一种远程交互水质测量系统的制作方法
【专利摘要】一种远程交互水质测量系统，包括远程监控中心和现场采集中心，所述远程监控中心包括服务器、电脑、备份硬盘、路由器，服务器通过无线网络与电脑通信，备份硬盘、路由器与服务器信号连接；现场采集中心包括航行设备、主智能通讯终端、至少一个水质仪器、至少一个从智能通讯终端；主智能通讯终端放置在航行设备的驾驶室内，从智能通讯终端与水质仪器放置在航行设备的工作平台；水质仪器与从智能通讯终端连接；从智能通讯终端与主智能通讯终端连接；远程监控中心和现场采集中心通过路由器远程通讯。本实用新型有益效果是：能快速获取多参数水质仪器采集的数据，经分析和处理反馈采样方案，陌生水域也能快速监测，增加遥感反演建模的可行性及准确性。
【专利说明】一种远程交互水质测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种远程交互水质测量系统。
【背景技术】
[0002]水质测量是通过测定水体中参数的种类、浓度及其变化规律，来评价水体状况的手段。水体污染引发的生态环境效应已受到普遍关注，同时一些深层次的潜在问题如:有机有毒化学品、微界面颗粒物、水体污染沉积物等，已突现为环境的热点。因此、水质的测量、水源的保护已经迫在眉睫。
[0003]目前，水质测量主要有无线组网式采样和定点抽检式采样两种方式。无线组网式采样是一种将现代无线通讯技术和传感器技术相结合的水质采样模式。即通过无线局域网技术构建无线传感器网络，将某一区域内的所有从节点监测的运行数据进行多跳的方式集中到局域网协调器中，协调器经过广域网传输模块将传感器网采样所得数据远程传输至指定服务器上，形成了对水质长期监测的效果。虽然无线组网式采样具有实时性高和自动控制的好处，但由于网络拓扑构造复杂，传感器节点数量多，一直难以使用昂贵的高精度多参数监测仪器，导致测量水质参数单一，精度低，不利于灵活变换、后期维护困难、工作量大等不足之处，也难于到各类地区水域进行推广和实施。此外，设备安全隐患大。定点抽检式采样，行业内普遍使用各类高精度先进的多参数水质测量仪到所选水域的指定点进行采样。该类仪器使用时需要通过RS-232或USB等通讯接口与PC机连接，并在PC机上安装与仪器配套的上位机软件，操作人员在船舶行驶至事先确定的采样点时，通过操作上位机软件来控制仪器对原位水体进行多参数的采集。当所有的采样点采集完成后，才返回至实验室对数据进行分析和建模。因此虽然该方法获得的数据精度较高，但是获得的水质参数周期较长，若在分析数据过程中发现采样所得数据存在疑点，则不得不调整方案进行再次测量，往往采样效率较低，采样成本高。同时，操作人员需要在船上同时操作多个软件来控制相应多个测量仪器，增加了操作人员的工作量。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对目前的水质测量装置结构复杂、后期维护成本高、采样效率低、采样成本高的问题，提出了一种测量数据的精度高、成本低、测试效率高的远程交互水质测量系统。
[0005]本实用新型所述的一种远程交互水质测量系统，其特征在于:包括远程监控中心和现场采集中心，所述远程监控中心包括服务器、电脑、备份硬盘、路由器，所述的服务器通过无线网络与所述的电脑通信，所述的备份硬盘、所述的路由器与所述的服务器信号连接；所述现场采集中心包括航行设备、主智能通讯终端、至少一个水质仪器、和至少一个从智能通讯终端；所述的主智能通讯终端放置在航行设备的驾驶室内，所述的从智能通讯终端与所述的水质仪器放置在航行设备的工作平台上；每个所述的水质仪器通过RS232接口与对应的所述的从智能通讯终端点对点连接；多个所述的从智能通讯终端通过RS485总线与所述的主智能通讯终端连接；所述的远程监控中心和所述的现场采集中心通过路由器远程通讯；所述的水质仪器由内装电池供电，所述的主智能通讯终端和所述的从智能通讯终端由所述的航行设备上的电瓶供电。
[0006]所述的主智能通讯终端以嵌入式微控制器模块为核心，外围结合IXD触摸屏、GPS定位模块、无线通讯模块、第一 SD存储卡、第一电源模块、第一 RS485通讯接口，所述的IXD触摸屏、GPS定位模块、无线通讯模块、第一 SD存储卡、第一电源模块均与所述的智能通讯终端的微处理器连接；所述的从智能通讯终端以嵌入式微控制器模块为核心，外围结合第
二SD存储卡、第二电源模块、第二 RS485通讯接口、RS232通讯接口，所述的第二 SD存储卡、第二电源模块均与所述的从智能通讯终端的微处理器连接；所述的从智能通讯终端的第二RS485通讯接口与所述的主智能通讯终端的第一 RS485通讯接口相连；所述的从智能通讯终端的RS232通讯接口与所述的水质仪器点对点通信。
[0007]所述的航行设备为船舶类设备，可根据水域面积、航行速度、承载大小进行选择，航行设备作为智能通讯终端与水质仪器的移动载体，由专业行驶人员按指挥行驶至采样点。
[0008]所述的主智能通讯终端安装在航行设备的驾驶室，主智能通讯终端的液晶屏与远程监控中心电脑屏幕同步显示航行路线，专业行驶人员以航行路线驾驶航行设备。
[0009]所述的水质仪器为独立的产品级仪器，并由安装在水质仪器内部的电池供电。
[0010]每个所述的水质仪器的通讯协议不同，从智能通讯终端使用对应连接的水质仪器协议对其进行相应控制。
[0011]所述无线通信模块支持GPRS、SMS、GSM通讯。
[0012]工作过程:当航行设备行驶至采集水域现场，准备工作就绪后，现场操作人员在主智能通讯终端的IXD触摸屏上设置服务器的IP地址及端口号，点击远程连接按钮后，无线通讯模块主动连接至远程监控中心，同时无线通讯模块以短信形式提示远程监控中心的工作人员做好连接准备；远程连接后，主智能通讯终端的GPS模块获取采样点的位置信息经过无线通讯模块发送至远程监控中心，主智能通讯终端的IXD触摸屏上和远程监控中心的电脑上航行路线实时同步显示；航行设备的驾驶人员在主智能通讯终端的导航下行驶至远程监控中心所设置的采样点位置，远程监控中心发送特定指令命令主智能通讯终端返回某个水质仪器的采集数据及仪器的信息、当前地理位置、时间信息，主智能通讯终端以总线方式命令该水质仪器所对应的从智能通讯终端获取该水质仪器采样数据，主智能通讯终端得到采样数据后传输至远程监控中心的服务器上。服务器将接收到的信息以图表形式在电脑上显示，远程监控中心工作人员用电脑对返回的信息进行实时分析和初步的质量控制后，反馈主智能通讯终端下一步的动作，一种为继续采集其他水质仪器的采样数据，另一种则告知驾驶人员驾驶航行设备以远程监控中心提供的航行路线调整当前采样的位置，当采样位置合适后远程监控中心再次命令主智能通讯终端采样。当水质仪器采集的数据并未被主智能通讯终端所读取时，对应的从智能通讯终端将数据存储于自身的第二 SD存储卡中，若当信道出现堵塞时，主智能通讯终端将获取的采集的数据存储至自身的第一 SD存储卡中，当通讯恢复正常时再转发给远程监控中心。
[0013]本实用新型的有益效果是:监控中心能够快速获取多参数水质仪器采集的数据，经过分析和处理反馈采样方案，即使是陌生水域也能进行快速实时监测，提高了数据的质量，增加遥感反演建模的可行性及准确性，为水质监测和遥感反演数据获取提供重要平台。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明整体结构图。
[0015]图2为主智能通讯终端结构图。
[0016]图3为从智能通讯终端结构图。
[0017]图4为米集路线分布显不图(3_走航轨迹,4-已米集点，5_未米集点，6-当前米集位置，7-航行方向)。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图进一步说明本实用新型
[0019]参照附图:
[0020]本实用新型所述的一种远程交互水质测量系统，包括远程监控中心I和现场采集中心2，所述远程监控中心I包括服务器11、电脑12、备份硬盘13、路由器14，所述的服务器11通过无线网络与所述的电脑通信12，所述的备份硬盘13、所述的路由器14与所述的服务器11信号连接；所述现场采集中心2包括航行设备21、主智能通讯终端22、至少一个水质仪器23、和至少一个从智能通讯终端24 ;所述的主智能通讯终端22放置在航行设备21的驾驶室内，所述的从智能通讯终端24与所述的水质仪器23放置在航行设备21的工作平台上；每个所述的水质仪器23通过RS232接口与对应的所述的从智能通讯终端24点对点连接；多个所述的从智能通讯终端24通过RS485总线与所述的主智能通讯终端22连接；所述的远程监控中心I和所述的现场采集中心2通过路由器14远程通讯；所述的水质仪器23由内装电池供电，所述的主智能通讯终端22和所述的从智能通讯终端24由所述的航行设备21上的电瓶供电。
[0021]所述的主智能通讯终端22以嵌入式第一微控制器模块221为核心，外围结合IXD触摸屏222、GPS定位模块223、无线通讯模块224、第一 SD存储卡225、第一电源模块226、第一 RS485通讯接口 227，所述的LCD触摸屏222、GPS定位模块223、无线通讯模块224、第一 SD存储卡225、第一电源模块226均与所述的智能通讯终端的第一微处理器221连接；所述的从智能通讯终端24以嵌入式第二微控制器模块241为核心，外围结合第二 SD存储卡242、第二电源模块243、第二 RS485通讯接口 244、RS232通讯接口 245，所述的第二 SD存储卡242、第二电源模块243均与所述的从智能通讯终端的第二微处理器241连接；所述的从智能通讯终端24的第二 RS485通讯接口 244与所述的主智能通讯终端22的第一 RS485通讯接口 227相连；所述的从智能通讯终端24的RS232通讯接口 245与所述的水质仪器23点对点通信。
[0022]所述的航行设备21为船舶设备类设备，可根据水域面积、航行速度、承载大小进行选择，航行设备作为智能通讯终端与水质仪器的移动载体，由专业行驶人员按指挥行驶至采样点。
[0023]所述的主智能通讯终端安装在航行设备的驾驶室，主智能通讯终端的液晶屏与远程监控中心电脑屏幕同步显示航行路线，专业行驶人员以航行路线驾驶航行设备。
[0024]所述的水质仪器23为独立的产品级仪器，并由安装在水质仪器23内部的电池供电。
[0025]每个所述的水质仪器的通讯协议不同，从智能通讯终端使用对应连接的水质仪器协议对其进行相应控制。
[0026]所述无线通信模块224支持GPRS、SMS、GSM通讯。
[0027]工作过程:当航行设备21行驶至采集水域现场，准备工作就绪后，现场操作人员在主智能通讯终端22的IXD触摸屏222上设置服务器11的IP地址及端口号，点击远程连接按钮后，无线通讯模块224主动连接至远程监控中心1，同时无线通讯模块224以短信形式提示远程监控中心I的工作人员做好连接准备；远程连接后，主智能通讯终端22的GPS模块223获取采样点的位置信息经过无线通讯模块224发送至远程监控中心I，主智能通讯终端22的IXD触摸屏222上和远程监控中心I的电脑12上航行路线实时同步显示；航行设备21的驾驶人员在主智能通讯终端22的导航下行驶至远程监控中心I所设置的采样点位置，远程监控中心I发送特定指令命令主智能通讯终端22返回某个水质仪器23的采集数据及仪器的信息、当前地理位置、时间信息，主智能通讯终端22以总线方式命令该水质仪器23所对应的从智能通讯终端24获取该水质仪器23采样数据，主智能通讯终端22得到采样数据后传输至远程监控中心I的服务器11上。服务器11将接收到的信息以图表形式在电脑12上显示，远程监控中心I工作人员用电脑12对返回的信息进行实时分析和初步的质量控制后，反馈主智能通讯终端22下一步的动作，一种为继续采集其他水质仪器23的采样数据，另一种则告知驾驶人员驾驶航行设备21以远程监控中心I提供的航行路线调整当前采样的位置，当采样位置合适后远程监控中心I再次命令主智能通讯终端22采样。当水质仪器23采集的数据并未被主智能通讯终端22所读取时，对应的从智能通讯终端24将数据存储于自身的第二 SD存储卡242中，若当信道出现堵塞时，主智能通讯终端22将获取的采集的数据存储至自身的第一 SD存储卡225中，当通讯恢复正常时再转发给远程监控中心I。
[0028]如图4所示，航行路线分布显示图，协助航行设备上的行驶人员进行当前位置定位和目标采集位置的导航，主智能通讯终端的IXD触摸屏上和远程监控中心的电脑上同步对应显示，使现场采集中心和远程监控中心的相关工作人员都能观察该航行路线，对移动式采集数据路线提供了便捷。实现同步方法为，主智能通讯终端的GPS模块获取采样点的位置信息经过无线发射模块发送至远程监控中心，远程监控中心得到当前位置后在电脑上的水域显示图上做出更新；相反，远程监控中心做出采样点的位置调整后，无线传输至主智能通讯终端，主智能通讯终端在IXD触摸屏上更新显示。
[0029]本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.一种远程交互水质测量系统，其特征在于:包括远程监控中心和现场采集中心，所述远程监控中心包括服务器、电脑、备份硬盘、路由器，所述的服务器通过无线网络与所述的电脑通信，所述的备份硬盘、所述的路由器与所述的服务器信号连接；所述现场采集中心包括航行设备、主智能通讯终端、至少一个水质仪器、和至少一个从智能通讯终端；所述的主智能通讯终端放置在航行设备的驾驶室内，所述的从智能通讯终端与所述的水质仪器放置在航行设备的工作平台上；每个所述的水质仪器通过RS232接口与其中一个所述的从智能通讯终端点对点连接；多个所述的从智能通讯终端通过RS485总线与所述的主智能通讯终端连接；所述的远程监控中心和所述的现场采集中心通过路由器远程通讯；所述的水质仪器由内装电池供电，所述的主智能通讯终端和所述的从智能通讯终端由所述的航行设备上的电瓶供电。
2.如权利要求1所述的一种远程交互水质测量系统，其特征在于:所述的主智能通讯终端以嵌入式微控制器模块为核心，外围结合LCD触摸屏、GPS定位模块、无线通讯模块、第一SD存储卡、第一电源模块、第一 RS485通讯接口，所述的IXD触摸屏、GPS定位模块、无线通讯模块、第一 SD存储卡、第一电源模块均与所述的智能通讯终端的微处理器连接；所述的从智能通讯终端以嵌入式微控制器模块为核心，外围结合第二 SD存储卡、第二电源模块、第二 RS485通讯接口、RS232通讯接口，所述的第二 SD存储卡、第二电源模块均与所述的从智能通讯终端的微处理器连接；所述的从智能通讯终端的第二 RS485通讯接口与所述的主智能通讯终端的第一 RS485通讯接口相连；所述的从智能通讯终端的RS232通讯接口与所述的水质仪器点对点通信。
3.如权利要求2所述的一种远程交互水质测量系统，其特征在于:所述的航行设备为船舶类设备。
4.如权利要求3所述的一种远程交互水质测量系统，其特征在于:所述的水质仪器为独立的产品级仪器，并由安装在水质仪器内部的电池供电。
5.如权利要求4所述的一种远程交互水质测量系统，其特征在于:所述无线通信模块支持 GPRS、SMS、GSM 通讯。
【文档编号】G01N33/18GK203502401SQ201320522701
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】潘玉良, 周斌, 袁霄, 凌在盈, 李凡 申请人:杭州师范大学