了防灾预警信号入户型报警，增加预警发布便捷性和及时 性。
[005引 （2)室外采集和室内监测报警采用"一对多"方式，即利用室外一处的多要素采集 装置与周边多个位于室内的监测报警装置进行通信，实现了同时向多个用户（群发）通知 报警信息，减少采集监测布设重复性，提高预警信息发布范围和实效性，避免了现有的需要 出动大量人工通知带来的不及时等问题，具有实时性强、节省人力、减轻了相应责任人压力 的优点。
[0化3] (3)本发明的监测及报警装置在显示部分，一方面实现了与现有的家庭日用品的 结合，即将在用户常用的家庭日用品上嵌入显示雨量数据和降雨等级等监测及报警数据， 由于家庭日用品是用户每天都会查看的设备，从而在用户查看该家庭日用品的同时，可W 引导用户同时查看雨量数据和降雨等级等监测及报警数据，实现了与家庭日用品相结合入 户型报警，可做到"有险报警，无险日用"，实现用户对此类报警产品从"要我用"到"我要用" 的实质转变，提高用户的主动防灾避险意识。并且该种实现方式将预警专用设备与日用品 结合从日常生活提升民众预警意识，为防灾预警信息普及提供成本低廉平台，在现有的家 庭日用品上进行改进，改装简便、生产成本低，本发明W极低成本实现了居民生活、生产、出 行等方面气象环境信息采集监测报警信息平台。另一发面，显示模块的显示内容可W根据 用户的类型、需求、设及地域面积等不同，设置不同的显示内容，实现了个性化显示，满足不 同类型用户的需求。
[0054] (4)通过标准工业接口外接多种智能仪表用W解决各种环境下（各种预警条件） 的监测预警一体的应用，具有采集信息全面、灾情传递及时、站点建设精简、运行成本低、维 护要求低的特点。
[0055] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0056] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0057] 图1为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统的结构框图；
[0化引图2为根据本发明实施例的多要素采集装置的结构框图；
[0059] 图3(a)和图3(b)分别为根据本发明实施例的多要素采集装置的主视图和俯视 图；
[0060] 图4为根据本发明实施例的设备初始化流程图；
[0061] 图5为根据本发明实施例的雨量采集模块的工作流程图；
[0062] 图6为根据本发明实施例的第一通信模块的GFSK通信调制巧片的示意图；
[0063] 图7为根据本发明实施例的雨量报警函数处理流程图；
[0064] 图8为根据本发明实施例的GPRS通信流程图；
[00化]图9为根据本发明实施例的通信异常监测流程图；
[0066] 图10为根据本发明实施例的GPRS模块与移动终端的通信流程图；
[0067] 图11为根据本发明实施例的基于MPPT的太阳能供电单元的示意图；
[0068] 图12为根据本发明实施例的设备状态监测流程图；
[0069] 图13为根据本发明实施例的监测及报警装置的结构框图；
[0070] 图14为根据本发明实施例的NFC模块的示意图；
[0071] 图15为根据本发明实施例的WIFI模块的示意图；
[0072] 图16为根据本发明实施例的藍牙模块的示意图；
[0073] 图17为根据本发明实施例的入户型监测及报警装置的显示屏示意图；
[0074] 图18为根据本发明实施例的乡镇级监测及报警装置的显示屏示意图；
[0075] 图19为根据本发明实施例的县级监测及报警装置的显示屏示意图；
[0076] 图20为根据本发明一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程图；
[0077] 图21为根据本发明另一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程图；
[007引图22为根据本发明实施例的结合上下游设备的监测数据设置预警级别的流程 图；
[0079] 图23为根据本发明实施例的雨量临界区域法的流程图；
[0080] 图24(a)至（d)为根据本发明实施例的移动终端上的远程监控预警APP应用的操 作示意图；
[0081] 图25为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警方法的流程图；
[008引图26(a)至（i)为根据本发明实施例的PC端监控软件的操作示意图。
【具体实施方式】
[0083] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0084] 图1为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统的结构框图。
[0085] 如图1所示，本发明实施例的多要素监测一体化预警系统，包括：多要素采集装置 1和多个监测及报警装置2。其中，多要素采集装置1位于室外，每个监测及报警装置2均 位于室内。每个监测及报警装置2分别与多要素采集装置1相连，即由位于室内的每个监 测及报警装置2与位于室外的多要素采集装置1进行通信。换言之，本发明的实施例的多 要素监测一体化预警系统可W服务于多个用户，通过在每个用户所在室内安装监测及报警 装置2,由该监测及报警装置2分别与室外的多要素采集装置1进行通信W获取相应的监测 及报警数据，达到及时发出报警通知用户的目的。下面参考附图对本发明实施例的多要素 监测一体化预警系统进行详细说明。
[0086] 图2为根据本发明实施例的多要素采集装置的结构框图。
[0087] 如图2所示，多要素采集装置1用于采集当前环境下的多种环境参数。其中，多要 素采集装置1包括；雨量采集模块11、水位采集模块12、时钟模块13、第一通信模块14、第 二通信模块26和供电模块15。
[008引参考图3(a)和化），多要素采集装置1位于室外，包括；控制箱112W及位于所述 控制箱112 -侧的太阳能电池板15、位于所述控制箱上方的雨量采集模块11、水位采集模 块12、与监测报警装置2无线相连的第一通信模块14、与第一通信模块14和GSM/GPRS公共 网络相连的第二通信模块26。其中，第一通信模块14安装于控制箱内，第一通信模块14分 别与雨量采集模块11和水位采集模块12相连，太阳能电池板15分别与雨量采集模块11、 水位采集模块12和第一通信模块14相连W进行供电。
[0089] 雨量采集模块11用于采集当前环境中的雨量数据。其中，雨量采集模块11采用 单黃式翻斗式雨量采集方式。
[0090] 进一步，多要素采集装置1进一步包括基座110和安装于所述基座110之上的立 杆111，其中，在立杆111上端的安装控制箱112。优选的，立杆111的形状可W为直线形或 曲线形。
[0091] 图4为根据本发明实施例的设备初始化流程图。
[0092] 步骤S401，开始。
[0093] 步骤S402,系统时钟初始化。
[0094] 步骤S403，串口初始化。
[0095]步骤S404，EEPROM初始化。
[0096] 步骤S405，射频模块初始化。
[0097] 步骤S406，手机模块初始化。
[009引步骤S407,定时器初始化。
[0099] 步骤S408，初始化结束。
[0100] 图5为根据本发明实施例的雨量采集模块的工作流程图。
[0101] 步骤S501，降雨导致雨量采集模块的翻斗翻转。
[0102] 步骤S502和步骤S503,产生脉冲信号。
[0103] 步骤S504,是否是杂波，如果是，则执行步骤S505,否则执行步骤S506。
[0104] 步骤S505,退出中断函数。
[01化]步骤S506，雨量计数。
[0106] 步骤S507,将雨量值通过RF发送出去。
[0107] 水位采集模块12用于对当前环境中的水位数据进行定点采集和连续采集。其中， 水位采集模块12包括；多路接触式水位传感器接口、RS232水位计接口、无线水位采集器接 口。其中，多路接触式水位传感器用于对当前环境中的水位数据进行定点采集。例如，3路 接触式水位传感器电平采集。
[0108] RS232水位计用于对当前环境中的水位数据进行连续采集，其中，预留一路 RS232 (COM2)通信接口，可扩展232接口类型的采集水位计。
[0109] 无线水位采集器接口，用于通过无线方式采集水位数据。
[0110] 进一步，参考图2,多要素采集装置1还包括；图像采集模块16、光照采集模块17、 PM2. 5检测模块18和环境数据集成检测模块19。其中，图像采集模块16用于采集当前环 境中的外部环境的图像数据。预留一路RS485(C0M1)通信接口，可扩展串口相机实现图像 义集。
[0111] 光照采集模块17用于检测当前环境中的光照强度。PM2. 5检测模块18用于检测 当前环境中的PM2. 5强度。环境数据集成检测模块19用于检测当前环境中的温度、湿度、 风速和风向和气压。
[0112] 进一步，多要素采集装置1还包括；位移采集模块27,该位移采集模块用于检测当 前环境的滑坡位移。
[0113] 由于本发明的多要素监测一体化预警系统中的多要素采集装置包括多种类型的 采集模块，因此可W广泛应用于多个行业应用中。
[0114] (1)山洪灾害群测群防；采用图像采集模块、雨量采集模块、水位采集模块，对环 境现场图像、雨量数据和水位数据进行实时采集，从而在可能发生山洪灾害时，可W及时通 知附近人员及企业，做好群防工作。
[0115] (2)地质灾害监测报警；采用图像采集模块、雨量采集模块、位移采集模块，对环 境现场图像、雨量数据和滑坡位移数据，从而在可能发生地质灾害时，例如滑坡、泥石流等， 可W及时向附近人员及企业发出报警，做好转移工作。
[0116] (3)气象监测；采用雨量采集模块、环境数据集成检测模块，对当前环境的雨量数 据、温度、湿度、风速、风向和气压等进行实时采集，从而可W在可能发生气象灾害时，例如 强风等，可W及时向附近人员及企业发出报警，做好转移工作。
[0117] (4)空气环境灾害监测；采用雨量采集模块、环境数据集成检测模块、光照采集模 块和PM2. 5检测模块，对当前环境的雨量数据、光照强度、PM2. 5强度进行实时采集，从而可 W在可能发生PM2. 5超标时，例如PM2. 5超标等，可W及时向附近人员及企业发出报警。 [011引需要说明的是，上述行业应用仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。本发 明的多要素监测一体化预警系统还可W应用于其他行业领域，在此不再寶述。
[0119] 时钟模块13用于统计降雨时长，本地RTC用于判断降雨历时。
[0120] 第一通信模块14分别与雨量采集模块11、水位采集模块12和时钟模块13相连， 用于接收雨量数据、水位数据和降雨时长，并WGFSK调制通信方式向监测及报警装置1发 送雨量数据、水位数据和降雨时长。第二通信模块26接收第一通信模块14发送来的雨量 数据、水位数据和降雨时长，并将该雨量数据、水位数据和降雨时长通过GSM/GPRS通信方 式向移动终端发送雨量数据、水位数据和降雨时长W供用户实时监控。
[0121] 供电模块15用于向雨量采集模块11、水位采集模块12、时钟模块13、第一通信模 块14和第二通信模块26进行供电。
[0122] 具体地，供电模块15采用冗余供电设计，包括；基于最大功率电跟踪MPPT的太阳 能供电单元、蓄电池供电单元和市电供电单元。采用免维护太阳能供电，包括采用6V/10Ah 大容量铅酸电池和18V/5W太阳能电池板充电。
[0123] 基于最大功率点跟踪（MPPT)太阳能蓄电池充电技术；
[0124] 参考图11，MPPT控制器主要功能；检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳 能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。扰动电阻R和MOSFET串连在一起，在输 出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此 产生了电流的扰动。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏 电池输出功率和电压的变化，W决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能 板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动 与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。
[0125]传统的MPPT方法依据判断方法和准则的不同被分为开环和闭环MPPT方法。实际 上，外界温度、光照和负载的变化对光伏电池输出特性的影响呈现出一些基本的规律，比如 光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系，基于该些规 律，可提出一些开环的MPPT控制方法，如定电压跟踪法，短路电流比例系数法和插值计算 法等。
[01%] 闭环MPPT方法则通过对光伏电池输出电压和电流值的实时测量与闭环控制 来实现MPPT，使用最广泛的自寻优类算法即属于该一类。典型的自寻优MPPT算法有扰 动观察法（Perturbation and Observation Method, P&0)和电导增量法（Incremental Conductance, INC)两种。
[0127] 第一通信模块14包括；GFSK调制通信发送单元、2-GFSK调制通信单元、MSK调制 通信单元、FSK调制通信单元或ASK调制通信单元。其中，GFSK调制通信发送单元基于GFSK 调制解调技术的433MHz无线传输。
[0128] 第二通信模块26包括GSM/GPRS通信单元，用于与外部的GSM/GPRS公共网络进行 通信。GSM主要用于语音传输，GPR