一种节点监测装置的投放和回收方法及系统与流程

本发明涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种节点监测装置的投放和回收方法及系统。

背景技术：

近年来，随着社会经济的发展及工业化和城市化进程的加快，水资源污染问题日益严重，已经对人类生存环境构成极大威胁。基于“预防为主，防治结合”的治污理念，我们不仅要在水质污染后进行污染治理，更为重要的是做到对水质的实时监测，及时了解水质的情况，确保水质安全，避免水质受到不可挽回的污染。

目前，水质监测方案主要有以下几种：一、采用实验室的传统分析方式，如分光光度法、液相色谱法等。这需要人员先去目的地进行采样，然后运送会实验室使用专用设备进行分析，不但效率低成本高，还不能保证检测结果的实时性。二、采用大型自动监测系统，包含监控中心和若干监控子站，能够实现连续自动监测并远程传输数据，然而因为监测点固定所以监测范围有限，监控站的建设和通讯电缆的铺设也需要大量的成本。

另外，还有采用便携式监测仪进行检测的水质监测方式。这种方式虽然不用运输水样，但需要人工将检测仪运送到需要水质监测的位置，当检测水源的时候，如果水源位置较为偏远，此时人工将检测仪运送至偏远地区和从偏远地区回收都会导致人工成本大幅升高，且工人的安全难以得到保障。

技术实现要素：

本发明提供一种节点监测装置的投放和回收方法及系统，利用无人设备将监测装置投放和回收。

本发明一方面提供一种节点监测装置的投放和回收方法，所述方法应用于信息控制中心设备、监测装置和无人设备，所述信息控制中心设备、所述监测装置和所述无人设备之间均通过通信连接，包括：所述信息控制中心设备发送第一指令至无人设备，所述无人设备夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第一位置；所述信息控制中心设备发送第二指令至无人设备，所述无人设备夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述信息控制中心设备发送第一指令至无人设备，包括：所述信息控制中心设备通过定位系统定位获取所述监测装置的初始位置，并读取所述监测装置的第一装置信息；将所述初始位置和所述第一装置信息处理得到第一指令，将所述第一指令发送至无人设备。

在一种可实施方式中，所述无人设备夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第二位置，包括：所述无人设备接收并处理所述第一指令；所述无人设备移动至包括所述初始位置的第一区域；所述无人设备在所述第一区域搜索第二装置并读取第二装置信息；所述无人设备判断所述第一装置信息与所述第二装置信息是否相同；如果所述第一装置信息与第二装置信息相同，所述无人设备将所述第二装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述方法包括：如果所述第一装置信息与第二装置信息不同，所述无人设备将所述第二装置信息发送至信息控制中心设备；所述信息控制中心设备记录所述第二装置信息。

在一种可实施方式中，所述方法还包括：如果所述第一装置信息与第二装置信息不同，所述无人设备在包含所述第一区域的第二区域通过视觉识别搜索第三装置，并读取第三装置信息；所述无人设备判断所述第一装置信息与第三装置信息是否相同；如果所述第一装置信息与第三装置信息相同，所述无人设备将所述第三装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述方法还包括：所述监测装置发送故障指令至所述信息控制中心设备；所述信息控制中心设备发送第三指令至所述无人设备；所述无人设备夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第三位置。

本发明另一方面提供一种节点监测装置的投放和回收系统，包括信息控制中心设备、监测装置和无人设备，所述信息控制中心设备、所述监测装置和所述无人设备之间均通过通信连接；所述信息控制中心设备包括：指令发送模块，用于发送第一指令至无人设备；所述指令发送模块，进一步用于发送第二指令至无人设备；所述无人设备包括：夹持移动模块：用于夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第一位置；所述夹持移动模块：用于夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述指令发送模块包括：定位读取单元，用于设备通过gps定位获取所述监测装置的初始位置，并读取所述监测装置的第一装置信息；处理发送单元，用于将所述初始位置和所述第一装置信息处理得到第一指令，将所述第一指令发送至无人设备。

在一种可实施方式中，所述夹持移动模块包括：接收处理单元，用于接收并处理所述第一指令；移动单元：用于移动至包括所述初始位置的第一区域；搜索读取单元：用于无人设备在所述第一区域搜索第二装置并读取第二装置信息；判断信息单元：用于判断所述第一装置信息与所述第二装置信息是否相同；判断移动单元：用于如果所述第一装置信息与第二装置信息相同，所述无人设备将所述第二装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述无人设备包括：判断发送模块，用于如果所述第一装置信息与第二装置信息不同，所述无人设备将所述第二装置信息发送至信息控制中心设备；所述信息控制中心设备还包括：记录模块，用于记录所述第二装置信息。

在一种可实施方式中，所述无人设备还包括：搜索识别模块：用于如果所述第一装置信息与第二装置信息不同，所述无人设备在包含所述第一区域的第二区域通过视觉识别搜索第三装置，并读取第三装置信息；所述判断信息单元，进一步用于所述无人设备判断所述第一装置信息与第三装置信息是否相同；所述判断移动单元，进一步用于如果所述第一装置信息与第三装置信息相同，所述无人设备将所述第三装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，所述监测装置包括：故障发送模块：用于所述监测装置发送故障指令至所述信息控制中心设备；所述指令发送模块，进一步用于所述信息控制中心设备发送第三指令至所述无人设备；所述夹持移动模块，进一步用于所述无人设备夹持所述监测装置，并将所述监测装置移动至第三位置。

本发明实施例提供了一种节点监测装置的投放和回收方法和系统，通过无人机的gps定位和视觉识别系统，能够将监测装置投放至偏远地区，并将监测装置安全回收，减少了人工成本，提高了检测效率，同时避免了监测装置长时间留在水源地导致的环境污染。

附图说明

图1示出了本发明实施例一种节点监测装置的投放和回收方法的网络拓扑图。

图2示出了本发明实施例节点监测装置的投放和回收方法的整体流程图。

图3示出了本发明实施例一种节点监测装置的投放和回收系统的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。

图1示出了本发明实施例一种节点监测装置的投放和回收方法的网络拓扑图。

参见图1，本发明实施例提供一种节点监测装置的投放和回收方法，包括有一信息控制中心设备101、若干无人设备103和若干监测装置102。信息控制中心设备101、监测装置102和无人设备103之间均通过通信连接。其中，信息控制中心设备101可以选择为云服务器。监测装置102的数量可根据需要实际需要监测的水域大小和需要监测的水域密度进行调整。如一种实施例中，需要进行水质监测的水域面积为50m²，根据需要判断监测装置的投放密度为每10m²投放1个，则选择在该水域面积中投放5个监测装置102。无人设备103用于监测装置102的投放和回收，因此，无人设备103的选择也可以根据实际情况中的地形决定。如，当需要将监测装置102投放到深山中时，可以选择无人机投放；当监测装置102需要投放当湖泊中时，可选择无人船进行投放；当需要将监测装置102投放到下水道中时，还可以选择无人车进行投放。无人设备103的使用数量可根据工程的实际时间进行调整，在此不做限定。

进一步的，本发明实施例所采用的通信连接可以为无线连接，也可以为有线连接，在此不对通信连接的方式进行限定。但是为了能够完成大范围的、实时的、直观的水质监测，本发明实施例优选采用lora或nb-iot通信技术。为了扩大本发明的通信覆盖面积，本发明实施例可以在水域与信息控制中心设备101之间设置若干数据基站104，以满足数据传输的需要。另外，lora和nb-iot技术相较于现有的其他无线通讯技术，有距离更长，功耗更低，数据更安全的优点，因此，所需数据基站104的密度较低。

本发明实施例还可增加与信息控制中心设备通信连接的移动监控端105。移动监控端105可以是手机或电脑，通过移动监控端105通信连接控制信息控制中心设备101。

在本发明实施例中，当需要对指定水域进行监测装置的投放和回收时，用户可通过移动监控端105控制信息控制中心设备101向无人设备103发送指令，使无人设备103抓取需要数量的监测装置102并将监测装置102投放在指定水域中。监测装置102通过水质检测板检测水域水质，然后就将检测结果发送至信息控制中心设备101，通过信息控制中心设备101收集指定水域中多个监测装置102的检测结果，并进行处理后，即可得到指定水域的水质结果。此时，信息控制中心设备101可以再次发送指令，使无人设备103在指定水域抓取监测装置进行回收，从而避免了监测装置的资源浪费，同时保护了环境。

图2示出了本发明实施例节点监测装置的投放和回收方法的整体流程图。

参见图2，本发明实施例提供一种节点监测装置的投放和回收方法，该方法应用于上述实施例中的信息控制中心设备、监测装置和无人设备。

信息控制中心设备、监测装置和无人设备之间均通过通信连接，具体包括如下步骤：

步骤201，信息控制中心设备发送第一指令至无人设备，无人设备夹持监测装置，并将监测装置移动至第一位置。

步骤202，信息控制中心设备发送第二指令至无人设备，无人设备夹持监测装置，并将监测装置移动至第二位置。

此处的第一指令可以包括监测装置的具体位置，从而使无人设备能够移动到监测装置上并夹持监测装置。此处的第一位置应为需要进行水质检测水域中的指定位置，该位置可以人工在信息控制中心设备中输入设定，也可以由信息控制中心设备根据人工设定的投放点算法进行设定。此处的第二位置可以为监测装置的回收位置。此处的回收位置由信息控制中心设备设定，可以是设备回收点，使分散在地形中的监测装置能够回收到一起；也可以是需要进行水质监测的地形中另一指定定点。需要注意的是，本发明实施例的第一位置和第二位置均可根据实际情况进行调整以满足水质监测的要求。

为了能够使无人设备准确夹持监测装置，本发明实施例信息控制中心设备发送第一指令至无人设备具体包括：

首先，信息控制中心设备通过定位系统定位获取监测装置的初始位置，并读取监测装置的第一装置信息。然后，将初始位置和第一装置信息处理得到第一指令，将第一指令发送至无人设备。本发明实施例的定位系统可以是gps系统，当然也可以是其他定位系统，本发明实施例不做限制。装置信息可以是装置的id信息，id信息不仅限于id号、颜色等可以用于唯一标识一台监测装置的信息。

上述设置，在信息控制中心设备发送第一指令给无人设备的时候，无人设备能够得到监测装置的具体位置，并通过监测装置的具体位置进行移动至监测装置上，以提高定位的精准性。

进一步的，本发明实施例无人设备夹持监测装置，并将监测装置移动至第二位置，包括：

首先,无人设备接收并处理第一指令。然后，无人设备移动至包括初始位置的第一区域。其后，无人设备在第一区域搜索第二装置并读取第二装置信息。再后，无人设备判断第一装置信息与第二装置信息是否相同。最后，如果第一装置信息与第二装置信息相同，无人设备将第二装置移动至第二位置。

需要说明的是，此处第二装置是为了指代特定的监测装置，也是监测装置的一种，为了提高无人设备夹持监测装置的精确性，在无人设备移动到监测装置处时，通过读取第二装置信息并和第一装置信息比较，以确认第二装置是否为第一指令中所指代的监测装置，避免了无人设备错抓监测装置。

进一步的，如果第一装置信息与第二装置信息不同，无人设备将第二装置信息发送至信息控制中心设备；所信息控制中心设备记录第二装置信息。

当第一装置信息和第二装置信息无法配对时，即第一指令中指代的监测装置和第二装置均出现了位移的情况，将第二装置信息反馈给信息控制中心设备，信息控制中心设备可以在第二装置回收的时候，及时更新第一指令，使抓取第二装置的无人设备能够找到第二装置所在的位置；更为重要的是，由于第二装置位置偏移，其检测的水源水质数据也可以在信息控制中心设备处进行更新，以提高水质数据的准确性。

为了能够找寻到第一指令所指代的监测装置，该方法还包括：

首先，如果第一装置信息与第二装置信息不同，无人设备在包含第一区域的第二区域通过视觉识别搜索第三装置，并读取第三装置信息；

然后，无人设备判断第一装置信息与第三装置信息是否相同；

再后，如果第一装置信息与第三装置信息相同，无人设备将第三装置移动至第二位置。

需要说明的是，第二区域为将第一区域扩大后的区域，此处的扩大倍数可根据实际地形和实际情况进行确定，通过信息控制中心设备修改设定即可。通过在无人设备上增设视觉识别装置，能够通过无人设备的视觉识别进行监测装置的准确抓取。进一步的，为了方便无人设备识别同一指定水域内监测装置的区别，可以将每个监测装置分别涂上差距较大的颜色，且与环境颜色差距较大的颜色，以提高无人设备的视觉识别效率和识别准确性。颜色可以为亮黄、亮红、荧光紫、荧光蓝等。

考虑到监测装置所处环境为室外，环境较为恶劣，为了避免与监测装置故障导致监测装置难以回收和环境无人问题，本发明实施例还包括：首先，检测装置发送故障指令至信息控制中心设备。其次，信息控制中心设备发送第三指令至所述无人设备。然后，无人设备夹持所述监测装置，并将监测装置移动至第三位置。

在监测装置发送故障的时候，可以通过发送故障指令至信息控制中心设备要求主动回收。之后，信息控制中心设备可以通过发送第三指令控制无人机回收监测装置，此处的第三位置应该区别于第一位置，以避免故障的监测装置和未故障的监测装置混杂，第三位置可以为维修点，也可以为监测装置丢弃点。

为了方便理解，针对本发明实施例提供的一种节点监测装置的投放和回收方法，对该方法进行进一步的举例描述。如：

当需要对覆盖面积为100m²的山脉水域进行水质监测时，将包含水域的山脉地图输入信息控制中心设备中，根据山脉的实际情况，设定投放密度为每10m²一个监测装置。

监测装置内部都有装有加速度传感器装置，以保持监测装置的浮力和平衡。还装设有温度传感器、ph传感器、浊度传感器和溶氧量传感器以进行水质监测，传感器的探头伸出监测装置并与水体接触以监测水质。每个监测装置还具有不同的id编码以进行区分。

由于山脉环境复杂，选择无人机进行监测装置的投放。并在山脉的山脚下建设与监测装置、无人设备和信息控制中心设备均采用lora技术进行通信连接的基站，以扩大信号传输强度。并选用云服务器作为信息控制中心设备。并选择pc端与云服务器通信连接以控制云服务器。

首先，将山脉地图、投放密度通过pc端输入云服务器，云服务器根据山脉地图设定投放点，并通过定位系统定位10个监测装置的初始位置和id编码，分别生产包含监测装置初始位置和需要投放水域位置的十个第一指令，并将十个第一指令分别发送给十架无人机。

其次，无人机接收第一指令后，从第一指令中读取到监测装置的id编码、外观颜色和初始位置，根据第一指令移动到监测装置的初始位置并抓取监测装置。

无人机首先移动到监测装置的初始位置，并读取位于初始位置上监测装置的id编码，如果id编码核对一致，无人机夹持该监测装置并移动至需要投放水域位置后投放监测装置。读取的方式可以为接触读取，也可以为不接触读取。本发明实施例中提供一种读取方法，可在监测装置上设置芯片，而后在无人机上设置芯片读取器，当芯片与读取器接近，即可读取芯片中的id编码。

监测装置在加速度传感器装置和重力的作用下半浮在指定水域内，并发送第一指令完成信号至云服务器，无人机返航或者抓取水域中电量不足的监测装置后返航。

然后，云服务器发送第二指令至监测装置，监测装置的传感器的探头与水体接触，传感器通过探头进行检测分别得到水体温度数据、水体ph数据、水体浊度数据和水体溶氧量数据，并将上述数据和id编码通过基站传输或者直接传输至云服务器。需要注意的是，为了提高水质监测的时效性，监测装置发送至云服务器的数据应该是多组的，即本发明实施例监测装置并非仅仅只监测一组数据后就通过无人设备回收，此处的水质监测结果也非仅仅只有瞬时监测结果。如，监测装置在24小时内每隔一小时进行一次水质检测，并将24小时内共计24组监测结果发送至云服务器。

之后，云服务器接收数据后，云服务器根据所有监测装置发回id编码和gps定位确定数据对应位置的水域水质数据，并通过整体分析得到整体水域的水质结果。此处的析方式可以根据工作人员的需要自行设定。

最后，云服务器将对应位置的水域水质数据和整体水域的水质结果发送至pc端供工作人员查看。

当完成数据收集后，信息控制中心设备发送第二指令至无人设备，第二指令包括有监测装置的所投放的指定位置，监测装置的颜色和监测装置的id编码。

无人机首先移动到监测装置的指定位置，如果在指定位置搜索到监测装置，可以进行id编码读取，当id编码核对一致以后，即可夹持该监测装置进行回收。如果id编码核对不一致，将该id编码对应的位置发送至信息控制中心设备，并扩大搜索范围，通过视觉识别系统搜索对应颜色的监测装置，当搜索到颜色一致的监测装置时，可再次读取其id编码，如果与第二指令中的id编码核对一致，即可回收。

当监测装置发生故障时，发送故障指令至信息控制中心设备，此处的故障可以为不影响监测装置通信模块、gps定位模块的故障。

信息控制中心设备发送第三指令给无人设备，第三指令同样包括监测装置的所投放的指定位置，监测装置的颜色和监测装置的id编码。其回收方式与第二指令大致相同，区别在于，无人机将监测装置运送至第三位置如检修站进行检修。

需要说明的是，本发明实施例的视觉识别系统可以在无人设备移动至指定位置的时候就进行使用，以提高无人设备的搜寻效率。

图3示出了本发明实施例一种节点监测装置的投放和回收系统的系统示意图。

参见图3，本发明实施例还提供一种节点监测装置的投放和回收系统，包括信息控制中心设备301、监测装置303和无人设备302，信息控制中心设备301、监测装置303和无人设备302之间均通过通信连接；信息控制中心设备301包括：指令发送模块3011，用于发送第一指令至无人设备；指令发送模块3011，进一步用于发送第二指令至无人设备；无人设备302包括：夹持移动模块3021，用于夹持监测装置，并将监测装置移动至第一位置；夹持移动模块3021，用于夹持监测装置，并将监测装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，指令发送模块3011包括：定位读取单元30111，用于设备通过gps定位获取监测装置的初始位置，并读取监测装置的第一装置信息；处理发送单元30112，用于将初始位置和第一装置信息处理得到第一指令，将第一指令发送至无人设备。

在一种可实施方式中，夹持移动模块3021包括：接收处理单元30211，用于接收并处理第一指令。移动单元30212，用于移动至包括初始位置的第一区域。搜索读取单元30213，用于无人设备在第一区域搜索第二装置并读取第二装置信息。判断信息单元30214，用于判断第一装置信息与第二装置信息是否相同。判断移动单元30215，用于如果第一装置信息与第二装置信息相同，无人设备将第二装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，无人设备302包括：判断发送模块3022，用于如果第一装置信息与第二装置信息不同，无人设备将第二装置信息发送至信息控制中心设备。信息控制中心设备301还包括：记录模块3012，用于记录第二装置信息。

在一种可实施方式中，无人设备302还包括：搜索识别模块3023，用于如果第一装置信息与第二装置信息不同，无人设备在包含第一区域的第二区域通过视觉识别搜索第三装置，并读取第三装置信息。判断信息单元，进一步用于无人设备判断第一装置信息与第三装置信息是否相同。判断移动单元，进一步用于如果第一装置信息与第三装置信息相同，无人设备将第三装置移动至第二位置。

在一种可实施方式中，监测装置303包括：故障发送模块3031，用于监测装置发送故障指令至信息控制中心设备。指令发送模块，进一步用于信息控制中心设备发送第三指令至无人设备。夹持移动模块，进一步用于无人设备夹持监测装置，并将监测装置移动至第三位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。