本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

環(huán)境監(jiān)測是通過對人類和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的含量、排放量的檢測，跟蹤環(huán)境質(zhì)量的變化，確定環(huán)境質(zhì)量水平，為環(huán)境管理、污染治理等工作提供基礎(chǔ)和保證。了解環(huán)境水平，進行環(huán)境監(jiān)測，是開展一切環(huán)境工作的前提。從18世紀產(chǎn)業(yè)革命以來，到20世紀信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳感技術(shù)逐漸走向成熟，在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也漸漸在普及。傳感器應(yīng)用廣泛泛，在各個領(lǐng)域都有著舉足輕重的作用，所以傳感器不斷向高精度、高可靠性、微型化、微功耗和智能化數(shù)宇化發(fā)展，以便更好的服務(wù)于我們的生產(chǎn)和生活。

目前，通過有線傳輸或人工定期讀卡的方式完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，這種方法雖然在相當長的一段時間里為國內(nèi)環(huán)境檢測部門所使用，但從技術(shù)角度來看，具有耗費人工量大，自動化程度低，靈敏度和穩(wěn)定性差的缺點，限制其進一步應(yīng)用。隨著環(huán)境問題的復雜化和污染環(huán)境的擴展化特點，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)部署和維護成本高，存在難以自適應(yīng)采集各種類型生態(tài)數(shù)據(jù)信息和實時、可靠地傳輸環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的問題，因此，亟需一種新的技術(shù)手段，能夠克服上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以部署較簡單和維護成本低廉，能自適應(yīng)采集各種類型環(huán)境數(shù)據(jù)信息和實時、可靠地傳輸環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行環(huán)境檢測。

本發(fā)明提供的多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

采集單元，用于采集不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息；所述采集單元設(shè)置于監(jiān)測區(qū)域，所述監(jiān)控區(qū)域包括若干分簇，每個分簇分別設(shè)置有采集單元；

預處理單元，用于對環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理；

中央處理單元，用于接收預處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，處理后發(fā)送至控制中心服務(wù)器，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)；

通信單元，用于傳輸數(shù)據(jù)；

控制中心服務(wù)器，用于統(tǒng)一監(jiān)控所有采集單元的工作狀態(tài)。

進一步，所述采集單元包括溫度采集模塊、濕度采集模塊、噪聲采集模塊、光敏采集模塊和空氣質(zhì)量采集模塊；

所述預處理單元包括多個與采集不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息的傳感器組相對應(yīng)的傳感器處理模塊，每個傳感器處理模塊分別與不同的采集模塊連接。

進一步，還包括供電單元，所述供電單元包括太陽能光伏板、輸出能量控制模塊和可充電電池組，所述太陽能光伏板通過輸出能量控制模塊與可充電電池組連接，中央處理單元與輸出能量控制模塊連接，用于控制供電轉(zhuǎn)換和充電管理。

進一步，所述中央處理單元包括微處理器、時鐘電路、存儲模塊和外部接口模塊，所述工作狀態(tài)包括定時工作狀態(tài)和遠程操作狀態(tài)；

當系統(tǒng)處于定時工作狀態(tài)時，通過所述時鐘電路定時向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊；

當系統(tǒng)處于遠程操作狀態(tài)時，通過控制中心服務(wù)器向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊。

進一步，還包括移動終端設(shè)備，所述移動終端設(shè)備與控制中心服務(wù)器連接，所述控制中心服務(wù)器設(shè)置有數(shù)據(jù)分析模塊，控制中心服務(wù)器通過所述數(shù)據(jù)分析模塊向移動終端設(shè)備發(fā)送用于根據(jù)不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息給出的不同建議的推送信息。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測方法，包括：

采集不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息；將監(jiān)控區(qū)域劃分為若干分簇，并對每個分簇分別進行采集；

對環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理；

通過中央處理單元接收預處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，處理后發(fā)送至控制中心服務(wù)器，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)；

通過控制中心服務(wù)器統(tǒng)一監(jiān)控所有采集單元的工作狀態(tài)。

進一步，所述不同的環(huán)境數(shù)據(jù)信息包括溫度數(shù)據(jù)信息、濕度數(shù)據(jù)信息、噪聲數(shù)據(jù)信息、光敏數(shù)據(jù)信息和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)信息；分別對每種采集的不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理。

進一步，設(shè)置供電單元，所述供電單元包括太陽能光伏板、輸出能量控制模塊和可充電電池組，所述太陽能光伏板通過輸出能量控制模塊與可充電電池組連接，通過中央處理單元控制輸出能量控制模塊的供電轉(zhuǎn)換和充電管理。

進一步，所述中央處理單元包括微處理器、時鐘電路、存儲模塊和外部接口模塊，所述工作狀態(tài)包括定時工作狀態(tài)和遠程操作狀態(tài)；

當系統(tǒng)處于定時工作狀態(tài)時，通過所述時鐘電路定時向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊；

當系統(tǒng)處于遠程操作狀態(tài)時，通過控制中心服務(wù)器向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊。

進一步，通過移動終端設(shè)備與控制中心服務(wù)器連接，通過控制中心服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析，并向移動終端設(shè)備發(fā)送用于根據(jù)不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息給出的不同建議的推送信息。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中的多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法，內(nèi)部裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以自動采集所處環(huán)境的參數(shù)采集，并能遠程傳輸數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)實時氣象狀況監(jiān)測，可以對近期發(fā)生的天氣新聞進行瀏覽以及對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，可以提供更好的環(huán)境監(jiān)測服務(wù)，為保障監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量、實現(xiàn)監(jiān)測與監(jiān)管執(zhí)法聯(lián)動以及各級各類監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)的互聯(lián)共享提供重要支撐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明的原理框圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

如圖1、2、3所示，本實施例中的多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

采集單元，用于采集不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息；所述采集單元設(shè)置于監(jiān)測區(qū)域，所述監(jiān)控區(qū)域包括若干分簇，每個分簇分別設(shè)置有采集單元；

預處理單元，用于對環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理；

中央處理單元，用于接收預處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，處理后發(fā)送至控制中心服務(wù)器，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)；

通信單元，用于傳輸數(shù)據(jù)；

控制中心服務(wù)器，用于統(tǒng)一監(jiān)控所有采集單元的工作狀態(tài)。

在本實施例中，通過將監(jiān)測區(qū)域分為若干個不同的分簇，每個分簇采集、搜集各種類型的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測的實際需要，設(shè)定不同類型的傳感器如溫度、濕度、噪聲傳感器等，分別采集不同的環(huán)境參數(shù)。

在本實施例中，所述采集單元包括溫度采集模塊、濕度采集模塊、噪聲采集模塊、光敏采集模塊和空氣質(zhì)量采集模塊，所述預處理單元包括多個傳感器處理模塊，每個傳感器處理模塊分別與不同的采集模塊連接，所述傳感器處理模塊至少包括放大電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述放大電路的輸入端與采集模塊的輸出端連接，所述放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，所述濾波電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。通過采集模塊可以采集溫度、濕度、光強度、噪聲以及pm2.5等不同的環(huán)境參數(shù)，本實施例中的采集單元可以通過支架和安裝盒安裝于道路被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的道路兩側(cè)的路燈桿上，優(yōu)選地，可以在支架上設(shè)置兩個安裝盒，一個安裝盒為傳感器安裝盒，在盒內(nèi)安裝有溫度采集模塊、濕度采集模塊、噪聲采集模塊、光敏采集模塊和空氣質(zhì)量采集模塊。安裝盒的兩側(cè)均設(shè)置有通風孔，空氣質(zhì)量采集模塊靠近安裝盒的左側(cè)通風孔；溫溫度采集模塊、濕度采集模塊及噪聲采集模塊靠近安裝盒的通風孔，便于對參數(shù)進行溫濕度和噪聲參數(shù)進行采集，光敏采集模塊安裝在頂部，便于進行采光。另一個安裝盒內(nèi)安裝預處理單元、中央處理單元和通信單元，通過傳感器輸入接線端子，將外設(shè)傳感器輸入信號送入，本實施例中的預處理單元中包括有針對不同類型采集模塊的信號處理單元電路，如放大電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等，對送入的傳感器信號進行放大、整形、處理及控制。

在本實施例中，中央處理單元包括微處理器、時鐘電路、存儲模塊和外部接口模塊，還包括供電單元，所述供電單元包括太陽能光伏板、輸出能量控制模塊和可充電電池組，所述太陽能光伏板與輸出能量控制模塊連接，所述輸出能量控制模塊與可充電電池組連接。優(yōu)選地，本實施例中的太陽能光伏板設(shè)置在安裝盒上，并通過與安裝盒固定連接的支撐桿與安裝盒固定，太陽能光伏板送往輸出能量控制模塊，輸出能量控制模塊對太陽能電池的電壓進行調(diào)整處理后，為環(huán)境數(shù)據(jù)采集處理裝置供電，能量控制模塊外接有可充電電池組，白天通過能量控制模塊將太陽能電池接入系統(tǒng)，同時對可充電電池組進行充電，夜晚自動將可充電電池組接入環(huán)系統(tǒng)，用可充電電池組為系統(tǒng)中的采集單元、預處理單元、中央處理單元以及通信單元進行供電。

在本實施例中，系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括定時工作狀態(tài)和遠程操作狀態(tài)，當系統(tǒng)處于定時工作狀態(tài)時，通過所述時鐘電路定時向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊；

當系統(tǒng)處于遠程操作狀態(tài)時，通過控制中心服務(wù)器向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊。

在本實施例中，還包括移動終端設(shè)備，所述移動終端設(shè)備與控制中心服務(wù)器連接，所述控制中心服務(wù)器設(shè)置有數(shù)據(jù)分析模塊，控制中心服務(wù)器通過所述數(shù)據(jù)分析模塊向移動終端設(shè)備發(fā)送用于根據(jù)不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息給出的不同建議的推送信息，本實施例中的移動終端設(shè)備可以采用智能手機、平板電腦或其他個人手持無線設(shè)備，例如：手機用戶可以通過智能手機中的app應(yīng)用程序登錄控制中心服務(wù)器進行數(shù)據(jù)查詢，控制中心服務(wù)器能根據(jù)對應(yīng)的指令，將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶手機進行實時顯示，該環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、噪聲、pm2.5以及環(huán)境亮度，控制中心服務(wù)器提供歷史數(shù)據(jù)查詢功能，包括利用歷史記錄展示過去空氣質(zhì)量的狀況，利用折線圖描述空氣質(zhì)量的走向，以及旅游要聞服務(wù)，用戶通過app應(yīng)用程序登錄后，該環(huán)?？刂浦行哪芟蛴脩粽故窘诎l(fā)生的旅游、天氣資訊，方便用戶體驗，貼近用戶生活，還能對登錄的用戶根據(jù)實時不同的天氣狀況，空氣質(zhì)量給出的不同建議，包括運動指數(shù)、化妝指數(shù)、紫外線指數(shù)、溫度指數(shù)以及空氣指數(shù)等。

在本實施例中，中央處理單元還包括比較器，所述比較器與微處理器連接，所述比較器內(nèi)設(shè)置有用于與外部光強比較的光強度閾值，例如，去光強度閾值為20lx，當檢測到環(huán)境光線低于20lx后，微處理器通過外部接口發(fā)出指令給路燈電源控制器，開啟路燈照明，當檢測到環(huán)境光線高于20lx后，微處理器通過外部接口發(fā)出指令給路燈電源控制器，關(guān)閉路燈照明，此功能可以用手機對路燈進行設(shè)置和調(diào)整。

在本實施例中，還包括定位模塊和電子地圖單元，定位模塊與中央處理單元連接，電子地圖單元與控制中心服務(wù)器連接。微處理器將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制中心服務(wù)器的同時，通過gps定位模塊將自身的地理位置信息也發(fā)送給控制中心服務(wù)器，移動終端設(shè)備可通過電子地圖進行定位，查看自己的實時位置，也能查看當前已設(shè)置氣象點的位置，點擊標注位置可以進入查看該點的實時信息。

優(yōu)選地，本實施例中的多個傳感器和傳感器處理模塊之間采用點對點通信，傳感器處理模塊和中央處理單元兩者之間以can總線方式傳輸數(shù)據(jù)，傳感器處理模塊和中央處理單元兩者之間是點對多點的通信關(guān)系，各個傳感器節(jié)點具有相同的結(jié)構(gòu)，傳感器處理模塊和中央處理單元組成了一個小型的can總線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

相應(yīng)地，本實施例還提供一種多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境監(jiān)測方法，包括

采集不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息；將監(jiān)控區(qū)域劃分為若干分簇，并對每個分簇分別進行采集；

對環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理；

通過中央處理單元接收預處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，處理后發(fā)送至控制中心服務(wù)器，以及改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)；

通過控制中心服務(wù)器統(tǒng)一監(jiān)控所有采集單元的工作狀態(tài)。

在本實施例中，不同的環(huán)境數(shù)據(jù)信息包括溫度數(shù)據(jù)信息、濕度數(shù)據(jù)信息、噪聲數(shù)據(jù)信息、光敏數(shù)據(jù)信息和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)信息；分別對每種采集的不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行預處理。

在本實施例中，當系統(tǒng)處于定時工作狀態(tài)時，通過所述時鐘電路定時向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊；

當系統(tǒng)處于遠程操作狀態(tài)時，通過控制中心服務(wù)器向微處理器發(fā)送信號，微處理器開始工作，并向輸出能量控制模塊發(fā)出控制指令，輸出能量控制模塊工作，并輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊。

在本實施例中，通過移動終端設(shè)備與控制中心服務(wù)器連接，通過控制中心服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析，并向移動終端設(shè)備發(fā)送用于根據(jù)不同環(huán)境數(shù)據(jù)信息給出的不同建議的推送信息。

如圖2所示，在本實施例中，主要由以下幾個流程環(huán)節(jié)組成：

控制流程：整個系統(tǒng)首先處于定時工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下，當時鐘電路到了數(shù)據(jù)測量時間，則由時鐘電路給中心微處理器處理模塊一個中斷信號，中心微處理器處理模塊工作，發(fā)出控制指令給能源控制模塊，能源控制模塊工作，輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊令其工作；如果控制流程環(huán)節(jié)處于遠程操作狀態(tài)，在此狀態(tài)下遠程操控中心將發(fā)出操控指令，給中心微處理器處理模塊一個中斷信號，中心微處理器處理模塊工作發(fā)出控制指令給能源控制模塊，能源控制模塊工作輸出工作電壓給傳感器和傳感器處理模塊令其工作。

維護流程：通過中心微處理器處理單元對所有傳感節(jié)點和傳感器處理模塊的工作狀態(tài)進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)有故障，則返回相應(yīng)的故障代碼，如果正常則進入采集工作環(huán)節(jié)。

測量采集流程：各傳感器開始采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到傳感器處理模塊中，然后傳感器處理模塊搜集到一輪環(huán)境檢測數(shù)據(jù)并經(jīng)過預處理后，通過can總線的接入方式與微處理器通信，將環(huán)境檢測數(shù)據(jù)加密打包發(fā)送給微處理器。

發(fā)射流程：微處理器根據(jù)環(huán)境檢測要求及指標對數(shù)據(jù)進行分析處理，微處理器形成相應(yīng)規(guī)則數(shù)據(jù)信息后再通過通信模塊將規(guī)則數(shù)據(jù)信息發(fā)往控制中心服務(wù)器，本實施例中的通信模塊采用4g/5g通信模塊，本實施例中的控制中心服務(wù)器為云端服務(wù)器，如果維護環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤代碼，此時也會將維護環(huán)節(jié)中錯誤代碼通過4g/5g通信模塊發(fā)往云端服務(wù)器；規(guī)則數(shù)據(jù)信息和錯誤代碼也將被寫入到eeprom存儲器存儲，控制決策中心通過服務(wù)器收到規(guī)則信息將其整理后通過web服務(wù)器呈現(xiàn)給用戶，控制決策中心通過服務(wù)器收到錯誤代碼，以便更快的對故障傳感器進行處理。

結(jié)束流程：微處理器向時鐘電路發(fā)出時間設(shè)置數(shù)據(jù)，將下一次工作時間寫入時鐘電路中的存儲器。

在本實施例中，外來人工操控信號和時鐘電路給微處理器一個中斷信號，微處理器發(fā)出喚醒指令給gps模塊，gps模塊工作并將地理位置信息提供給微處理器，通過4g/5g通信模塊將地理位置信息發(fā)往云端服務(wù)器，控制中心服務(wù)器收到地理位置信息，便于更加準確的知曉和處置。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。