專利名稱：一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息采集和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
近20年來，我國湖泊水環(huán)境污染和富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重。全方位、多角度、全時 段監(jiān)控湖泊的水文水質(zhì)信息對于治理水污染、防控藍(lán)藻水華具有十分重要的意義。目前，我 們對于湖泊水文水質(zhì)的監(jiān)控主要采用衛(wèi)星遙感和人工取樣的方法。但遙感獲得的信息非常 的有限，并不能完全反映真實(shí)的情況；人工取樣一般使用人工現(xiàn)場水樣采集、實(shí)驗(yàn)室分析的 方法，耗費(fèi)的人和物力非常的巨大。于是出現(xiàn)了許多湖泊監(jiān)測類現(xiàn)場水質(zhì)分析儀。隨著監(jiān)測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多湖泊監(jiān)測類現(xiàn)場 水質(zhì)分析儀。這些儀器一般帶有可充電電池和存儲芯片，使用時，實(shí)驗(yàn)員先把分析儀帶往 需檢測的水域，使分析儀直接接觸目標(biāo)水體，經(jīng)過幾秒鐘的現(xiàn)場自動分析后，數(shù)據(jù)分析結(jié)果 直接存進(jìn)內(nèi)部存儲芯片，然后由實(shí)驗(yàn)員把分析儀帶回實(shí)驗(yàn)室，通過分析儀帶有的通信接口 (如RS232接口、無線紅外等)將分析接口上傳給PC機(jī)。這些分析儀具有準(zhǔn)確度高、可測量 水質(zhì)參數(shù)多、監(jiān)測探頭可安裝可卸載可自由組合等特點(diǎn)。但是即使使用這些分析儀，也不是非常方便，因?yàn)槿绻麢z測點(diǎn)在湖心，實(shí)驗(yàn)員每次 都要親自到湖心操作和使用分析儀。盡管許多在線分析儀都集成了 GSM模塊可以遠(yuǎn)程傳送 數(shù)據(jù)，但是在移動信號覆蓋不到的盲區(qū)(尤其是野外)仍無法發(fā)揮作用。另外，由于在線監(jiān) 測比較復(fù)雜，起步又比較晚，所以即便是大公司的許多產(chǎn)品也有考慮欠周到的地方，如不能 動態(tài)的根據(jù)太陽能電量調(diào)整采樣周期等。這些分析儀雖然使用操作上簡單，但卻不夠靈活， 使用方式單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，改變 普通水質(zhì)分析儀單一的使用方法，提高使用的靈活性，便于進(jìn)行二次開發(fā)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，包括第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊、時鐘單元和控制單元，所述 的控制單元分別與所述的第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊和時鐘單元相連， 用于支配和控制所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行；所述的電源模塊用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提 供電源；所述的時鐘單元用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供時鐘源和發(fā)送時序；所述的第一 接口組用于連接監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置；所述的第二接口組用于連接發(fā)送裝置；所述的 存儲單元用于存儲接收到的數(shù)據(jù)。所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的第一接口組和第二接口組包括至少 一個接口單元，每一個接口單元均包括數(shù)據(jù)交互接口、命令交互接口和電源控制單元；所述 的數(shù)據(jù)交互接口用于與外接設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)；所述的命令交互接口用于向外接設(shè)備傳輸命
3令；所述的電源控制接口用于控制外接設(shè)備的供電。所述的電源控制接口為電磁繼電器控制的電源接口。所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的電源模塊采用干電池、或太陽能電池 板、或風(fēng)電能供電方式對所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)供電。所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)還包括與存儲單元相 連的通用通信接口 ；所述的通用通信接口用于人工采樣以及對設(shè)備的維護(hù)和配置。 所述的通用通信接口為RS232接口、或I2C接口、或USB接口。所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲單元采用先進(jìn)先刪的原則處理 數(shù)據(jù)。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果本發(fā)明可以在移動信號覆蓋不到的盲區(qū)內(nèi)在線監(jiān)測，適用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的特定場景， 并能夠通過通用通信接口對設(shè)備設(shè)置采樣周期和采用參數(shù)，改變了普通水質(zhì)分析儀單一的 使用方法，提高使用的靈活性，也便于進(jìn)行二次開發(fā)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的接口組中接口單元的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示，包 括第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊、時鐘單元和控制單元，所述的控制單元分 別與所述的第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊和時鐘單元相連，用于支配和控 制所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行；所述的電源模塊用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供電源；所述 的時鐘單元用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供時鐘源和發(fā)送時序；所述的第一接口組用于連 接監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置；所述的第二接口組用于連接發(fā)送裝置；所述的存儲單元用于 存儲接收到的數(shù)據(jù)。其中，電源模塊采用干電池、或太陽能電池板、或風(fēng)電能供電方式對所 述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)供電。所述的第一接口組和第二接口組包括至少一個接口單元，如圖2所示，每一個接 口單元包括均包括數(shù)據(jù)交互接口、命令交互接口和電源控制接口。在第一接口組中，所述的 數(shù)據(jù)交互接口用于與外接設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，也就是說，數(shù)據(jù)交互接口是分析監(jiān)測設(shè)備或信息 采集裝置向該存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)上傳所采集到的數(shù)據(jù)時所用的接口 ；所述的命令交互接口用于 向外接設(shè)備傳輸命令，也就是說，命令交互接口用來模擬分析監(jiān)測設(shè)備的命令協(xié)議棧(通 常在沒有使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的情況下這些命令交互是通過設(shè)備帶的上位機(jī)軟件或手持機(jī) 完成的)，控制單元通過命令交互接口對監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置下發(fā)采樣、數(shù)據(jù)上傳等
4命令實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置的控制；所述的電源控制接口用于控制外接設(shè)備的供 電，該電源控制接口為電磁繼電器控制的電源接口，是為節(jié)點(diǎn)在野外利用太陽能電池板或 干電池供電時充分節(jié)省電能而使用的方式之一，通過電磁繼電器，節(jié)點(diǎn)可以隨時對分析監(jiān) 測設(shè)備或信息采集裝置通斷電，以延長系統(tǒng)在電源有限條件下的工作壽命。存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和與節(jié)點(diǎn)通過第一接口組的接口單元相連的水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān) 測裝置的通信過程如下假設(shè)水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān)測裝置的命令格式已知或者已經(jīng)通過各 種分析手段解析完全，待提前設(shè)置的某掛接的水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān)測裝置的采樣時間到達(dá) 時，存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)會控制與該水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān)測裝置相連接的電源控制接口通過電磁 繼電器為其上電，按照儀器要求的順序依次下發(fā)能夠使采樣或監(jiān)測完成和將所得數(shù)據(jù)上傳 的命令。以YSI6600為例，在采樣時刻到來時，存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)首先通過控制與該YSI6600對 應(yīng)的接口單元中的電源控制單元為YSI6600供電，使YSI6600進(jìn)入工作狀態(tài)。然后延時以 讓YSI6600有足夠的時間完成采樣，接著通過控制接口依次下發(fā)開啟刷子命令(即啟動電 動刷清掃光學(xué)監(jiān)測頭，以免雜物覆蓋光學(xué)監(jiān)測頭導(dǎo)致采樣失敗)，之后是采樣數(shù)據(jù)的命令， 再之后是上傳采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)參數(shù)命令，最后是對YSI6600斷電直到下一次采樣時間的到來 的命令。通過電源控制接口只在需要采樣的情況才打開水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān)測裝置，不需 要采樣的情況下就關(guān)閉水質(zhì)分析儀或水質(zhì)監(jiān)測裝置，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省功耗的目的。傳上來的數(shù)據(jù)會被暫存到存儲單元中直至通過與發(fā)送裝置連接的第二接口發(fā)出 去，如果沒有發(fā)出去，若存儲單元空間足夠大數(shù)據(jù)會保存下去直到主動發(fā)出或被動取出，若 不斷上傳的數(shù)據(jù)使存儲單元擠滿，則會按照先進(jìn)先刪的原則進(jìn)行處理，即最新的將最老的 刪掉。存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)與發(fā)送裝置相連的第二接口組中，第二接口組的接口單元類似于第 一接口組的接口單元，同樣也是分為命令交互接口、數(shù)據(jù)交互接口和電源控制接口，各部分 的功能也類似。第二接口組主要是控制存儲單元中數(shù)據(jù)的發(fā)送，由于在野外工作一般通過 無線射頻模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)一方面通過電源控制單元控制無線射頻模塊的通斷 電，使無線射頻模塊在需要工作的時候通電，不需要工作的時候斷電，另一方面通過命令交 互接口為無線射頻模塊進(jìn)行必要的配置和控制。數(shù)據(jù)交互接口則負(fù)責(zé)傳輸存儲節(jié)點(diǎn)需要向 外傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)還包括與存儲單元相 連的通用通信接口。由于采用了通用通信接口，存放在存儲單元中的數(shù)據(jù)有兩種途徑可以 送出，一個是上面所說的使用與第二組的接口單元連接的發(fā)送裝置，另一個則是使用通用 通信接口(如RS232接口、I2C接口、USB接口等)進(jìn)行人工取出。這個預(yù)留的通用通信接 口主要用于人工定期巡測采樣以及常規(guī)的設(shè)備維護(hù)和配置，它可以與分析監(jiān)測設(shè)備、或上 位機(jī)、或手持設(shè)備的接口兼容，同時也集成了對存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的控制協(xié)議棧，用于對存儲轉(zhuǎn) 發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)獲取和常規(guī)配置(如設(shè)置采樣周期、設(shè)置采樣參數(shù)等)。不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以在移動信號覆蓋不到的盲區(qū)內(nèi)在線監(jiān)測，尤其適用于湖泊 水質(zhì)監(jiān)測的特定場景，并能夠通過通用通信接口對設(shè)備設(shè)置采樣周期和采用參數(shù)，改變了 普通水質(zhì)分析儀單一的使用方法，提高使用的靈活性，也便于進(jìn)行二次開發(fā)。
權(quán)利要求
一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，包括第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊、時鐘單元和控制單元，其特征在于，所述的控制單元分別與所述的第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊和時鐘單元相連，用于支配和控制所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行；所述的電源模塊用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供電源；所述的時鐘單元用于為所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供時鐘源和發(fā)送時序；所述的第一接口組用于連接監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置；所述的第二接口組用于連接發(fā)送裝置；所述的存儲單元用于存儲接收到的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的第 一接口組和第二接口組包括至少一個接口單元，每一個接口單元均包括數(shù)據(jù)交互接口、命 令交互接口和電源控制接口 ；所述的數(shù)據(jù)交互接口用于與外接設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)；所述的命令 交互接口用于向外接設(shè)備傳輸命令；所述的電源控制接口用于控制外接設(shè)備的供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的電 源控制接口為電磁繼電器控制的電源接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的電 源模塊采用干電池、或太陽能電池板、或風(fēng)電能供電方式對所述的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的存 儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)還包括與存儲單元相連的通用通信接口 ；所述的通用通信接口用于人工采樣以 及對設(shè)備的維護(hù)和配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的通 用通信接口為RS232接口、或I2C接口、或USB接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的存 儲單元采用先進(jìn)先刪的原則處理數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于湖泊水質(zhì)監(jiān)測的存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，包括第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊、時鐘單元和控制單元，所述的控制單元分別與第一接口組、第二接口組、存儲單元、電源模塊和時鐘單元相連，用于支配和控制整個存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行；所述的電源模塊分別與時鐘單元、存儲單元、第一接口組和第二接口組相連，用于為整個存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供電源；所述的時鐘單元用于為整個存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提供時鐘源和發(fā)送時序；所述的第一接口組用于連接監(jiān)測設(shè)備或信息采集裝置；所述的第二接口組用于連接發(fā)送裝置；所述的存儲單元用于存儲接收到的數(shù)據(jù)。本發(fā)明改變了普通水質(zhì)分析儀單一的使用方法，提高使用的靈活性，也便于進(jìn)行二次開發(fā)。
文檔編號G01N33/18GK101900718SQ20101016786
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者周璐巍, 左秀婷, 鞏思亮, 張唯易, 王營冠, 鮑星合 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所