本实用新型涉及河道监测领域，特别涉及一种基于物联网的河道智能监测系统。
背景技术：
河道监测系统适用于远程监测自然河流、人工运河、景观河道、水库下游等的实时状况。传统的河道监测系统由采集系统(雨量站、水位水质站、图像站)、预警系统(大功率广播站、预警信息屏)和控制系统(中心管理平台)三大部分组成。通过对监测站点的数据分析，超过预设警戒值后，预警系统会自动发布预警信息，同时能将预警信息及时发送到预警显示屏。相关管理单位可通过平台数据监测及时做好调度准备。河道监测系统能及时掌握河流水源变化情况并及时发布预警、避免人员和经济损失。传统的河道监测系统的电路部分结构复杂，硬件成本较高。另外，由于传统的河道监测系统的电路部分缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性不高。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的基于物联网的河道智能监测系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于物联网的河道智能监测系统，包括前端监测单元、第一无线传输模块、监测中心单元、第二无线传输模块和远程报警模块，所述前端监测单元通过所述第一无线传输模块与所述监测中心单元之间进行数据交换和命令传达，所述前端监测单元通过所述第二无线传输模块与所述远程报警模块进行通信；所述前端监测单元包括水质采集控制终端和采配水装置，所述水质采集控制终端包括摄像头、数字信号处理器、微处理器、A/D转换器、水质参数采集模块、人机交互模块、电源模块和控制模块，所述监测中心单元包括通信服务器、数据库服务器和监控终端，所述摄像头通过所述数字信号处理器与所述微处理器连接，所述水质参数采集模块通过所述A/D转换器与所述微处理器连接，所述微处理器通过所述控制模块与所述采配水装置连接，所述电源模块分别与所述数字信号处理器、微处理器和水质参数采集模块连接，所述数据库服务器通过所述通信服务器与所述监控终端连接；
所述电源模块包括电子开关、第一电容、第二电容、单向可控硅、整流桥、双向可控硅、第一电阻和负载，所述电子开关的输入端分别与所述第二电容的一端、单向可控硅的阳极和整流桥的一个输出端连接，所述第二电容的另一端接地，所述电子开关的输出端分别与所述第一电容的一端和单向可控硅的控制极连接，所述电子开关的负极、第一电容的另一端和单向可控硅的阴极均接地，所述整流桥的另一个输出端接地，所述整流桥的一个输入端分别与所述双向可控硅的第一主电极和火线连接，所述双向可控硅的第二主电极与所述第一电阻的一端连接，所述整流桥的另一个输入端分别与所述双向可控硅的控制极、第一电阻的另一端和负载的一端连接，所述负载的另一端连接零线，所述第一电阻的阻值为47kΩ。
在本实用新型所述的基于物联网的河道智能监测系统中，所述电源模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述电子开关的输出端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的一端和单向可控硅的控制极连接，所述第一二极管的型号为S-352。
在本实用新型所述的基于物联网的河道智能监测系统中，所述电源模块还包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述整流桥的一个输入端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述双向可控硅的第一主电极和火线连接，所述第二二极管的型号为E-123。
在本实用新型所述的基于物联网的河道智能监测系统中，所述电源模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端与分别与所述单向可控硅的阳极和整流桥的一个输出端连接，所述第二电阻的阻值为22kΩ。
在本实用新型所述的基于物联网的河道智能监测系统中，所述第一无线传输模块和第二无线传输模块均为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。
在本实用新型所述的基于物联网的河道智能监测系统中，所述水质参数采集模块包括水位传感器、压力传感器、PH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器、硝酸盐传感器、铵盐传感器和温度传感器。
实施本实用新型的基于物联网的河道智能监测系统，具有以下有益效果：由于设有前端监测单元、第一无线传输模块、监测中心单元、第二无线传输模块和远程报警模块，前端监测单元包括水质采集控制终端和采配水装置，所述水质采集控制终端包括摄像头、数字信号处理器、微处理器、A/D转换器、水质参数采集模块、人机交互模块、电源模块和控制模块，电源模块包括电子开关、第一电容、第二电容、单向可控硅、整流桥、双向可控硅、第一电阻和负载，该电源模块相对于传统的河道监测系统的电路部分，其使用的元器件较少，这样可以降低硬件成本，另外，第一电阻用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型基于物联网的河道智能监测系统一个实施例中的结构示意图；
图2为所述实施例中水质采集控制终端的结构示意图；
图3为所述实施例中电源模块的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型基于物联网的河道智能监测系统实施例中，该基于物联网的河道智能监测系统的结构示意图如图1所示。图1中，该基于物联网的河道智能监测系统包括前端监测单元1、第一无线传输模块2、监测中心单元3、第二无线传输模块4和远程报警模块5，其中，前端监测单元1通过第一无线传输模块2与监测中心单元3之间进行数据交换和命令传达，前端监测单元1通过第二无线传输模块4与远程报警模块5进行通信；前端监测单元1包括水质采集控制终端11和采配水装置12，水质采集控制终端11与采配水装置12连接。监测中心单元3包括通信服务器31、数据库服务器32和监控终端33，数据库服务器32通过通信服务器31与监控终端33连接，数据库服务器32对河道水质的海量数据进行存储和整理。
图2为本实施例中水质采集控制终端的结构示意图，本实施例中，该水质采集控制终端11包括摄像头111、数字信号处理器112、微处理器113、A/D转换器114、水质参数采集模块115、人机交互模块116、电源模块117和控制模块118。摄像头111通过数字信号处理器112与微处理器113连接，水质参数采集模块115通过A/D转换器114与微处理器113连接，微处理器113通过控制模块118与采配水装置12连接，电源模块117分别与数字信号处理器112、微处理器113和水质参数采集模块115连接。上述数字信号处理器112和微处理器113均采用现有技术中的芯片。
本实用新型通过摄像头111对河道的水面进行像素点采集，数字信号处理器112对摄像头111采集的数据进行处理后传输到微处理器113，水质参数采集模块115通过A/D转换器114将采集到的水质参数传输到微处理器113，微处理器113通过控制控制模块118来控制采配水装置12进行工作，电源模块117为数字信号处理器112、微处理器113和水质参数采集模块115供电，人机交互模块116负责水质采集控制终端11的水质显示、水质采集控制终端11控制参数的设置和水质分析结果的存储等多种功能。数据库服务器32通过通信服务器31接收来自监控终端33的数据信号，以便于后续水质监测数据的信息挖掘、综合评价及应用预测。远程报警模块5可在水质采集控制终端11发生故障时发出报警信号。
值得一提的是，本实施例中，第一无线传输模块2和第二无线传输模块4均为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过采用多种无线通讯方式，可以增加通讯的灵活性，满足不同用户和场合的需求，尤其是采用LoRa模块时，其通讯距离较远，且通讯性能较为稳定，适用于对通讯质量要求较高的场合。
本实施例中，该水质参数采集模块115包括水位传感器、压力传感器、PH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器、硝酸盐传感器、铵盐传感器和温度传感器等。当然，在实际应用中，水质参数采集模块115的种类可以根据具体情况进行相应增加或减少。
图3为本实施例中电源模块的电路原理图，图3中，该电源模块117包括电子开关S、第一电容C1、第二电容C2、单向可控硅SCR1、整流桥Z、双向可控硅SCR2、第一电阻R1和负载R，其中，电子开关S的输入端A分别与第二电容C2的一端、单向可控硅SCR1的阳极和整流桥Z的一个输出端连接，第二电容C2的另一端接地，电子开关S的输出端B分别与第一电容C1的一端和单向可控硅SCR1的控制极连接，电子开关S的负极C、第一电容C1的另一端和单向可控硅SCR1的阴极均接地，整流桥Z的另一个输出端接地，整流桥Z的一个输入端分别与双向可控硅SCR2的第一主电极和火线L连接，双向可控硅SCR2的第二主电极与第一电阻R1的一端连接，整流桥Z的另一个输入端分别与双向可控硅SCR2的控制极、第一电阻R1的另一端和负载R的一端连接，负载R的另一端连接零线N。
该电源模块117相对于传统的河道监测系统的电路部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。第一电阻R1为限流电阻，用于对双向可控硅SCR2所在的支路进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一电阻R1的阻值为47kΩ，当然，在实际应用中，第一电阻R1的阻值可以根据具体情况进行相应调整。
电子开关S关闭时，单向可控硅SCR1与双向可控硅SCR2截止，负载R未通电，电子开关S打开时，电子开关的输出端B触发单向可控硅SCR1导通，单向可控硅SCR1导通，进而触发双向可控硅SCR2导通，负载R得电。
本实施例中，该电源模块117还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与电子开关S的输出端连接，第一二极管D1的阴极分别与第一电容C1的一端和单向可控硅SCR1控制极连接。第一二极管D1为限流二极管，用于对电子开关S的输出端B所在的支路进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为S-352，当然，在实际应用中，第一二极管D1也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。
本实施例中，该电源模块117还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阴极与整流桥Z的一个输入端连接，第二二极管D2的阳极分别与双向可控硅SCR2的第一主电极和火线L连接。第二二极管D2为限流二极管，用于对整流桥Z的一个输入端与火线L之间的支路进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为E-123，当然，在实际应用中，第二二极管D2也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。
本实施例中，该电源模块117还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端与第二电容C2的一端连接，第二电阻R2的另一端与分别与单向可控硅SCR1的阳极和整流桥Z的一个输出端连接。第二电阻R2为限流电阻，用于对电子开关S的输入端A与单向可控硅SCR1之间的支路进行限流保护，以使得电路的安全性和可靠性得到进一步提高。值得一提的是，本实施例中，第二电阻R2的阻值为22kΩ，当然，在实际应用中，第二电阻R2的阻值可以根据具体情况进行相应调整。
值得一提的是，上述采配水装置12、通信服务器31、数据库服务器32和监控终端33、摄像头111、A/D转换器114、水质参数采集模块115、人机交互模块116和控制模块118均采用现有技术中的结构。
总之，本实施例中，该电源模块117相对于传统的河道监测系统的电路部分，使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块117中设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。