水质监测系统及方法与流程

本发明涉及物联网的技术领域，尤其是涉及一种水质监测系统及方法。

背景技术

水是人类赖以生存的基础，水环境的变化与人类生存发展密切相关。近年来，随着我国经济飞速发展，河流、湖泊等水资源污染情况日益严重，水污染问题已经成为制约我国发展的最重要因素之一。

水质监测是水资源保护的重要手段，随着物联网技术的发展，水质监测手段由人工监测逐渐向智能监测过渡，然而受地面网络覆盖制约，物联网技术的应用存在一定局限。在无地面网络覆盖区域，监测数据无法传输，无法实现对全球水资源环境的远程实时监测，导致了水资源环境发生污染时难以及时发现。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水质监测系统及方法，以便于对监测区域水资源的远程监测。

第一方面，本发明实施例提供了一种水质监测系统，包括：由多颗物联网卫星组成的物联网星座、地面中心、地面终端和水环境监测平台；

所述地面终端与水资源环境监测装置连接，用于采集所述水资源环境监测装置所测得的水资源环境测量数据，并将采集到的所述水资源环境测量数据发送至所述物联网卫星，其中，所述水资源环境测量数据至少包括：监测区域的水温数据、监测区域的浊度数据、监测区域的电导率数据、监测区域的ph值和监测区域的地理位置数据；

所述物联网卫星与所述地面终端进行无线通信，用于接收所述地面终端发送的所述水资源环境测量数据，对所述水资源环境测量数据进行存储，并在运行至所述地面中心上方时，将所述水资源环境测量数据发送至所述地面中心；

所述地面中心与所述物联网卫星进行无线通信，用于接收所述物联网卫星发送的所述水资源环境测量数据，并将所述水资源环境测量数据进行解析处理后发送至所述水环境监测平台；

所述水环境监测平台与所述地面中心通过地面网络进行数据传输，用于接收所述地面中心发送的解析后的水资源环境测量数据，基于所述解析后的水资源环境测量数据进行判断所述监测区域是否存在污染情况。

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，所述水资源环境监测装置至少包括：水温传感器、浊度传感器、电导率传感器、ph值传感器和位置传感器；

所述水温传感器、所述浊度传感器、所述电导率传感器、所述ph值传感器和所述位置传感器分别设置于所述监测区域；

其中，所述水温传感器用于实时测量所述监测区域的水温数据；

所述浊度传感器用于实时测量所述监测区域的浊度数据；

所述电导率传感器用于实时测量所述监测区域的电导率数据；

所述ph值传感器用于实时测量所述监测区域的ph值；

所述位置传感器用于实时测量所述监测区域的地理位置数据。

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，所述物联网卫星上装载有数据采集系统dcs载荷。

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，所述地面终端包括：dcs终端。

结合第一方面，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，所述地面终端包括数据采集设备，所述数据采集设备分别与所述水温传感器、所述浊度传感器、所述电导率传感器、所述ph值传感器和所述位置传感器连接。

结合第一方面，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，所述位置传感器包括：gnss定位芯片。

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，所述地面终端通过广播的方式将所述水资源环境测量数据发送至所述物联网卫星。

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，所述地面中心包括：地面卫星通信站。

结合第一方面，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，所述水环境监测平台，还用于执行以下操作：

存储所述解析后的水资源环境测量数据；

对所述解析后的水资源环境测量数据进行分析，判断所述监测区域是否存在污染情况；

如果所述监测区域存在所述污染情况，则进行报警。

第二方面，本发明实施例还提供了一种水质监测系统中数据采集传输的方法，包括：

位于监测区域的地面终端采集水资源环境监测装置所测得的水资源环境测量数据，将所述水资源环境测量数据上传至物联网卫星；

所述物联网卫星接收所述水资源环境测量数据以后，所述物联网卫星对所述水资源环境测量数据进行存储，在所述物联网卫星运行至地面中心上方时，将所述水资源环境测量数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述水资源环境测量数据，通过地面网络将所述水资源环境测量数据发送至水环境监测平台。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种水质监测系统及方法，该系统包括：由多颗物联网卫星组成的物联网星座、地面中心、地面终端和水环境监测平台；地面终端与水资源环境监测装置连接，用于采集水资源环境监测装置所测得的水资源环境测量数据，并将采集到的水资源环境测量数据发送至物联网卫星，其中，水资源环境测量数据至少包括：监测区域的水温数据、监测区域的浊度数据、监测区域的电导率数据、监测区域的ph值和监测区域的地理位置数据；物联网卫星与地面终端进行无线通信，用于接收地面终端发送的水资源环境测量数据，对水资源环境测量数据进行存储，并在运行至地面中心上方时，将水资源环境测量数据发送至地面中心；地面中心与物联网卫星进行无线通信，用于接收物联网卫星发送的水资源环境测量数据，并将水资源环境测量数据进行解析处理后发送至水环境监测平台；水环境监测平台与地面中心通过地面网络进行数据传输，用于接收地面中心发送的解析后的水资源环境测量数据，基于解析后的水资源环境测量数据进行判断监测区域是否存在污染情况。

利用地面网络难以对全球监测区域进行实时监测，导致了水资源环境发生污染时难以及时发现。与现有技术相比，本发明中的水质监测系统中包含了由多颗物联网卫星组成的物联网星座、地面中心、地面终端和水环境监测平台，其中，地面终端用于进行水资源环境测量数据的采集，并将水资源环境测量数据发送至物联网卫星，进一步由该物联网卫星将水资源环境测量数据发送至地面中心，地面中心接收水资源环境测量数据后，对水资源环境测量数据进行解析处理，进而通过地面网络将解析后的水资源环境测量数据发送至水环境监测平台，进而，水环境监测平台基于接收到的解析后的水资源环境测量数据进行判断监测区域是否存在污染情况。本发明实施例中所提供的水质监测系统，利用物联网卫星进行数据的传输，能够有效地解决现有技术中因为地面网络无法覆盖所导致的水资源环境测量数据无法传输问题，进而能实现对监测区域水资源的远程监测。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，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为本发明实施例提供的一种水质监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水资源环境监测装置与地面终端的连接结构示意图；

图3为本发明实施例提供的水环境监测平台的操作流程图；

图4为本发明实施例提供的水质监测系统中数据采集传输的方法流程图。

图标：

101-物联网卫星；102-地面终端；103-地面中心；104-水环境监测平台。

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。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。

考虑到现有技术中，由于地面网络无法实现全面覆盖，进而导致无法对上述监测区域水资源进行远程监测；基于此，本发明实施例中提供了一种水质监测系统及方法，下面通过实施例进行描述。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种水质监测系统进行详细介绍。

实施例一：

本发明的一个实施例中提供了一种水质监测系统，参照图1所示，该系统包括：由多颗物联网卫星101组成的物联网星座、地面中心103、地面终端102和水环境监测平台104；

上述地面终端102与水资源环境监测装置连接，用于采集水资源环境监测装置所测得的水资源环境测量数据，并将采集到的水资源环境测量数据发送至物联网卫星101，其中，水资源环境测量数据至少包括：监测区域的水温数据、监测区域的浊度数据、监测区域的电导率数据、监测区域的ph值和监测区域的地理位置数据；上述地面终端102可以是将水资源环境测量数据每间隔预设时间上传至物联网卫星101。

参考图2，上述水资源环境监测装置至少包括：水温传感器、浊度传感器、电导率传感器、ph值传感器和位置传感器；

水温传感器、浊度传感器、电导率传感器、ph值传感器和位置传感器分别设置于监测区域；

其中，水温传感器用于实时测量监测区域的水温数据；

浊度传感器用于实时测量监测区域的浊度数据；

电导率传感器用于实时测量监测区域的电导率数据；

ph值传感器用于实时测量监测区域的ph值；

位置传感器用于实时测量监测区域的地理位置数据，其中，位置传感器可以为gnss定位芯片，本发明实施例对位置传感器的表现形式不进行限制。

上述的地面终端102通过广播的方式将水资源环境测量数据发送至物联网卫星101。具体的，在物联网卫星101移动至地面终端102的上方时，地面终端102通过广播的方式将采集的水资源环境测量数据上传至物联网卫星101。

在具体实施时，相关人员首先进行监测区域的确定，在该监测区域内对水资源环境监测装置进行布置，水资源环境监测装置与地面终端102连接。具体的，监测区域可以为河流，也可以为湖泊，本发明实施例对监测区域不进行具体限制。

该地面终端102包括数据采集设备，该数据采集设备用于与各类传感器连接；

具体的，本发明实施例中的数据采集设备分别与水温传感器、浊度传感器、电导率传感器、ph值传感器和位置传感器连接。

上述物联网卫星101与地面终端102进行无线通信，用于接收地面终端102发送的水资源环境测量数据，并将水资源环境测量数据发送至地面中心103；该地面中心为地面卫星通信站；

具体的，物联网卫星101在移动到地面中心103上方时，将水资源环境测量数据发送至地面中心103，水资源环境测量数据至少包括：监测区域的水温数据、监测区域的浊度数据、监测区域的电导率数据、监测区域的ph值和监测区域的地理位置数据。

上述地面中心103与物联网卫星101进行无线通信，用于接收物联网卫星101发送的水资源环境测量数据，并将水资源环境测量数据进行解析处理后发送至水环境监测平台104；

上述水环境监测平台104与地面中心103通过地面网络进行数据传输，用于接收地面中心103发送的解析后的水资源环境测量数据，基于解析后的水资源环境测量数据进行判断监测区域是否存在污染情况。

上述水环境监测平台104用于对监测区域水资源进行远程监测，该水环境监测平台104也可以是水环境监测服务器，该水环境监测服务器能够与管理人员所使用的终端设备进行数据交互。该终端设备可以是手机、电脑等移动终端设备。

具体的，上述水环境监测平台104接收到解析后的水资源环境测量数据后，执行以下操作，参考图3：

s301、存储解析后的水资源环境测量数据；

s302、对解析后的水资源环境测量数据进行分析，判断监测区域是否存在污染情况；

具体的，水环境监测平台104采用将解析后的水资源环境测量数据与预设阈值进行对比的方式进行分析。

s303、如果监测区域存在污染情况，则进行报警。

具体的，报警时，给出监测区域的地理位置和具体的污染情况，实现对监测区域水质的远程监测。

上述的物联网星座是由多颗物联网卫星101在轨组网构成的，在一个可能的实施例中，该星座采用walker布局，在该布局下，卫星轨道是圆形轨道，各轨道平面平均分布，而且轨道平面中的卫星均匀分布时的星座排布，可实现全球覆盖。

在一个可能的实施例中，上述的物联网卫星上装载有数据采集系统dcs载荷；用于对通用数据进行采集；相应的上述地面终端包括：dcs终端，该dcs终端为通用终端，可根据水资源环境测量数据的具体应用场景定制，提供标准化接口。

上述实施例中所提供的系统使用物联网星座进行水资源环境测量数据的采集与传输，具有无需地面网络覆盖保障，无需人员值守，即能够实现对水资源环境测量数据的实时监测的积极效果，实现了对监测区域水资源的远程监测。

实施例二：

本发明的另外一个实施例中提供了一种水质监测系统中数据采集传输的方法，参照图4所示，该方法包括如下步骤：

s401、位于监测区域的地面终端采集水资源环境监测装置所测得的水资源环境测量数据，将水资源环境测量数据上传至物联网卫星；

上述的地面终端采集水资源环境监测装置所测量的水资源环境测量数据，将水资源环境测量数据每隔预设时间上传至物联网卫星。

上述的地面终端通过广播的方式，在物联网卫星移动至地面终端的上方时，将采集的水资源环境测量数据上传至物联网卫星。

s402、物联网卫星接收水资源环境测量数据以后，物联网卫星对水资源环境测量数据进行存储，在物联网卫星运行至地面中心上方时，将水资源环境测量数据发送至地面中心；

s403、地面中心接收水资源环境测量数据，通过地面网络将水资源环境测量数据发送至水环境监测平台。

本方法中通过使用物联网卫星组成的星座进行水质监测系统中数据的采集与传输，具有覆盖面广的优点，解决了地面网络无法覆盖区域的数据传输问题，能够实现对监测区域的有效监测。

本发明实施例所提供的水质监测系统及方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。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。