【技术实现步骤摘要】
一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置及方法
本专利技术属于河道监测领域，涉及一种采砂船采砂状态监测装置，尤其涉及一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置及方法。
技术介绍
河道砂石的市场需求随着国家基础设施的投入会逐步增长,预计到2020年砂石产品国内需求量为160亿吨,工业增加值和利润总额年均增长10%以上。目前，大多数砂石主要是靠采砂船在河道等地获取，河道砂石在迅速减少,有的地区天然砂石已近枯竭。在利益的诱惑下，非法采砂行为屡禁不止，大量的砂石需求造成采砂船的数量越来越多,不打破坏了江堤河坝、以及周边的生态平衡,还会造成国家自然资源的流失和经济利益的损失。目前市场上采砂船监测的装置虽然有相关报道，主要以人工稽查为主和简单的机械装置为辅，很少有针对多个采砂船实时监测设计的智能监控装置，因此实时监测采砂船的采砂状态，防止滥采、乱采、盗采，进一步对采砂船进行规范化管理，是河道监测领域中亟待解决的问题。因此，需要一种智能辨识的采砂船监测装置及方法。通过国内专利文献检索发现有一些相关专利文献报道，主要有以下一些：1、公布号为CN103758174A的专利公开了基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其利用北斗卫星定位技术，通过MCU控制器执行各种数据处理以及控制指令，不仅有效地对采砂船的作业状况进行监控，还可以在禁采期、禁采区违规作业时，能发出警报，提醒工作人员停止作业等。2、公布号为CN106814670A的专利公开了一种河道采砂智能监管方法及系统，其利用物联网技术、智能检测技术的优势，在采砂监管区域隐蔽部署采砂检测传感器，在合法持证采砂船上部署采砂作业工况...
【技术保护点】
1.一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：包括固定点声学采集模块（1）、采砂船主控模块（2）、采砂船发动机声学采集模块（3）、采砂船挖砂机构声学采集模块（4）、云服务器数据通信模块（5）、动态组网及数据融合模块（6）、智能辨识模块（7）、显示及报警模块（8）；固定点声学采集模块（1）与云服务器数据通信模块（5）连接，固定点声学采集模块（1）用于采集不同区域的背景声学特征；采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）都与采砂船主控模块（2）连接，采砂船发动机声学采集模块（3）用于采集发动机的声学特征，采砂船挖砂机构声学采集模块（4）用于采集挖砂机械部件的声学特征；云服务器数据通信模块（5）采集后的数据依次经过动态组网及数据融合模块（6）、智能辨识模块（7）处理后，交由显示及报警模块（8）；采砂船主控模块（2）、采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）布置在合法采砂船上，在河道两岸边以100‑300米的间隔隐秘埋置固定点声学采集模块（1）来对合法采砂船进行实时工作状态监测。
【技术特征摘要】
1.一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：包括固定点声学采集模块（1）、采砂船主控模块（2）、采砂船发动机声学采集模块（3）、采砂船挖砂机构声学采集模块（4）、云服务器数据通信模块（5）、动态组网及数据融合模块（6）、智能辨识模块（7）、显示及报警模块（8）；固定点声学采集模块（1）与云服务器数据通信模块（5）连接，固定点声学采集模块（1）用于采集不同区域的背景声学特征；采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）都与采砂船主控模块（2）连接，采砂船发动机声学采集模块（3）用于采集发动机的声学特征，采砂船挖砂机构声学采集模块（4）用于采集挖砂机械部件的声学特征；云服务器数据通信模块（5）采集后的数据依次经过动态组网及数据融合模块（6）、智能辨识模块（7）处理后，交由显示及报警模块（8）；采砂船主控模块（2）、采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）布置在合法采砂船上，在河道两岸边以100-300米的间隔隐秘埋置固定点声学采集模块（1）来对合法采砂船进行实时工作状态监测。2.根据权利要求1所述的一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：固定点声学采集模块（1）包括第一微控制器（9）、第一声音采集传感器（10）、第一高精度定位子模块（11）、第一通信模块（12）、第一锂电池（13）和第一太阳能电池板（14）；第一太阳能电池板（1）与第一微控制器（9）和第一锂电池（13）均相连接，在第一微控制器（9）的控制下对第一锂电池（13）进行充电；第一声音采集传感器（10）、第一通信模块（12）和第一高精度定位子模块（11）分别与第一微控制器（9）相连接。3.根据权利要求2所述的一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：采砂船主控模块（2）包括第二微控制器（15）、第二声音采集传感器（16）、第二高精度定位子模块（17）、第二通信模块（18）、第二锂电池（19）和第二太阳能电池板（20）；第二太阳能电池板（20）分别与第二微控制器（15）和第二锂电池（19）均相连接，在第二微控制器（15）的控制下对第二锂电池（19）进行充电；第二声音采集传感器（16）、第二通信模块（18）和第二高精度定位子模块（17）均与第二微控制器（15）相连接；第二通信模块（18）通过ZigBee无线方式分别与采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）进行数据交换；第二通信模块（18）还通过3G/4G民用通信网络与云服务器数据通信模块（5）进行连接；所述的固定点声学采集模块（1）和采砂船主控模块（2）中的高精度定子模块不仅支持GPS芯片，还支持BDS芯片。4.根据权利要求3所述的一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：采砂船发动机声学采集模块（3）包括第三微控制器（21）、第三声音采集传感器（22）、第三ZigBee通信模块（23）、第三锂电池（24）和第三太阳能电池板（25）；第三太阳能电池板（25）分别与第三微控制器（21）和第三锂电池（24）均相连接，在第三微控制器（21）的控制下对第三锂电池（24）进行充电；第三声音采集传感器（22）和第三ZigBee通信模块（23）均与第三微控制器（21）相连接；第三微控制器（21）将采集到的发动机振动数字信号通过第三ZigBee通信模块（23）发送到采砂船主控模块（2）。5.根据权利要求4所述的一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置，其特征在于：采砂船挖砂机构声学采集模块（4）包括第四微控制器（26）、第四声音采集传感器（27）、第四ZigBee通信模块（28）、第四锂电池（29）和第四太阳能电池板（30）；第四太阳能电池板（30）分别与第四微控制器（26）和第四锂电池（29）均相连接，在第四微控制器（26）控制下对第四锂电池（29）进行充电；第四声音采集传感器（27）和第四ZigBee通信模块（28）均与第四微控制器（26）相连接；第四微控制器（26）将采集到的发动机振动数字信号通过第四ZigBee通信模块（28）发送到采砂船主控模块（2）。6.根据权利要求5所述的一种动态组网智能辨识的采砂船监测装置的监测方法，其特征在于：包括以下工作过程：当有合法采砂船进入河道监测区域时，上述的固定点声学采集模块（1）上的第一声音采集传感器（10）和第一高精度定位子模块（11）会分别对合法采砂船发出的声音和位置信息进行采集；固定点声学采集模块（1）不仅能采集合法采砂船的采砂状态；还能够采集非法采砂船的信息；固定点声学采集模块（1）上的第一微控制器（9）间隔一段时间获得第一声音采集传感器（10）在5秒内的数字信号后，执行傅里叶变化，将时域数据转换为频域数据，再按照0~20Khz，均匀分成400个子区间，分别求和统计不同频率区间的声音幅度值信息，通过第一通信模块（12）通过3G/4G民用通信网络将声音幅度值信息及合法采砂船位置信息发送到云服务器数据通信模块（5）；当有非法采砂船进入河道监控区域时，固定点声学采集模块（1）上的第一声音采集传感器（10）同时也会采集非法采砂船的声音信息；一旦有非法采砂船进入监测区域，通过岸边上的两个固定点声学采集模块（1）对其采集到的声音信号进行位置定位，判定非法采砂船的方位区域；随后通过软件界面，发出声光报警提示工作人员；进一步地，采砂船发动机声学采集模块（3）中的第三微控制器（21）控制器第三声音采集传感器（22）将采集到的发动机振动数字信号通过第三ZigBee通信模块（23）发送到采砂船主控模块（2）中的第二声音采集传感器（16）；采砂船挖砂机构声学采集模块（4）中的第四微控制器（26）控制第四声音采集传感器（27）将采集到的发动机振动数字信号也通过第四ZigBee通信模块（28）发送到采砂船主控模块（2）的第二声音采集传感器（16）；更进一步地，上述的采砂船主控模块（2）中的第二微控制器（15）间隔一段时间获得第二声音采集传感器（16）在5秒内的数字信号后，执行傅里叶变化，将时域数据转换为频域数据，再按照0~20Khz，均匀分成400个子区间，分别求和统计不同频率区间的声音幅度值信息；更进一步地，第二微控制器（15）将采砂船发动机声学采集模块（3）和采砂船挖砂机构声学采集模块（4）采集的声音也进行傅里叶变化，按照0~20Khz，均匀分成400个子区间，分别求和统计不同频率区间的声音幅度值信息；上述三组400个子区间的统计数据，由第二通信模块（18）发给云服务器数据通信模块（5...
【专利技术属性】
技术研发人员：都金光，明五一，何文斌，耿勇淼，马军，侯俊剑，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41
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