置、蓄电池、无线充电发射装置、充电控制器、第二GPS定位器，所述供电装置与蓄电池连接，所述蓄电池、无线充电发射装置、第二GPS定位器分别与充电控制器连接。

进一步的，所述图像采集器包括微型高光谱成像光谱仪、旋转云台，所述微型高光谱成像光谱仪、旋转云台分别与主控器连接。

进一步的，所述气象监测器包括PM2.5传感器、CO传感器、温湿度传感器、NO2传感器、SO2传感器、臭氧传感器、HS传感器、VOCS传感器、雨量传感器、风速传感器、风向传感器中至少一种。

进一步的，所述水质监测器包括铜离子传感器、铬离子传感器、铅离子传感器、酸碱度传感器和油污传感器中的至少一种。

进一步的，所述土壤监测器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤盐度传感器和土壤pH传感器、重金属传感器中的至少一种。

进一步的，所述供电装置包括市电装置、太阳能供电装置，所述市电装置、太阳能供电装置分别与充电控制器连接。

进一步的，还包括地面控制系统，所述地面控制系统分别与移动监测设备、充电平台连接。

进一步的，所述主控器采用ARM处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，通过图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，实现了通信数据、气象数据、水质数据、土壤数据的采集，采集数据全面，适用性广，地质情况的判断提供了大量数据基础，有利于减少地质灾害。

2.本实用新型一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，通过充电平台的设计，实现了的移动监测设备智能充电，避免电量不足导致监测数据异常，保证了监测数据的实时性与精确性。

附图说明

图1为本实用新型的移动监测设备框图。

图2为本实用新型的充电平台框图。

图3为本实用新型的多端通信框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-3，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例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，包括移动监测设备、充电平台；

所述移动监测设备包括主控器、第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器、动力系统、数据采集器；

所述第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器分别与主控器连接；

所述动力系统包括无线充电接收装置、电池组、电量监测器，所述无线充电接收装置、电池组、电量监测器分别与主控器连接；

所述数据采集器包括图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，所述图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器分别与主控器连接；

所述充电平台包括供电装置、蓄电池、无线充电发射装置、充电控制器、第二GPS定位器，所述供电装置与蓄电池连接，所述蓄电池、无线充电发射装置、第二GPS定位器分别与充电控制器连接。

本方案的工作原理简述：

所述主控器连接所述存储器进行信息读写；所述GPS定位器可准确定位所述移动监测设备的位置信息；所述GPS授时设备用于提高准确的时间信息；所述GPS收发装置用于实现移动监测设备与地面通信；所述动力系统包括无线充电接收装置、电池组、电量监测器，所述电量监测器用于采集电池组剩余电量，所述电量监测器采用电池组电量数据，所述电池组为移动监测设备的运行提供电源，所述动力系统还包括马达驱动装置，用于为移动监测设备的运行提供动力；所述数据采集器包括图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，所述通信采集器用于采集地形地表、水质图像等图像数据，所述气象监测器用于采集大气温湿度、污染物浓度、紫外线光照强度等气象数据，所述水质监测器用于采集水体酸碱度、重金属离子浓度等水质数据，所述土壤监测器用于采集土壤温湿度、酸碱度、重金属离子浓度等土壤数据，充电平台包括供电装置、蓄电池、无线充电发射装置、充电控制器、第二GPS定位器，供电装置用于提高充电电源，蓄电池用于存储电源，第二GPS定位器用于获取充电平台准确的位置信息。移动监测设备还包括超声波测距装置，所述超声波测距装置能够实时测算移动监测设备与障碍物的距离，避免与障碍物发生碰撞导致设备损坏。

具体的，主控器控制移动监测设备按照预设的监测路线飞行，通过图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器分别采集图像数据、大气数据、水质数据、土壤数据，并将监测到的数据发送至地面控制系统，地面控制系统对监测数据进行分析处理，有利于环境污染治理，监测过程中，电路监测器实时采集移动监测设备的剩余电量，当监测到剩余电量不足百分之20时，自动停止数据采集器工作，减少电能不必要的消耗，并控制移动监测设备前往移动充电平台进行充电，移动监测设备到达充电平台并在平台附近上空悬停时，主控器控制图像采集器工作，采集充电平台的图像信息，便于移动监测设备精准的降落在充电平台上；无线充电装置启动，开始对移动监测设备充电，当电量监测器检测到无人机电池达到饱和状态时，即充电完成后，无线充电装置关闭，并控制移动监测设备离充电平台继续完成监测任务。

进一步的，所述图像采集器包括微型高光谱成像光谱仪、旋转云台，所述微型高光谱成像光谱仪、旋转云台分别与主控器连接，所述旋转云台用于带动所述微型高光谱成像光谱仪实现多角度旋转，增大拍摄范围，所述微型高光谱成像光谱仪10在可见近红外范围内的分辨率最大为5nm，在短波近红外范围内的分辨率最大为10nm。

进一步的，所述气象监测器包括PM2.5传感器、CO传感器、温湿度传感器、NO2传感器、SO2传感器、臭氧传感器、HS传感器、VOCS传感器、雨量传感器、风速传感器、风向传感器中至少一种。

进一步的，所述水质监测器包括铜离子传感器、铬离子传感器、铅离子传感器、酸碱度传感器和油污传感器中的至少一种。

进一步的，所述土壤监测器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤盐度传感器和土壤pH传感器、重金属传感器中的至少一种。

进一步的，所述供电装置包括市电装置、太阳能供电装置，所述市电装置、太阳能供电装置分别与充电控制器连接，充电平台能够通过太阳能供电装置以及使得装置提供电源，进而为移动监测设备提供电源，可以根据需求选择不同的供电装置，当太阳能充足时，自动切换为太阳能进行充电，当太阳能不足时，自动切换为市电电源供电。

进一步的，还包括地面控制系统，所述地面控制系统分别与移动监测设备、充电平台连接，地面控制系统根据用户需求设置监测路线；充电平台与地面控制系统连接，移动监测设备能能够获取图像数据、气象数据、水质数据、土壤数据，并将该上述数据实时回传地面控制系统，地面控制系统能够对采集的数据进行分析处理，获取环境治理方案，当移动监测设备电量低时，能够将低电量信号传送至地面控制系统，地面控制系统能够获取最近的充电平台的位置信号并设置充电路线，移动监测设备根据所述充电路线前往充电平台进行充电。

进一步的，所述主控器采用ARM处理器。

值得注意的是：本方案中的控器、第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器、无线充电接收装置、动力系统、数据采集器、图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器、电量监测器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实现了移动监测设备的智能充电，避免电量不足，导致监测数据异常，有利于提高检测效率与正确性，实现了图像数据、气象数据、水质数据、土壤数据的采集，监测范围广，监测类型全面，且能方便、快捷、实时获取所需监测数据。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，包括移动监测设备、充电平台；

所述移动监测设备包括主控器、第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器、动力系统、数据采集器；

所述第一GPS定位器、GPS收发装置、GPS授时设备、存储器分别与主控器连接；

所述动力系统包括无线充电接收装置、电池组、电量监测器，所述无线充电接收装置、电池组、电量监测器分别与主控器连接；

所述数据采集器包括图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器，所述图像采集器、气象监测器、水质监测器、土壤监测器分别与主控器连接；

所述充电平台包括供电装置、蓄电池、无线充电发射装置、充电控制器、第二GPS定位器，所述供电装置与蓄电池连接，所述蓄电池、无线充电发射装置、第二GPS定位器分别与充电控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述图像采集器包括微型高光谱成像光谱仪、旋转云台，所述微型高光谱成像光谱仪、旋转云台分别与主控器连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述气象监测器包括PM2.5传感器、CO传感器、温湿度传感器、NO2传感器、SO2传感器、臭氧传感器、HS传感器、VOCS传感器、雨量传感器、风速传感器、风向传感器中至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述水质监测器包括铜离子传感器、铬离子传感器、铅离子传感器、酸碱度传感器和油污传感器中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述土壤监测器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤盐度传感器和土壤pH传感器、重金属传感器中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述供电装置包括市电装置、太阳能供电装置，所述市电装置、太阳能供电装置分别与充电控制器连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，还包括地面控制系统，所述地面控制系统分别与移动监测设备、充电平台连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的地质环境实时监测系统，其特征在于，所述主控器采用ARM处理器。

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