5所示，本实施例提供了一种物联云在线监测通用平台系统，即一种实现河川水情在线监测云平台系统，本实施例中的系统用于实时监测河流水位变化，可应用于应急防汛，它包括数据采集系统100、云数据中心200以及客户端300。
[0048]如图1所示，“数据采集系统”100根据需要布局于河川的多个位置P (也称作传感点)，每个传感点P1、P2、P3的数据采集系统由数据采集和传输的硬件装置以及运行于其上的数据采集板的嵌入式软件构成。其中数据采集和传输硬件系统包括传感器110(110’或110”)、数据采集板120以及3G通信模块130。传感器包括但不限于水位传感器、雨量传感器、图像和视频摄像头等。
[0049]如图2所示，数据采集板120包括ATMEGA芯片121、电源模块122、USB数据通信模块123、串口通信接口 124、传感器接口 125以及水晶发振模块126等硬件模块，传感器和数据采集板通过有线的连接方式连接；3G通信模块130也可以由有线网络模块、无线网络模块和移动通信模块替代。数据采集板内的嵌入式软件由信号处理、物理值的有效性判断和处理、数据通信、报警等功能模块构成。传感器将感测到的数据传输至数据采集板，数据采集板利用通信模块将数据传输至数据存储与云服务系统。
[0050]如图3所示，该图显示了运行于数据采集板的芯片121内的嵌入式软件的示意性程序。在程序开始后，数据采集板120读取前端传感器110的信号，将此信号转化为物理值，然后判断该物理值是否有效。如果该物理值无效，则返回到初始状态；如果该物理值有效，则保存现在物理值并判断该物理值是否超过了设定的标准值。如果该物理值超出了标准值，则通过短信或邮件报警，然后将该物理值与上一次存储的物理值进行比较，确定值的变化是否大于设定值(如2% )，如果大于设定值，则缩短数据的发送间隔，随后计算当前时亥IJ和上一次发送时刻之间的时间间隔，并与设定的发送时间间隔进行比较，如果时间间隔大于设定间隔，则通过3G模块向数据存储器发送与该物理值相关的信息，否则，该数据不予发送，程序返回到初始状态再读取传感器之值。
[0051]如图4所示，数据采集和传输的系统采用市电CT、太阳能发电S、和风力发电W之一或任意组合进行供电，控制器C优先使用太阳能S和(或)风力发电W对蓄电池B持充电，当太阳能S和(或)风能W提供的电压低于设定值时，控制器C启用市电CT，以保证系统的不间断供电，数据采集系统100通过控制器C直接从电池B获得供电。
[0052]“云数据中心”的数据存储与云服务系统由计算机设备和软件系统构成。其中，计算机设备包括分别提供存储功能和计算功能的存储服务器和计算服务器，存储服务器优选地容量大于4TB，而且支持RAIDURAID5或RAID6容灾协议，计算服务器内存大于4GB，可支持MPI和OpenMP并行计算、NVIDIA GPU或Intel Phi加速计算，CPU可以选用较为高频的X86系列(可选Intel或AMD CPU)。软件系统包括数据接收模块、数据存储模块、数据提供云模块。其中，数据接收模块运行的服务包括Apache HTTP服务、FTP文件上传服务、SMTP/POP邮件服务，SMS短信接收服务；数据存储模块运行的服务包括MySQL数据库服务和文件服务；数据提供云模块运行于Apache软件基金会的Tomcat容器内，提供的服务包括传感点信息和传感值管理服务，传感点信息服务包括传感点名称、地点和传感值(水位、降雨量、现场图片等)，传感值管理服务包括数据查询、数据列表、数据图示化、地图、图像和视频、预测等服务(图5所示)。“客户端”可以为个人计算机(PC机)或移动终端。PC机运行各种常见操作系统和网页阅览器，PC与云数据中心的服务器通过有线LAN (Local Area Network)或无线LAN(Wifi)连接。移动终端可选Apple Iphone和Android Phone等智能手机或相应的平板电脑，需要装有网页阅览器或者物联云客户端APP，移动终端与云数据中心的服务器通过无线网络(Wifi)或者移动通信方式连接。客户端的操作系统可以是Windows、Linux、MacOS、1S或Android等。移动终端可以包括对应1S或Android的数据接收与呈现App。客户端与数据中心的服务器通过有线、无线网络或者移动通信的方式通信。
[0053]在一个优选实施例中，单片机芯片还包括Intel Edison系列的芯片，串口通信接口包括基于TTL电平的RX(信号接收)和TX(信号发送)接口，传感器接口包括正电压、接地和传感信号接口，传感器通过有线的连接方式与数据采集装置连接。
[0054]以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，包括数据采集系统、云数据中心以及客户端，其中: 所述数据采集系统包括位于现场的数据采集和传输的硬件装置和运行于数据采集和传输的硬件装置中的数据采集板上的嵌入式软件； 所述云数据中心包括用于数据存储与云服务的计算机设备和软件系统，所述云数据中心与所述数据采集系统通信以接收来自所述数据采集系统所传输的数据信息； 所述客户端包括计算机以及移动终端，所述客户端位于用户端并与所述数据存储与云服务系统通信以向所述数据存储与云服务系统发送请求进行信息查询。2.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述数据采集和传输系统可以由市电、太阳能发电装置和风力发电装置中的一种或它们的组合供电。3.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述数据采集和传输的硬件装置包括传感器、数据采集板，以及通信模块，其中: 所述传感器包括水质传感器、空气温湿度传感器、土壤传感器、水位传感器、位移和变形传感器、压力和扭矩传感器、红外感应传感器、全球定位系统或北斗位置与速度传感器、图像和视频摄像头、烟雾和热传感器、特殊气体传感器、射频识别器； 所述数据采集板包括单片机芯片、电源模块、通用串行总线、数据通信模块、串口通信接口、传感器接口 ； 所述通信模块包括有线网络模块、无线网络模块和移动通信模块； 所述传感器将感测到的数据传输至所述数据采集板，所述数据采集板利用所述通信模块将所述数据传输至所述云数据中心。4.根据权利要求3所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述数据采集板的单片机芯片包括ATMEGA系列和Intel Edison系列的芯片，所述串口通信接口包括基于TTL电平的RX(信号接收)和TX(信号发送)接口，所述的传感器接口包括正电压、接地和传感信号接口，所述传感器通过有线的连接方式与所述数据采集装置连接；所述移动通信模块包括通用分组无线服务移动通信模块、3G移动通信模块、4G移动通信模块以及北斗短报文通信模块。5.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述数据采集板的嵌入式软件包括信号处理功能模块、物理值的有效性判断功能模块、数据简易处理功能模块、报警功能模块、数据通信功能模块。6.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述云数据中心的计算机设备包括存储服务器和计算服务器，其中: 所述存储服务器包括单节点存储服务器或集群存储服务器，所述存储服务器支持RAIDU RAID5或RAID6数据容灾协议； 所述计算服务器包括单节点计算服务器或集群计算服务器，所述计算服务器可支持MPI和OpenMP并行计算、NVIDIA GPU或Intel Phi加速计算、Apache Hadoop分布式计算。7.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述云数据中心的软件系统包括数据接收模块、数据存储模块、数据提供云模块，其中: 所述数据接收模块运行的服务包括HTTP服务、FTP文件上传服务、SMTP/POP邮件服务、SMS短信接收服务； 所述数据存储模块运行的服务包括SQL数据库服务和文件服务。8.根据权利要求7所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述云数据中心的数据提供云模块运行的服务包括传感点信息和传感值管理服务，所述传感点信息服务包括传感点名称、地点和传感点所属关系的信息服务，所述传感值管理服务包括数据查询、数据列表、数据图示化、地图、图像和视频、预测等服务。9.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述客户端为PC机或智能终端，所述客户端的操作系统为Windows、Linux、MacOS、1S或Android中的一种，应用软件包括对应于1S或Android的数据接收与呈现软件。10.根据权利要求1所述的物联云在线监测通用平台系统，其特征在于，所述客户端与云数据中心的服务器通过有线、无线网络或者移动通信的方式通信。
【专利摘要】本发明公开了一种物联云在线监测通用平台系统，包括数据采集系统、云数据中心和客户端。数据采集系统包括位于现场的数据采集和传输的硬件装置以及运行于其中的采集板上的嵌入式软件；云数据中心包括用于数据存储与云服务的计算机设备和软件系统；客户端包括计算机以及移动终端，客户端位于用户端并与云数据中心通信以向数据存储与云服务系统发送请求进行信息查询。本发明的物联云在线监测通用平台系统社会价值高、经济价值高、环境价值高、使用方便，适合于环境在线监测、防灾在线监测和生产在线监测等，如水质在线监测、水位和雨量在线监测、工厂环境卫生在线监测、工业4.0平台、农业物联网、车船运输实时监控、智能家居等。
【IPC分类】G05B23/02
【公开号】CN105334842
【申请号】CN201510640876
【发明人】宋应文
【申请人】苏州富米信息技术有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月30日