基于物联网水生环境的监测装置的制造方法
【专利摘要】本专利具体公开了一种基于物联网水生环境的监测装置，包括半球形透光外罩和无线自组网模块，所述半球形透光外罩内设有光照强度传感器，所述光照强度传感器下部设有天线，所述天线与所述光照强度传感器均电连接所述无线自组网模块，所述无线自组网模块下部设有可伸缩空心圆杆，还包括无线通信模块，所述无线通信模块设置在所述天线内，所述无线自组网模块内设置有电源模块，所述可伸缩空心圆杆下部设有传感器模块，所述传感器模块和所述无线通信模块均电连接所述电源模块。监测装置使用物联网无线终端作为远程通讯装置，能够通过 3G 无线网络实现环境监控装置和使用者手机、监控中心的远程数据传输，实现了远程控制和监控功能。
【专利说明】
基于物联网水生环境的监测装置
技术领域
[0001]本实用新型属于检测或防止收到信息中的差错的装置领域，尤其涉及一种基于物联网水生环境的监测装置。
【背景技术】
[0002]我国沿海海岸线、河流、湖泊的水深大都在100米以下，目前，市场上用于监测水生环境的监测装置几乎全是国外进口产品，价格昂贵，既无高清视频拍摄能力，也不具备网络数据交换功能，必须由经过一定训练的人员在现场操作，无法实现远程监测控制，对距离较远的水域只能乘船往返，耗时耗力;而且在渔业养殖、海洋科研过程中，对水温、盐度等信息的采集需要同时携带多种专用的仪器，采集的过程及结果易受天气等其他环境因素的影响，精度低，难以做到实时采集、实时响应和全天候监控，缺少数据分析处理能力，无法对突发状况进行及时预警。
[0003]随着我国对海洋等水域开发力度的不断加大投入，涉及海洋、湖泊等水域的养殖、科研、调查、捕捞、采矿等行业，迫切需要通过带有网络传输功能的监测装置代替潜水员完成水下观察、测量、监控、采样等工作。
[0004]此外，现有监测装置的数据传输主要采用传统通讯方式和光纤传输，传统通讯系统(例如485串行接口)传输速度很低，通讯速率一般不超过1Mbps，无法适应大规模数据的高速实时传输，光纤传输造价高昂，且光缆容易损坏。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种具有远程监控能力的基于物联网水生环境的监测装置。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为:基于物联网水生环境的监测装置，包括半球形透光外罩和无线自组网模块，所述半球形透光外罩内设有光照强度传感器，所述光照强度传感器下部设有天线，所述天线与所述光照强度传感器均电连接所述无线自组网模块，所述无线自组网模块下部设有可伸缩空心圆杆，还包括无线通信模块，所述无线通信模块设置在所述天线内，所述无线自组网模块内设置有电源模块，所述可伸缩空心圆杆下部设有传感器模块，所述传感器模块和所述无线通信模块均电连接所述电源模块。
[0007]本基础方案的原理与有益效果在于:本方案中基于物联网水生环境的监测装置将光照强度传感器获得的水生环境中的光照强度的数据通过天线发送至另一个监测装置，另一个监测装置上的天线接受到的数据发送至本身监测装置内的无线自组网模块内。在监测装置中的传感模块用于测试水生环境内的温湿度、氧气和二氧化碳的含量，并且本方案中的传感模块可根据水生环境的需求，更换传感模块内的传感器种类，该传感器模块设置在监测装置下端，将获取水生环境内的温湿度、氧气和二氧化碳的数据通过可伸缩空心圆杆传递给无线自组网模块，无线自组网模块将获取的数据进行存储，并同时进行复制，再把数据通过天线发送至另一个监测装置，另一个监测装置的天线获取了该数据，并保存在自身的无线自组网模块内，无线自组网模块将接受的数据与自身保存的数据进行对比，并将对比后的信息通过无线发送至用户手机，这时，用户可以实现远程控制和监控功能。
[0008]方案二:此为基础方案的优选，还包括空心圆杆，所述空心圆杆设有数模转化接口，所述天线下部设有数字式接口，所述可伸缩空心圆杆内设有开关量接口，所述传感器模块包括温湿度传感器、氧气传感器和二氧化碳传感器，所述无线通信模块包括功率放大模块和射频传输模块；
[0009]所述温湿度传感器通过所述数字式接口连接所述射频传输模块，所述氧气传感器分别通过数模转化接口和开关量接口连接所述射频传输模块，所述二氧化碳传感器通过开关量接口连接所述射频传输模块，所述射频传输模块电连接所述功率放大模块。
[0010]本方案二的原理与有益效果在于:本方案中的传感器包括温湿度传感器、氧气传感器和二氧化碳传感器，将温湿度传感器、氧气传感器和二氧化碳传感器收集到的感知数据，通过监测装置内的数模转化接口、数字式接口和开关量接口传递给无线通信模块，无线通信模块将感知数据先进行频率的纠正，再将纠正后的频率发送给功率放大模块，再将放大后的频率通过无线传递给其他监测装置内的无线自组网模块，使得整个水生环境之间的信息相互连通，并且由于频率的功率放大，可防止信号在水中的损失，使得另一个监测装置接收完整的信号，并且在监测装置之间交互时，并没有使用光纤，采用的无线传递，降低了传输造价。
[0011]方案三:此为基础方案的优选，还包括电源管理模块，所述电源模块包括太阳能电池和锂电池，所述太阳能电池和所述锂电池通过导线连接所述电源管理模块，所述太阳能电池将太阳能转换为电能，经所述电源管理模块储存在所述锂电池中。
[0012]本方案三的原理与有益效果在于:本方案中的电源模块与现有技术相比，将太阳电池与锂电池相结合，使得电源模块可利用太阳能产生电能，存储在锂电池内，不需要人工再更换电池，更加智能化。
[0013]方案四:此为基础方案的优选，还包括温度监测模块，所述温度监测模块包括热敏电阻RS、电阻R1、电位器RPl和芯片ICl，热敏电阻RS的一端连接电阻R1、电阻R2和电源VCC，热敏电阻RS的另一端接地，电阻Rl的另一端连接电阻R4、电阻R3和芯片ICl，芯片ICl为CC2430射频传输芯片，电阻R2的另一端连接电位器RPl的固定端，电位器RPl的另一个固定端连接电阻R5，电阻R5的另一端接地，芯片I Cl连接电位器RPI的滑动端，芯片I Cl连接电阻R3的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R6和芯IC2，芯片IC2为CC2591型功率放大芯片，芯片IC2接地，芯片IC2另一端连接电阻R6的另一端并输出信号OUT。
[0014]本方案四的原理与有益效果在于:本方案中的热敏电阻RS采集温度信号，通过运放ICl得到反应温度大小的电压值，再通过运放芯片IC2调整放大比例，得到满足一定灵敏度要求的电压值来表征当前环境温度，电路中用电位器RPl对IC2的增益进行调整。监测装置通过传感器及接口电路对数据进行采集、转换后得到一个模拟电量送到单片机进行A/D转换，由于单片机一次只能对一个数据进行转换，并且各种测量值的转换参数不同，所以用选择开关来选择所要测量的参数。监测装置使用物联网无线终端作为远程通讯装置，能够通过3G无线网络实现环境监控装置和使用者手机、监控中心的远程数据传输，实现了远程控制和监控功能。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型基于物联网水生环境的监测装置实施例的结构示意图；
[0016]图2是图1所示中A的电路原理图；
[0017]图3是图1所示基于物联网水生环境的监测装置实施例的硬件框图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0019]说明书附图中的附图标记包括:半球形透光外罩I，光照度传感器2，无线通信模块3，功率放大模块31，射频传输模块32，天线4，数字式接口 5，数模转化接口 7，空心圆杆8，无线自组网模块9，电源模块1，太阳能电池1I，锂电池1 2，可伸缩空心圆杆11，开关量接口12，电源管理模块13，传感器模块14，温湿度传感器141，氧气传感器142，二氧化碳传感器143，温度监测模块A。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，基于物联网水生环境的监测装置顶部有一个半球形透光外罩I，半球形透光外罩I内安装有光照度传感器2，光照度传感器2通过导线与无线自组网模块9。如图3所示，无线自组网模块9下部连接一节可伸缩空心圆杆11，可伸缩空心圆杆11内安装有开关量接口 12，可伸缩空心圆杆11下部连接电源管理模块13，电源管理模块13内部安装有传感器模块14，且传感器模块14用于采集环境不同的参数，传感器模块14采集的环境数据直接发送给网关，还能作为路由器和中继其他节点的传输数据，以此构成含该若干节点的所述无线自组网结构。可伸缩空心圆杆11主要可以调节光照度传感器2、天线4、无线自组网模块9和电源模块10离地面高度。
[0022]在无线自组网模块9上部连接数字式接口5，数字式接口 5两侧通过导线连接温度监测模块A，同时，数字式接口 5上部连接无线通信模块3，无线通信模块3通过导线连接天线4，且天线4通过导线与无线自组网模块9相连，无线通信模块3内包括功率放大模块31和射频传输模块32，数字式接口 5下部连接空心圆杆8，空心圆杆8内安装有模数转换接口 7。
[0023]优选TI公司的CC2430型片上系统射频传输芯片及CC2591型功率放大芯片来实现，使无线通信模块3工作在2.4GHz的通信频率下，保证通讯的质量和安全。在空旷区域，点对点的有效传输距离可以达到800米。
[0024]无线自组网模块9外表面安装有电源模块10，且电源模块10包括有太阳能电池101和锂电池102，同时太阳能电池101和锂电池102通过导线连接电源管理模块13，太阳能电池101负责将太阳能转换为将电能经电源管理模块13储存在锂电池102中。
[0025]无线自组网模块9获取负责读取光照度传感器2、温湿度传感器141、氧气传感器142、二氧化碳传感器143的感知数据，并通过天线4和本实用新型的其他实例组建无线网络，进行无线数据通信。无线自组网模块9连接光照度传感器2、天线4、温湿度传感器141、氧气传感器142、二氧化碳传感器143和电源管理模块13。
[0026]传感器模块14可设置多个不同的传感器，来分别监测不同的环境数据，例如在一个优选实施例中，在传感器模块14中设置有温湿度传感器141、氧气传感器142和二氧化碳传感器143，使温湿度传感器141通过如串口、Inter IC BUS或SPI等数字式接口 5与无线通信模块3连接，而氧气传感器142和二氧化碳传感器143分别通过模数转换接口 7与无线通信模块3连接，二氧化碳传感器143通过开关量接口 12与无线通信模块3连接。
[0027]为了更适用于野外布置，还配备含3w~5w太阳能电池101和2000mAh锂电池102的电源模块10，与传感器模块14和无线通信模块3分别连接并供电。
[0028]实施例2
[0029]说明书附图中的附图标记包括:热敏电阻RS，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电位器RPl，芯片ICl，芯片IC2，电源VCC，输出信号OUT。
[0030]如图2所示，热敏电阻RS的一端连接电阻R1、电阻R2和电源VCC，热敏电阻RS的另一端接地，电阻Rl的另一端连接电阻R4、电阻R3和芯片ICl的引脚3，电阻R2的另一端连接电位器RPl的固定端，电位器RPl的另一个固定端连接电阻R5，电阻R5的另一端接地，芯片ICl的引脚I连接电位器RPl的滑动端，芯片ICl的引脚4连接电阻R3的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R6和芯片IC2的引脚3，芯片IC2的引脚I接地，芯片IC2的引脚4连接电阻R6的另一端并输出信号OUT。
[0031]热敏电阻RS采集温度信号，通过运放ICl得到反应温度大小的电压值，再通过运放IC2调整放大比例，得到满足一定灵敏度要求的电压值来表征当前环境温度，电路中用电位器RPl对IC2的增益进行调整。监测装置通过传感器及接口电路对数据进行采集、转换后得到一个模拟电量送到单片机进行A/D转换，由于单片机一次只能对一个数据进行转换，并且各种测量值的转换参数不同，所以用选择开关来选择所要测量的参数。监测装置使用物联网无线终端作为远程通讯装置，能够通过3G无线网络实现环境监控装置和使用者手机、监控中心的远程数据传输，实现了远程控制和监控功能。
[0032]以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】等记载可以用于解释权利要求的内容。
【主权项】
1.基于物联网水生环境的监测装置，包括半球形透光外罩(I)和无线自组网模块(9)，所述半球形透光外罩(I)内设有光照强度传感器(2)，所述光照强度传感器(2)下部设有天线(4)，所述天线(4)与所述光照强度传感器(2)均电连接所述无线自组网模块(9)，所述无线自组网模块(9)下部设有可伸缩空心圆杆(11)，其特征在于，还包括无线通信模块(3)，所述无线通信模块(3)设置在所述天线(4)内，所述无线自组网模块(9)内设置有电源模块(10)，所述可伸缩空心圆杆(11)下部设有传感器模块(14)，所述传感器模块(14)和所述无线通信模块(3)均电连接所述电源模块(10)。2.如权利要求1所述的基于物联网水生环境的监测装置，其特征在于，还包括空心圆杆(8 )，所述空心圆杆(8 )设有数模转化接口( 7 )，所述天线(4)下部设有数字式接口( 5 )，所述可伸缩空心圆杆(11)内设有开关量接口(12)，所述传感器模块(14)包括温湿度传感器(141)、氧气传感器(142)和二氧化碳传感器(143)，所述无线通信模块(3)包括功率放大模块(31)和射频传输模块(32); 所述温湿度传感器(141)通过所述数字式接口(5)连接所述射频传输模块(32)，所述氧气传感器(142)分别通过数模转化接口(7)和开关量接口(12)连接所述射频传输模块(32)，所述二氧化碳传感器(143)通过开关量接口(12)连接所述射频传输模块(32)，所述射频传输模块(32)电连接所述功率放大模块(31)。3.如权利要求1所述的基于物联网水生环境的监测装置，其特征在于，还包括电源管理模块(13)，所述电源模块(10)包括太阳能电池(101)和锂电池(102)，所述太阳能电池(101)和所述锂电池(102)通过导线连接所述电源管理模块(13)，所述太阳能电池(101)将太阳能转换为电能，经所述电源管理模块(13)储存在所述锂电池(102)中。4.如权利要求1所述的基于物联网水生环境的监测装置，其特征在于，还包括温度监测模块(A)，所述温度监测模块(A)包括热敏电阻(RS)、电阻(R1)、电位器(RPl)和芯片(ICl)，芯片(ICl)为CC2430射频传输芯片，热敏电阻(RS)的一端连接电阻(Rl)、电阻(R2)和电源(VCC)，热敏电阻(RS)的另一端接地，电阻(Rl)的另一端连接电阻(R4)、电阻(R3)和芯片(IC1)，电阻(R2)的另一端连接电位器(RPl)的固定端，电位器(RPl)的另一个固定端连接电阻(R5)，电阻(R5)的另一端接地，芯片(ICl)连接电位器(RPl)的滑动端，芯片(ICl)连接电阻(R3)的另一端和电阻(R4)，电阻(R4)的另一端连接电阻(R6)和芯片(IC2)，芯片(IC2)为CC2591型功率放大芯片，芯片(I C2 )接地，芯片(I C2 )另一端连接电阻(R6 )的另一端并输出信号(OUT)。
【文档编号】G08C17/02GK205608996SQ201620383983
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】曹勇, 杨代强, 乔旭安
【申请人】重庆科创职业学院