挡泥布状态监测系统和监测方法与流程

本发明涉及张力检测技术领域，具体而言，涉及一种挡泥布状态监测系统和监测方法。

背景技术：

在海洋或河湖施工过程中，挡泥布是防止潮汐风浪水流冲刷、保护结构安全、隔离施工区域与外界环境的构件。挡泥布既保障了施工环境安全可靠，又可以满足对于海洋湖泊的生态的要求，对海洋施工生态环境的保护有着重要意义。

挡泥布装置在施工过程中需要长期且正常使用，才能够保证其生态环保的工作效果。为了防止挡泥布在长期使用过程中因水流泥沙冲击而随波漂流造成污染，挡泥布装置整体需要在允许范围内活动，因此，需要对挡泥布的状态进行监测。目前的挡泥布状态监测装置的检测点和微处理器之间均采用有线连接的方式，只能满足小范围短距离内的检测，且需要大量而复杂的布线，增加了系统的复杂性，且不利于维修维护。检测点与微处理器之间过长的连线，受水流泥沙冲击等因素影响，会导致传送过程中出现误差，无法准确真实地反映挡泥布的工作状态。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种挡泥布状态监测装置和系统，采集终端与微处理器之间采用无线方式传输数据，避免了大量而复杂的布线，更便于工作人员维修维护。

第一方面，本发明实施例提供了一种挡泥布状态监测装置，包括微处理器、与所述微处理器连接的通讯模块和分布在挡泥布上的多个采集终端；

每个采集终端均设置有无线数据发送模块；所述采集终端通过所述无线数据发送模块将检测的挡泥布状态数据发送至所述微处理器；所述微处理器通过通讯模块接收来自所述采集终端的挡泥布状态数据，并将接收到的挡泥布状态数据通过通讯模块传输至远程服务器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集终端包括张力传感器、水流速度传感器、gps定位器中的至少一种；

所述张力传感器用于采集挡泥布实时受到的张力数据；

所述水流速度传感器用于采集工作区域内的水流速度数据；

所述gps定位器用于采集挡泥布的位置数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述无线数据发送模块为zigbee模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述通讯模块包括无线数据接收模块和第一通讯单元；

所述无线数据接收模块用于接收来自所述采集终端的挡泥布状态数据；

所述第一通讯单元用于所述挡泥布状态监测装置与所述远程服务器之间的通讯。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一通讯单元为无线通讯单元。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一通讯单元为wifi单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述通讯模块为无线通讯模块，所述无线通讯模块用于接收来自所述采集终端的挡泥布状态数据，还用于所述挡泥布状态监测装置与所述远程服务器之间的通讯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述装置还包括电源模块，所述电源模块包括位于水面之上的太阳能板和与所述太阳能板连接的蓄电池。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电源模块还包括与所述蓄电池连接的充电接口，所述充电接口用于与外接电源连接，为所述蓄电池充电。

第二方面，本发明实施例还提供了一种挡泥布状态监测系统，包括上述的挡泥布状态监测装置和远程服务器；

所述远程服务器包括中央处理器、与所述中央处理器连接的第二通讯单元和报警器；所述第二通讯单元用于接收所述挡泥布状态监测装置传输的挡泥布状态数据，将所述挡泥布状态数据传送至所述中央处理器；所述中央处理器用于对接收到的所述挡泥布状态数据进行分析，当分析结果超出设定安全范围时，向所述报警器发出报警信号，启动报警器进行报警。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的挡泥布状态监测装置和系统，采集终端与微处理器之间采用无线方式传输数据，避免了大量而复杂的布线，提高了整个装置的灵活性与实用性，降低了装置构建成本与构建难度，更便于工作人员维修维护。同时，可以满足选择更多检测点的需求，采集装置的布置位置也更加灵活。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所提供的挡泥布状态监测装置的侧视图；

图2为本发明一实施例所提供的挡泥布状态监测装置的主视图；

图3为本发明一实施例所提供的挡泥布状态监测装置的结构框图；

图4为本发明另一实施例所提供的挡泥布状态监测装置的结构框图；

图5为本发明一实施例所提供的zigbee模块的电路原理图；

图6为本发明一实施例所提供的挡泥布状态监测系统的结构框图。

图标：1-浮球；2-浮体；3-太阳能板；4-缆绳；5-挡泥布；7-重块；8-水流速度传感器；9-gps定位器；10-张力传感器；100-挡泥布状态监测装置；101-微处理器；102-通讯模块；1021-无线数据接收模块；1022-第一通讯单元；103-采集终端；1031-无线数据发送模块；104-电源模块；200-远程服务器；201-中央处理器；202-第二通讯单元；203-报警器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

目前，对于海洋施工挡泥布进行多点受力检测的装置，检测点与处理器之间通过有线连接，具有一定的局限性，只能满足小范围短距离内的检测，且需要大量而复杂的布线。无法对施工挡泥布装置的位置进行检查，需要工作人员定时巡查，耗费大量的人力物力，增加施工成本，且不能及时发现问题。监测系统建设难度大，且存在很多弊端：

(1)在系统布局后，施工挡泥布装置的位置可能会被泥沙冲击、人与鱼类活动破坏，位置信息需要人员定时巡查确认；

(2)挡泥布工作过程中各部分受力不均匀，需要布置较多测点，这使得需要用到大量的布线，增加系统的复杂性，当系统出现故障时，不利于维修维护；

(3)在系统布置后，根据实际水流速度、水流方向等因素，需要随实际情况改变测点，重新布线；

(4)检测点与上位机间过长的连线，受水流泥沙冲击等因素影响，会导致传送过程中出现误差，无法准确真实反映挡泥布工作状态。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种挡泥布状态监测装置和系统，以下首先对本发明的挡泥布状态监测装置进行详细介绍。

实施例一

该实施例提供了一种挡泥布状态监测装置，如图1至图4所示，该挡泥布状态监测装置包括微处理器101、与微处理器101连接的通讯模块102、多个采集终端103和电源模块104。多个采集终端103分布在挡泥布上，与微处理器101之间通过无线方式进行通讯。

每个采集终端103均设置有无线数据发送模块1031。采集终端103通过无线数据发送模块1031将检测的挡泥布状态数据发送至微处理器101。微处理器101通过通讯模块102接收来自采集终端103的挡泥布状态数据，并将接收到的挡泥布状态数据通过通讯模块102传输至远程服务器，或者，微处理器101对各挡泥布状态数据进行汇总和简单预处理后发送至远程服务器。从而使远程端可以实时的监测挡泥布工作状态。

如图1所示，布设在海洋或河流中的挡泥布5通过缆绳4进行锚固。布设时，在水面上设置多个浮球1和浮体2，在水下设置有多个重块7。浮体2为柱形或棍形，挡泥布5的上端连接在浮体2上，下端连接有多个重块。浮体2、浮球1和重块7之间通过缆绳4连接，从而将挡泥布5限制在一定的范围内。

如图2所示，根据不同的检测点需要采集的数据的不同，采集终端103可分为三类。第一类采集终端包括用于采集工作区域内的水流速度数据的水流速度传感器8和无线数据发送模块1031。第二类采集终端包括用于采集挡泥布的位置数据的gps定位器9和无线数据发送模块1031。第三类采集终端包括用于采集挡泥布实时受到的张力数据的张力传感器10和无线数据发送模块1031。

可以理解，如果在同一检测点位置，既需要检测张力数据，又需要检测水流速度数据，则设置在该检测点的采集终端可以同时包括水流速度传感器8和张力传感器10，以及无线数据发送模块1031。即某一采集终端可以同时包括水流速度传感器8、gps定位器9以及张力传感器10中的任意两种或三种。

优选地，无线数据发送模块1031可以但不限于采用zigbee模块，zigbee模块可以采用cc2530芯片，图5示出了zigbee模块的电路图。当然，无线数据发送模块1031也可以采用蓝牙模块、红外模块或射频模块等。

微处理器101和通讯模块102可以设置在装置壳体内，装置壳体可以设置在浮体2或浮球1上。

在图4所示的实施例中，通讯模块102包括无线数据接收模块1021和第一通讯单元1022。

无线数据接收模块1021用于接收来自所述采集终端的挡泥布状态数据。无线数据接收模块1021与采集终端103上的无线数据发送模块1031对应设置，即如果无线数据发送模块1031采用zigbee模块，则无线数据接收模块1021也采用zigbee模块；如果无线数据发送模块1031采用蓝牙模块，则无线数据接收模块1021也采用蓝牙模块。

第一通讯单元1022用于挡泥布状态监测装置与远程服务器之间的通讯。第一通讯单元1022可以采用有线接口，通过有线的方式将挡泥布状态数据传输至远程服务器。更优选地，第一通讯单元1022为无线通讯单元，包括但不限于wifi单元、射频单元、蓝牙单元、zigbee单元等。

在另一实施例中，通讯模块102也可以不分为与采集终端通讯的无线数据接收模块和与远程服务器通讯的第一通讯单元，而采用同一无线通讯模块，根据微处理器的指令，既接收来自采集终端的挡泥布状态数据，又与远程服务器进行通讯。同样，该无线通讯模块可以是但不限于zigbee模块、wifi模块、蓝牙模块、红外模块、射频模块等。

电源模块104包括位于水面之上的太阳能板3和与太阳能板3连接的蓄电池。例如，太阳能板3可以设置在浮球1上或浮体2上，或者同时在浮球1和浮体2上均设置太阳能板3。太阳能板3将太阳能转化为电能，存储到蓄电池中，蓄电池为装置供电。

电源模块104还可以包括与蓄电池连接的充电接口，充电接口用于与外接电源连接，为蓄电池充电。即蓄电池可以通过两种方式获得电能，一种是通过太阳能电池板获取电能，另一种是通过外接电源获取电能。两种获取电能的方式可以共存，互为补充，以太阳能供电方式为主要供电方式，充电接口外接电源供电方式为辅助供电方式。

采集终端可以采用自身携带电源，也可以使用电源模块提供的电能。电源模块可以通过无线通讯模块向采集终端传输电能，也可以通过感应线圈与采集终端的无线充电设备感应相接，为采集终端提供电能。

该实施例提供的挡泥布状态监测装置，采集终端与微处理器之间采用无线方式传输数据，避免了大量而复杂的布线，提高了整个装置的灵活性与实用性，降低了装置构建成本与构建难度，更便于工作人员维修维护。同时，可以满足选择更多检测点的需求，采集装置的布置位置也更加灵活。采用gps定位系统可对挡泥布装置进行实时定位，在数据处理时可去除水流速度等因素对挡泥布装置实际位移影响，可实时提供位置信息，避免工作人员到达工作现场对挡泥布位置进行确定，节约时间节省人力。该装置加强了挡泥布装置安全工作的可靠性，提高了施工过程中的生态安全性，具有很强的实用性以及市场应用前景。

实施例二

该实施例提供了一种挡泥布状态监测系统，如图6所示，该挡泥布状态监测系统包括上述实施例一中记载的挡泥布状态监测装置100和远程服务器200。

远程服务器200包括中央处理器201、与中央处理器201连接的第二通讯单元202和报警器203。第二通讯单元202用于接收挡泥布状态监测装置传输的挡泥布状态数据，将挡泥布状态数据传送至中央处理器201。中央处理器201用于在接收到的挡泥布状态数据超出设定安全范围时，向报警器203发出报警信号，启动报警器203进行报警。

第二通讯单元202与挡泥布状态监测装置100中的第一通讯单元1022对应设置，包括但不限于wifi单元、射频单元、蓝牙单元、zigbee单元等。

远程服务器可以是手机或微型计算机，或者与手机或微型计算机连接，通过手机或微型计算机对挡泥布实时工作状态监测。若挡泥布张力达到临界值或整个装置位置发生较大移动，远程端发出警报实现预警功能。

报警器203包括报警指示灯和声音报警模块。其中，声音报警模块可以是蜂鸣器，蜂鸣器采用直流电压供电。当接收到中央处理器发出的报警信号时，蜂鸣器能发出单调的或者某个固定频率的声音，如嘀嘀嘀，嘟嘟嘟等，提醒附近的工作人员，注意查看挡泥布的状态数据。

具体地说，蜂鸣器可以采用压电式蜂鸣器或电磁式蜂鸣器，也可以采用如下结构：如声音报警模块包括语音芯片和扬声器，用于以语音的形式播报挡泥布的状态数据。

远程服务器也可以具有发送远程报警信号的远程报警模块，实现远程报警功能。例如，该远程报警模块可以是自动发送邮件的程序，当挡泥布张力和位置超出安全工作范围后，该程序可以被主监测程序直接以可执行程序调用，用于向指定邮箱发送报警、通知消息。

系统工作过程如下：采集终端将水流速度传感器、张力传感器以及gps定位器的工作现场测量数据，通过无线数据发送模块传输至微处理器，微处理器将测量数据进行预处理后，通过第一通讯单元上传至远程服务器，远程服务器的中央处理器根据水流速度传感器的测量结果计算出挡泥布极限受力情况以及由水流形成的位移，再由张力传感器测量的挡泥布受力情况，判断是否超出允许值，如果超出允许值，则发出报警信号；或者，根据gps定位器测量的挡泥布的位置，判断是否超出挡泥布的允许活动范围，如果超出挡泥布的允许活动范围，则发出报警信号。

远程服务器还包括存储器，中央处理器对现场测得的数据进行分析计算处理、自动进行报警并储存测量数据。同时可以生成含有装置整体位置、水流速度、承受张力等参数的工作日志，存储到存储器内，方便工作人员进行查看下载和打印使用，为进一步科学研究提供数据支持。

本发明实施例提供的挡泥布状态监测装置和系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。