一种生物浮岛智能监测控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种生物浮岛智能监测控制系统。该系统能够使用户获取水质状态实时监测数据以及地理信息数据，并且采用了先进的智能监测控制技术，解决了生物浮岛的智能监测以及分散布局问题，使用户及时获取水质状态信息以及浮岛地理信息，让浮岛处于水面的最优地理位置，降低水质净化时间，提高水质净化效率。本实用新型专利技术通过数据采集单元采集生物浮岛的水质监测数据和地理信息数据，并发送给微处理模块处理后，通过ZigBee模块发送到中央控制单元，中央控制单元将数据通过GPRS模块将系统数据发送到服务器，服务器能够对现场数据进行处理，Web/移动终端可以浏览现场数据信息。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于智能监测及控制技术，具体涉及一种生物浮岛智能监测控制系统。
技术介绍
生物浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。现有的生物浮岛大多漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，目前其管理操作大多采用人工完成，在小面积的试验示范中尚可，若大面积推广，需要经常、及时采收，人工操作就不能满足需要，限制其发展。并且国内外使用的生物浮岛单体面积较小，大多数是在小面积的河湖中使用，难以对较大的河湖进行生态修复，现需要有超大面积的生物浮岛。另一方面，现有的生物浮岛在水面上处于自由漂浮状态，并没有采用先进的智能监测控制技术，导致浮岛并没有处于最优的分散布局状态，进而水质净化并没有在最短时间完成，效率低下，同时用户无法实时获取水质状态监测数据以及浮岛地理信息数据。
技术实现思路
本技术的目的在于为了克服上述现有技术的不足，提供一种生物浮岛智能监测控制系统，该系统能够使用户获取水质状态实时监测数据以及地理信息数据，并且采用了先进的智能监测控制技术，解决了生物浮岛的智能监测以及分散布局问题，使用户及时获取水质状态信息以及浮岛地理信息，让浮岛处于水面的最优地理位置，降低水质净化时间，提高水质净化效率。为了实现上述目的，本技术系统采用的技术方案是：一种生物浮岛智能监测控制系统，包括若干智能终端、中央控制单元以及Web/移动终端，其中若干智能终端、中央控制单元分别安装于不同的生物浮岛上；中央控制单元至少包含有ZigBee模块、GPRS模块、第二微处理模块、电源模块，智能终端包括数据采集单元、超声波传感器、第一微处理器模块、存储模块、ZigBee模块、驱动模块、电源模块、至少三个电机，其中数据采集单元包括GPS模块、温度传感器、颜色传感器、pH传感器，数据采集单元将采集到的水质监测数据以及地理信息数据发送给第一微处理器模块，第一微处理器模块对采集到的数据进行处理，通过ZigBee模块可以发送给中央控制单元的ZigBee模块，当距离超过ZigBee的有效传输距离时，可以采用ZigBee的跳变技术传输给其他智能终端，进而发送到中央控制单元的ZigBee模块，中央控制单元将接收来自不同智能终端的监测数据以及地理信息数据处理，并通过GPRS模块对数据进行封包，发送到互联网，用户可以通过Web端或移动终端查看水质监测数据以及地理信息数据；同时中央处理单元的第二微处理模块利用先进的分散布局优化算法通过控制至少三个电机对智能终端进行合理的分散与布局，其中第一个电机通过与浮岛上的转向板连接，控制浮岛的转向，第二个电机通过与螺旋桨进行连接，用来驱动浮岛前进，第三个电机通过连接锚链，用于固定浮岛，当浮岛到达目标地点时，该电机启动并松下锚链；整个智能监测控制系统的供电由电源模块提供。所述的数据采集单元采集的数据包括水质监测数据以及地理信息数据，其中水质监测数据包括水温、颜色、以及pH值，它们分别通过温度传感器、颜色传感器、pH传感器完成；地理信息数据指的是当前浮岛所处的经度与纬度，其数据通过GPS模块完成。所述的超声波传感器主要用于防止浮岛与浮岛之间以及浮岛与障碍物之间发生碰撞。所述的第一微处理器模块和第二微处理器模块是整个智能终端以及中央处理单元的核心，其功能主要是对采集到的水质监测数据以及地理信息数据进行处理，对ZigBee模块按串口协议配置，并通过天线接收与发送数据，利用获取的数据结合内部先进的分散布局算法对电机进行控制。所述的存储模块主要是对微处理器模块处理的数据进行存储，并且具有掉电保护功能，防止数据丢失。所述的ZigBee模块采用的是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，其将水质监测数据以及地理信息数据发送给中央控制单元，并且可以接受来自中央处理单元的控制数据，当中央控制单元超过了当前智能终端的传输距离时，智能终端的ZigBee模块通过无限扩展技术传输给相邻的智能终端，进而传送到中央控制单元，同时该ZigBee模块能够进行软件设计地址。所述的驱动模块的一端与微处理器模块相连，另一端分别与三个电机相连。驱动模块接受来自微处理器模块的控制信息，进而驱动电机，实现生物浮岛的智能控制，使浮岛处于最优的分散布局状态。所述的电源模块均采用的是太阳能板与锂电池相结合的方式，在有光照的情况下，可以采用太阳能板供电，并且可以将多余电量对锂电池进行充电，在无光照的情况下，可以采用锂电池为整个系统供电。所述的GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配上相应的通信协议与服务器端进行通信,GPRS模块将数据经TCP协议上传至服务器，用户基于HTTP协议，通过浏览器访问相关数据。所述的Web端或移动终端的传输层采用面向连接的TCP/IP协议进行数据传输，应用层采用HTTP协议，客户端向服务器端发送一次请求，服务器端响应、处理中断请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块并监听；另一方面等待接收客户端浏览器的连接请求，同时根据请求做出相应处理，向客户端浏览器发送响应信息，关闭TCP连接，实现GPRS模块与互联网的传输数据功能以及报文的显示功能。作为优选，所述的中央控制单元还包含有数据采集单元、超声波传感器、存储模块、驱动模块、电机，这里的数据采集单元、超声波传感器、存储模块、驱动模块、电机完成的功能均与智能终端的相同。本技术的有益效果是：1、本技术是通过数据采集单元采集生物浮岛的水质监测数据和地理信息数据，并发送给第一微处理模块处理后，通过ZigBee模块发送到中央控制单元，中央控制单元将数据通过GPRS模块将系统数据发送到服务器，服务器能够对现场数据进行处理，Web端或移动终端可以浏览现场数据信息。2、服务器提供独立的数据空间，可用于创建数据库，存储各个监测模块传来的系统运行数据；同时为数据传输及共享提供了平台，采用面向连接第TCP/TP协议进行数据传输。参数采集单元将采集到的数据发送至微处理器模块，微处理器模块对数据进行编码、封装等处理后传输至GPRS模块，同时向服务器发出数据传输请求，进一步保证了检测方法的可靠性。3、微处理器模块对无线模块按串口协议配置后，通过天线接收数据，由于ZigBee模块可进行软件设计地址，编程方便，并且ZigBee模块支持无限扩展技术，满足系统通信距离要求。附图说明图1为智能终端结构示意图；图2为中央控制单元结构示意图；图3为本系统智能终端与中央控制单元的组网图；图4为本系统的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明。一种生物浮岛智能监测控制系统，包括若干智能终端、中央控制单元以及Web/移动终端，其中若干智能终端、中央控制单元分别安装于不同的生物浮岛上；如图1所示，所述的每个智能终端包括数据采集单元、超声波传感器、第一微处理器模块、存储模块、ZigBee模块、驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物浮岛智能监测控制系统，其特征在于包括若干智能终端、中央控制单元以及Web/移动终端，其中若干智能终端、中央控制单元分别安装于不同的生物浮岛上；中央控制单元至少包含有ZigBee模块、GPRS模块、第二微处理模块、电源模块，智能终端包括数据采集单元、超声波传感器、第一微处理器模块、存储模块、ZigBee模块、驱动模块、电源模块、至少三个电机，其中数据采集单元包括GPS模块、温度传感器、颜色传感器、pH传感器，数据采集单元将采集到的水质监测数据以及地理信息数据发送给第一微处理器模块，第一微处理器模块对采集到的数据进行处理，通过ZigBee模块可以发送给中央控制单元的ZigBee模块，当距离超过ZigBee的有效传输距离时，可以采用ZigBee的跳变技术传输给其他智能终端，进而发送到中央控制单元的ZigBee模块，中央控制单元将接收来自不同智能终端的监测数据以及地理信息数据处理，并通过GPRS模块对数据进行封包，发送到互联网，用户可以通过Web/移动终端查看水质监测数据以及地理信息数据；同时中央处理单元的第二微处理模块利用分散布局优化算法通过控制至少三个电机对智能终端进行合理的分散与布局，其中第一个电机通过与浮岛上的转向板连接，控制浮岛的转向，第二个电机通过与螺旋桨进行连接，用来驱动浮岛前进，第三个电机通过连接锚链，用于固定浮岛，当浮岛到达目标地点时，该电机启动并松下锚链；整个智能监测控制系统的供电由电源模块提供。...

【技术特征摘要】
1.一种生物浮岛智能监测控制系统，其特征在于包括若干智能终端、中央控制单元以及Web/移动终端，其中若干智能终端、中央控制单元分别安装于不同的生物浮岛上；中央控制单元至少包含有ZigBee模块、GPRS模块、第二微处理模块、电源模块，智能终端包括数据采集单元、超声波传感器、第一微处理器模块、存储模块、ZigBee模块、驱动模块、电源模块、至少三个电机，其中数据采集单元包括GPS模块、温度传感器、颜色传感器、pH传感器，数据采集单元将采集到的水质监测数据以及地理信息数据发送给第一微处理器模块，第一微处理器模块对采集到的数据进行处理，通过ZigBee模块可以发送给中央控制单元的ZigBee模块，当距离超过ZigBee的有效传输距离时，可以采用ZigBee的跳变技术传输给其他智能终端，进而发送到中央控制单元的ZigBee模块，中央控制单元将接收来自不同智能终端的监测数据以及地理信息数据处理，并通过GPRS模块对数据进行封包，发送到互联网，用户可以通过Web/移动终端查看水质监测数据以及地理信息数据；同时中央处理单元的第二微处理模块利用分散布局优化算法通过控制至少三个电机对智能终端进行合理的分散与布局，其中第一个电机通过与浮岛上的转向板连接，控制浮岛的转向，第二个电机通过与螺旋桨进行连接，用来驱动浮岛前进，第三个电机通过连接锚链，用于固定浮岛，当浮岛到达目标地点时，该电机启动并松下锚链；整个智能监测控制系统的供电由...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光宇，张文霞，李继勇，王雪，徐文洋，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33