本實用新型屬于污水監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種獨立的太陽能廁所設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

最近幾年來，計算機技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和控制技術(shù)等多種技術(shù)的高速發(fā)展大大推動了遠程監(jiān)控技術(shù)的進步。從1956年美國首次開發(fā)了用于軍事測試項目的計算機監(jiān)控系統(tǒng)后，遠程監(jiān)控技術(shù)至今已有近60年的歷史。這種技術(shù)可以讓工作人員不必親臨現(xiàn)場就能及時獲得現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)，了解整個現(xiàn)場甚至整個行業(yè)或更大范圍的情況并能迅速做出反應(yīng)，這些優(yōu)點不僅使其在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，也獲得了國內(nèi)外研究學(xué)者的青睞。

在國外，Linkoping大學(xué)的Eriksson利用JAVA技術(shù)構(gòu)建了基于B/S結(jié)構(gòu)的核電站遠程診斷演示系統(tǒng)。瑞士ABB公司研發(fā)了一套用于電力設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)。加拿大的Granby公司采用Web瀏覽器技術(shù)，經(jīng)過以太網(wǎng)進行機床診斷。除此之外，許多大公司也開始利用Internet技術(shù)，使他們的產(chǎn)品智能化，比如Bentley的計算機在線設(shè)備運行監(jiān)測系統(tǒng)DataManager200就是以網(wǎng)絡(luò)動態(tài)數(shù)據(jù)交換方式向遠程設(shè)備傳遞設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)。National Instruments公司通過在Lab Windows/CVI以及LabView產(chǎn)品中運用網(wǎng)絡(luò)通信處理模塊，從而可以在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進行信息的傳輸。歐美等發(fā)達國家和地區(qū)的遠程監(jiān)控技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，他們已將制造裝備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于航天、軍事以及汽車等多種行業(yè)，并取得了極大的經(jīng)濟效益和社會效益。

在國內(nèi)，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究也在熱火朝天的開展中。許多大學(xué)和研究所對遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究也在積極的進行中。最近，西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等大學(xué)已經(jīng)取得了比較顯著的研究成果。例如：西安交通大學(xué)研究的“大型旋轉(zhuǎn)機械計算機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)RMMD”，華中科技大學(xué)研發(fā)的“汽車機工況監(jiān)測和診斷系統(tǒng)KBGMD”、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“微計算機化機組狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷專家系統(tǒng)MMMDES”等都是其中比較顯著的代表，但是在這個過程中暴露出來的問題是監(jiān)控系統(tǒng)獲得現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)的實時性不高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能不高，監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸量不大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種實時性高、穩(wěn)定性強、成本低、精度高的基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)，包括順次連接的受控對象、太陽能廁所設(shè)備、監(jiān)控終端、網(wǎng)絡(luò)層與報警模塊、監(jiān)控中心與報警模塊，所述受控對象包括多個重復(fù)單元，其中每個單元包括水泵、電極和閥門，太陽能廁所設(shè)備中包括多個太陽能廁所設(shè)備單元，監(jiān)控終端中包括多個監(jiān)控終端單元，網(wǎng)絡(luò)層與報警模塊包括Internet、GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)、第一手機移動終端，監(jiān)控中心與報警模塊包括監(jiān)控中心、第二手機移動終端；

所述太陽能廁所設(shè)備單元根據(jù)檢測到的液位信息，判斷是否將水泵、電極和閥門打開以調(diào)節(jié)水位，使受控對象和太陽能廁所設(shè)備組成的系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)；同時監(jiān)控終端單元讀取太陽能廁所設(shè)備單元運行時的參數(shù)數(shù)據(jù)并上傳至GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)；若出現(xiàn)異常情況，GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)向第一手機移動終端發(fā)送一次第一報警信號，同時參數(shù)數(shù)據(jù)通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)上傳至Internet，監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)實時觀測太陽能廁所設(shè)備的運行情況，若出現(xiàn)異常情況，監(jiān)控中心向第二手機移動終端發(fā)送一次第二報警信號。

進一步地，所述太陽能廁所設(shè)備單元包括電源、微處理器、液位傳感器、LED燈、RS232串口、輸出繼電器，所述液位傳感器接入微處理器，微處理器的輸出端分別與LED燈、RS232串口、輸出繼電器連接，輸出繼電器的輸出端接入受控對象，受控對象的輸出端接入液位傳感器，RS232串口接入監(jiān)控終端單元，電源接入微處理器；

所述液位傳感器讀取液位數(shù)據(jù)并傳輸給微處理器，微處理器對接收到的數(shù)據(jù)進行處理后輸出至輸出繼電器，輸出繼電器通過對閥門開關(guān)的控制對液位進行調(diào)整；如此循環(huán)檢測液位信號，微處理器根據(jù)接收到的液位信號，實時控制輸出繼電器的動作，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。

進一步地，所述監(jiān)控終端單元包括視頻攝像頭、視頻存儲器、視頻服務(wù)器；所述視頻攝像頭拍攝現(xiàn)場視頻并將視頻存儲在視頻存儲器當(dāng)中作為一個實時的視頻文件，視頻文件被放置在視頻服務(wù)器的站點時，視頻文件即可通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet被監(jiān)控中心訪問，達到實時監(jiān)控的作用。

進一步地，所述監(jiān)控中心采用計算機，用戶聯(lián)網(wǎng)之后通過輸入用戶名和密碼即可登錄監(jiān)控中心進行監(jiān)控，若發(fā)生異常情況，監(jiān)控中心向第二手機移動終端發(fā)送第二報警信號。

進一步地，所述微處理器采用美國德州儀器公司的MSP430F5438型號芯片，液位傳感器采用KEYENCE公司的PQ-01型號的液位傳感器，輸出繼電器采用JQC-3FF型號的繼電器。

進一步地，所述監(jiān)控終端單元的視頻攝像頭、視頻存儲器、視頻服務(wù)器采用?？低旸S-2CD3T35D-I5型號的視頻設(shè)備，自帶1T的存儲空間，自帶IP實現(xiàn)無線傳輸。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：(1)系統(tǒng)監(jiān)控范圍和監(jiān)控形式更完整更系統(tǒng)，既包含視頻監(jiān)控又包含受控對象的數(shù)據(jù)信息監(jiān)控，使得整個監(jiān)控的環(huán)節(jié)更加全面高效；(2)采用了MSP430單片機作為處理器，該型號單片機功耗低，同時滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的需要，大大提高了系統(tǒng)的續(xù)航能力，可以長時間對系統(tǒng)的環(huán)境進行實時監(jiān)控；(3)采用了由Web服務(wù)器和客戶端組成的監(jiān)控中心采用了B/S結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了通過Web頁面瀏覽現(xiàn)場信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的功能，使遠程監(jiān)控變得更加方便；(4)采用了AJAX技術(shù)實現(xiàn)了無刷新信息顯示，提高了系統(tǒng)的監(jiān)控實時性；采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使得監(jiān)控的歷史信息可以在數(shù)據(jù)庫中訪問和查詢；(5)微處理器采用MSP430F5438型號，液位傳感器采用PQ-01，輸出繼電器JQC-3FF，以上器件的價格都較低，因此該系統(tǒng)具有低成本的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)中的太陽能廁所設(shè)備的硬件組成結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控方法的監(jiān)控流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本實用新型做進一步詳細描述。

本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)共有5層結(jié)構(gòu)：底層為控制對象，受控于第二層的太陽能廁所設(shè)備，太陽能廁所設(shè)備內(nèi)部的液位傳感器采集到當(dāng)前的液位數(shù)據(jù)并將液位數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥?，微處理器對液位?shù)據(jù)進行處理從而通過控制輸出達到對輸出繼電器的控制，最終通過繼電器對閥門和水泵的開關(guān)控制來控制液位。第三層的視頻監(jiān)控終端可以對第二層的太陽廁所設(shè)備的運行、報警信號進行監(jiān)控，從而通過第四層的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)上傳至第五層的監(jiān)控中心以達到監(jiān)控的效果。

結(jié)合圖1，本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)，包括順次連接的受控對象1、太陽能廁所設(shè)備2、監(jiān)控終端3、網(wǎng)絡(luò)層與報警模塊4、監(jiān)控中心與報警模塊5，所述受控對象1包括多個重復(fù)單元，其中每個單元包括水泵13、電極14和閥門15，太陽能廁所設(shè)備2中包括多個太陽能廁所設(shè)備單元12，監(jiān)控終端3中包括多個監(jiān)控終端單元11，網(wǎng)絡(luò)層與報警模塊4包括Internet8、GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9、第一手機移動終端10，監(jiān)控中心與報警模塊5包括監(jiān)控中心6、第二手機移動終端7；

所述太陽能廁所設(shè)備單元12根據(jù)檢測到的液位信息，判斷是否將水泵13、電極14和閥門15打開以調(diào)節(jié)水位，使受控對象1和太陽能廁所設(shè)備2組成的系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)；同時監(jiān)控終端單元11讀取太陽能廁所設(shè)備單元12運行時的參數(shù)數(shù)據(jù)并上傳至GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9；若出現(xiàn)異常情況，GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9向第一手機移動終端10發(fā)送一次第一報警信號，同時參數(shù)數(shù)據(jù)通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9上傳至Internet8，監(jiān)控中心6聯(lián)網(wǎng)實時觀測太陽能廁所設(shè)備2的運行情況，若出現(xiàn)異常情況，監(jiān)控中心6向第二手機移動終端7發(fā)送一次第二報警信號。

結(jié)合圖2，所述太陽能廁所設(shè)備單元12包括電源16、微處理器18、液位傳感器17、LED燈19、RS232串口20、輸出繼電器21，所述液位傳感器17接入微處理器18，微處理器18的輸出端分別與LED燈19、RS232串口20、輸出繼電器21連接，輸出繼電器21的輸出端接入受控對象1，受控對象1的輸出端接入液位傳感器17，RS232串口20接入監(jiān)控終端單元11，電源16接入微處理器18；

所述液位傳感器17讀取液位數(shù)據(jù)并傳輸給微處理器18，微處理器18對接收到的數(shù)據(jù)進行處理后輸出至輸出繼電器21，輸出繼電器21通過對閥門15開關(guān)的控制對液位進行調(diào)整；如此循環(huán)檢測液位信號，微處理器18根據(jù)接收到的液位信號，實時控制輸出繼電器21的動作，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述監(jiān)控終端單元11包括視頻攝像頭、視頻存儲器、視頻服務(wù)器；所述視頻攝像頭拍攝現(xiàn)場視頻并將視頻存儲在視頻存儲器當(dāng)中作為一個實時的視頻文件，視頻文件被放置在視頻服務(wù)器的站點時，視頻文件即可通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9和Internet8被監(jiān)控中心6訪問，達到實時監(jiān)控的作用。

所述監(jiān)控中心6采用計算機，用戶聯(lián)網(wǎng)之后通過輸入用戶名和密碼即可登錄監(jiān)控中心6進行監(jiān)控，若發(fā)生異常情況，監(jiān)控中心6向第二手機移動終端7發(fā)送第二報警信號。

所述微處理器18采用美國德州儀器公司的MSP430F5438型號芯片，液位傳感器17采用KEYENCE公司的PQ-01型號的液位傳感器，輸出繼電器21采用JQC-3FF型號的繼電器。

所述監(jiān)控終端單元11的視頻攝像頭、視頻存儲器、視頻服務(wù)器采用?？低旸S-2CD3T35D-I5型號的視頻設(shè)備，自帶1T的存儲空間，自帶IP實現(xiàn)無線傳輸。

結(jié)合圖3，基于所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟：

步驟1，將太陽能廁所設(shè)備2上電，使整個系統(tǒng)開始運行；

步驟2，太陽能廁所設(shè)備單元12中的液位傳感器17采集當(dāng)前的液位數(shù)據(jù)，并發(fā)送至太陽能廁所設(shè)備單元12中的微處理器18；

步驟3，微處理器18對液位傳感器17采集到的液位數(shù)據(jù)進行處理，得到控制受控對象1的開關(guān)信號；

所述微處理器18對液位傳感器17采集到的液位數(shù)據(jù)進行處理，具體包括：將采集到的液位模擬量數(shù)據(jù)與標準液位模擬量進行比較：如果過高，則輸出數(shù)字量0控制水泵13和閥門15關(guān)閉；如果過低，則輸出數(shù)字量1控制水泵13和閥門15開啟。

步驟4，太陽能廁所設(shè)備單元12中的微處理器18將受控對象1的狀態(tài)信息通過RS232串口20發(fā)送給監(jiān)控中心6；

所述太陽能廁所設(shè)備單元12中的微處理器18將受控對象1的狀態(tài)信息通過RS232串口20發(fā)送給監(jiān)控中心6，具體過程為：受控對象1的狀態(tài)信息實時地通過RS232串口20發(fā)送到監(jiān)控中心6的mysql數(shù)據(jù)庫中，監(jiān)控中心6實時地顯示或者調(diào)取任意時刻的受控對象1的狀態(tài)信息。

步驟5，監(jiān)控終端單元11讀取太陽能廁所設(shè)備單元12運行時的參數(shù)數(shù)據(jù)并上傳至GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9；同時監(jiān)控終端單元11記錄下此前步驟中太陽能廁所設(shè)備單元12的LED燈19的紅色報警情況；

步驟6，若出現(xiàn)異常情況，GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9向第一手機移動終端10發(fā)送第一報警信號，同時參數(shù)數(shù)據(jù)通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9上傳至Internet8；

步驟7，監(jiān)控中心6聯(lián)網(wǎng)實時觀測太陽能廁所設(shè)備2的運行情況，監(jiān)控中心6顯示出受控對象1的情況以及太陽能廁所設(shè)備單元12的LED燈19的紅色報警情況；

步驟8，若監(jiān)控中心6顯示正常，則不操作使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行；若監(jiān)控中心6顯示異常，監(jiān)控中心6向第二手機移動終端7發(fā)送第二報警信號。

實施例1

結(jié)合圖1，本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)，其監(jiān)控系統(tǒng)包括受控對象1、太陽能廁所設(shè)備2、監(jiān)控終端3、網(wǎng)絡(luò)層與報警模塊4、監(jiān)控中心與報警模塊5。由于受控對象1、太陽能廁所設(shè)備2和監(jiān)控終端3中各自都有很多重復(fù)單元，所以在此取受控對象1、太陽能廁所設(shè)備2和監(jiān)控終端3中的各一個單元做詳細說明。太陽能廁所設(shè)備單元12通過將檢測到的液位信息進行處理來做出是否將水泵13、電極14和閥門15打開的判斷，以此來穩(wěn)定液位，使受控對象1和太陽能廁所設(shè)備2組成的系統(tǒng)能夠正常地工作，同時監(jiān)控終端單元11能夠讀取太陽能廁所設(shè)備單元12運行時的參數(shù)和數(shù)據(jù)并將這些參數(shù)和數(shù)據(jù)上傳至GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9，當(dāng)監(jiān)控中心6需要獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的時候，經(jīng)過一系列請求和響應(yīng)，將這些信息在瀏覽器上面顯示出來，若出現(xiàn)異常情況，GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9端將會給第一手機移動終端10發(fā)送一次報警信號，在這個過程中，參數(shù)和數(shù)據(jù)也會通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)9上傳至Internet 8，監(jiān)控中心6聯(lián)網(wǎng)后就可以實時地看到太陽能廁所設(shè)備2的運行情況，若出現(xiàn)異常情況，監(jiān)控中心6將會給第二手機移動終端7發(fā)送二次報警信號。

進一步地，監(jiān)控終端單元11采用?？低旸S-2CD3T35D-I5型號的視頻設(shè)備，自帶1T的存儲空間，自帶IP也可實現(xiàn)無線傳輸。

進一步地，所述當(dāng)監(jiān)控中心6需要獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的時候，經(jīng)過一系列請求和響應(yīng)，一系列的請求和響應(yīng)具體工作過程如下：

①監(jiān)控中心客戶端通過瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送請求。

②服務(wù)器收到請求后，根據(jù)請求提取出相關(guān)PHP文件，然后傳給PHP嵌入式程序。

③PHP解釋器接收到PHP文件后，對該文件進行解析。

④PHP解釋器根據(jù)解析結(jié)果產(chǎn)生網(wǎng)頁，并把該網(wǎng)頁交給服務(wù)器。

⑤Web服務(wù)器將該頁面?zhèn)鹘o監(jiān)控中心客戶端。

⑥客戶端接收到該頁面后將其顯示出來供用戶瀏覽查看。

結(jié)合圖2，太陽能廁所設(shè)備單元12包括電源16、微處理器18、液位傳感器17、LED燈19、RS232串口20、輸出繼電器21。液位傳感器17讀取液位的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸給微處理器18，微處理器18對接收到的數(shù)據(jù)進行處理后將輸出信號傳輸?shù)捷敵隼^電器21，輸出繼電器21通過對閥門15開關(guān)的控制來對液位的穩(wěn)定進行控制，如此循環(huán)檢測液位，微處理器18接收到液位信號后實時輸出信號控制輸出繼電器21的動作，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。

進一步地，微處理器18采用美國德州儀器公司的MSP430F5438型號芯片，是一款具有超低功耗、高性能的微處理器芯片。液位傳感器17是KEYENCE公司的PQ-01型號的液位傳感器，具有高精度、抗干擾等特點。輸出繼電器21是JQC-3FF型號的繼電器。

結(jié)合圖3，基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟：

步驟1，將太陽能廁所設(shè)備2上電，使整個系統(tǒng)開始運行；

步驟2，太陽能廁所設(shè)備單元12中的液位傳感器17采集當(dāng)前的液位數(shù)據(jù)，采集到液位數(shù)據(jù)后將其發(fā)送至太陽能廁所設(shè)備單元12中的微處理器18；

步驟3，微處理器18對液位傳感器17采集到的液位數(shù)據(jù)進行一系列的處理，處理之后由輸出繼電器21控制受控對象1的開關(guān)信號；

步驟4，太陽能廁所設(shè)備單元12中的微處理器18可以將受控對象1的狀態(tài)信息通過RS232串口20發(fā)送給監(jiān)控中心6；

步驟5，監(jiān)控終端單元11的視頻攝像頭記錄下此前步驟中太陽能廁所設(shè)備單元12的LED燈19的紅色報警情況；

步驟6，監(jiān)控中心6顯示出受控對象1的情況以及太陽能廁所設(shè)備單元12的LED燈19的紅色報警情況。

步驟7，若監(jiān)控中心6顯示正常，則不操作，使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行；若監(jiān)控中心6顯示異常，則向手機移動終端發(fā)發(fā)送一次報警信號和二次報警信號提示工作人員去現(xiàn)場查看情況。

基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控方法采用了基于B/S的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使得那些遠離現(xiàn)場、距離較遠的相關(guān)人員，可以不必親臨現(xiàn)場就可以查看系統(tǒng)的各種參數(shù)，掌握現(xiàn)場的動態(tài)生產(chǎn)情況，極大地提高了企業(yè)的監(jiān)管系統(tǒng)的水平，同時運用AJAX技術(shù)滿足了監(jiān)控中心需要不斷刷新界面的要求以達到實時監(jiān)控的目的。

綜上，本實用新型是一種高效的污水監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)超低功耗，精度高，響應(yīng)速度快，實時性和穩(wěn)定性能較好，能夠?qū)崟r準確地監(jiān)控到異常和警報，降低污水處理中出現(xiàn)異常情況給現(xiàn)實生產(chǎn)帶來的損失，在未來會有廣泛的應(yīng)用價值和前景。