一种基于系留气艇的多功能监测系统
阅读说明：本技术 一种基于系留气艇的多功能监测系统 (Multifunctional monitoring system based on mooring airship ) 是由 赵小强 王建 高强 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于系留气艇的多功能监测系统。该系统包括系留气艇、碳纤维杆、传感器模块、数据处理箱、天线模块以及供电模块；所述碳纤维杆固定在所述系留气艇的上表面；所述传感器模块固定在所述碳纤维杆上；所述数据处理箱安装在所述系留气艇上,并分别与所述传感器模块和所述天线模块连接；所述供电模块通过供电线分别与所述系留气艇、所述碳纤维杆、所述传感器模块以及所述数据处理箱连接；并且所述供电模块还通过拉力绳与所述系留气艇连接；所述供电模块设置在监测基地。本发明以系留气艇为载体搭建环境监测系统,可在任意地区实现任意维度的环境监测,实现监测环境的准确性。(The invention relates to a multifunctional monitoring system based on a mooring airship. The system comprises a mooring airship, a carbon fiber rod, a sensor module, a data processing box, an antenna module and a power supply module; the carbon fiber rod is fixed on the upper surface of the mooring airship; the sensor module is fixed on the carbon fiber rod; the data processing box is arranged on the mooring airship and is respectively connected with the sensor module and the antenna module; the power supply module is respectively connected with the mooring airship, the carbon fiber rod, the sensor module and the data processing box through power supply lines; the power supply module is also connected with the mooring airship through a tension rope; the power supply module is arranged at a monitoring base. The invention builds the environment monitoring system by taking the mooring airship as a carrier, can realize environment monitoring of any dimension in any area, and realizes the accuracy of environment monitoring.)
技术领域
本发明涉及环境监测领域，特别是涉及一种基于系留气艇的多功能监测系统。
背景技术
中国秦岭山脉地区地势复杂，环境变化较大，孕育多种国家惜保护动物(朱鹮、大熊猫、娃娃鱼等)，多年来因环境的污染导致它们的死亡，而且当地农田作业信息化水平较低，严重制约了当地的农业发展，然而在地势复杂地区布设传统的环境监测系统难度较大，监测维度也无法达到需求，进而对当地的野生动物保护无法提供可靠数据支持，无法根据数据作出及时措施。因此，需要准确的环境数据为生态环境的改善和提升提供可靠数据支撑。
目前环境监测站大多搭建混凝土地基，在地基上搭建十字形钢铁架，把所需传感器布设在架子上，利用RS485串口，将数据发送至数据箱，在通过单片机将数据上传云平台进而实现环境的监测。但现有的技术存在以下缺点：
1)搭建传统环境监测系统为保证设备稳定性，首先需要在地面建立混凝土地基，若在地形复杂的山区或者梯田地区，地基的建设比较困难；其次传统的环境监测设备监测维度有限，设备可调性底，无法实现多维度环境质量监测，在监测范围需求较大的地区，无法保证整个监测区域的环境质量。
2)传统的监测设备的数据上传需借助基站构建网络，利用4G、NB-IoT、GPRS等技术实现上传，若在山区网络信号比较差的区域设备监测到的数据并不能正常上传，会对数据的正常上传造成影响。
针对现有技术存在的缺点，亟需一种新的环境监测系统以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于系留气艇的多功能监测系统，，以系留气艇为载体搭建环境监测系统，可在任意地区实现任意维度的环境监测，实现监测环境的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于系留气艇的多功能监测系统，包括：系留气艇、碳纤维杆、传感器模块、数据处理箱、天线模块以及供电模块；
所述碳纤维杆固定在所述系留气艇的上表面；所述传感器模块固定在所述碳纤维杆上；所述数据处理箱安装在所述系留气艇上，并分别与所述传感器模块和所述天线模块连接；所述供电模块通过供电线分别与所述系留气艇、所述碳纤维杆、所述传感器模块以及所述数据处理箱连接；并且所述供电模块还通过拉力绳与所述系留气艇连接；
所述供电模块设置在监测基地。
可选地，所述传感器模块包括：风速传感器、七合一空气质量传感器、风向传感器、硫化物传感器以及光辐射传感器。
可选地，所述数据处理箱包括：STM32单片机、RS485串口、天线接口以及通信单元；
所述STM32单片机通过所述RS485串口与所述传感器模块连接；
所述STM32单片机通过依次通信单元、天线接口以及所述天线模块将接收的传感器数据传输至云端。
可选地，所述天线接口包括：LORA接口和NB-IoT接口；
所述通信单元包括：LORA通信单元和NB-IoT通信单元；
所述天线模块包括LORA天线和NB-IoT天线；
当网络覆盖小于网络阈值时，所述STM32单片机通过LORA通信单元、LORA接口以及LORA天线进行传感器数据传输；
当网络覆盖不小于网络阈值时，所述STM32单片机通过NB-IoT通信单元、NB-IoT接口以及NB-IoT天线进行传感器数据传输。
可选地，所述供电模块包括：供电系统和太阳能电池板；
所述供电系统分别与太阳能电池板和系留气艇连接。
可选地，所述传感器模块采用横排双孔固定法固定在所述碳纤维杆上。
可选地，还包括：加固带；
所述加固带设置在所述碳纤维杆与所述系留气艇的连接处。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统，以系留气艇为环境监测系统的载体，利用传感器技术、无线传输技术，构建多功能监测系统。针对地势复杂地区，利用系留气艇安装方便、可根据需求随时调整高度、具有一定承载力的优点将多传感器环境监测系统搭建在低空，在方便安装的同时，监测维度变高、数据传输更加稳定，实现环境信息采集，为当地环境保护、农田耕作、动植物保护提供可靠数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统结构示意图；
图2为本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统原理示意图；
图3为数据处理箱结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于系留气艇的多功能监测系统，以系留气艇为载体搭建环境监测系统，可在任意地区实现任意维度的环境监测，实现监测环境的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统结构示意图，图2为本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统原理示意图，如图1和图2所示，本发明所提供的一种基于系留气艇的多功能监测系统，包括：系留气艇、碳纤维杆、传感器模块、数据处理箱、天线模块以及供电模块。
所述碳纤维杆固定在所述系留气艇的上表面；所述传感器模块固定在所述碳纤维杆上；所述数据处理箱安装在所述系留气艇上，并分别与所述传感器模块和所述天线模块连接；所述供电模块通过供电线分别与所述系留气艇、所述碳纤维杆、所述传感器模块以及所述数据处理箱连接；并且所述供电模块还通过拉力绳与所述系留气艇连接；
所述供电模块设置在监测基地。
利用氦气的惰性、密度较低以及系留气艇安装方便的特点，本发明可根据需求随时调整高度、具有一定承载力的优点。并利用传感器技术、无线网络传输技术构建多功能监测系统，工作人员可通过电脑端或者手机端对保护区实现环境的实时监测。
本发明采用碳纤维杆，利用了碳纤维杆的质量轻、硬度高、打孔方便特点。
作为一个具体的实施例，在定制气艇时对气艇上方进行加厚加固处理，并在碳纤维杆的安装位置设置环形插孔如图1中的A所示，方便碳纤维杆的固定，并且为了保证碳纤维杆的稳定性，在杆与气艇的连接处增加了加固带。
为保障气艇的平衡，该模型借助力学--杠杆力知识，F1S1＝F2S2,碳纤维杆两端的传感器根据自身质量选择合适位置，保证气艇两侧力的平衡，防止气艇侧翻。
所述传感器模块包括：风速传感器、七合一空气质量传感器、风向传感器、硫化物传感器以及光辐射传感器。
如图3所示，所述数据处理箱包括：STM32单片机、RS485串口、天线接口以及通信单元；
所述STM32单片机通过所述RS485串口与所述传感器模块连接；
所述STM32单片机通过依次通信单元、天线接口以及所述天线模块将接收的传感器数据传输至云端。
通过RS485串口利用Modbus通信协议实现多路传感器信息的同时采集，保证各类传感器实时采集的信号可被STM32单片机接收到，接收到的数据经过单片机后，单片机将数据转发到天线串口，根据监测区域的网络覆盖情况选择驱动不同的通信单元块，若在网络情况较差的情况下开启LoRa通信单元，选择LoRa天线进行数据传输，并将图1中B内的LoRa接口连接LoRa天线，实现数据的上云。若在网络良好的情况下可直接选择NB-IoT通信，开启NB-IoT通信单元，将图1中B内的NB-IoT接口连接NB-IoT天线，直接实现数据的上云，用户可在电脑端和手机端实时监测保护区的环境质量。
为了适应多种网络环境，有效解决了因网络而引起数据接受不到和存在误差的情况。所述天线接口包括：LORA接口和NB-IoT接口；
所述通信单元包括：LORA通信单元和NB-IoT通信单元；
所述天线模块包括LORA天线和NB-IoT天线；
当网络覆盖小于网络阈值时，所述STM32单片机通过LORA通信单元、LORA接口以及LORA天线进行传感器数据传输；
当网络覆盖不小于网络阈值时，所述STM32单片机通过NB-IoT通信单元、NB-IoT接口以及NB-IoT天线进行传感器数据传输。
为了能够持续供电，所述供电模块包括：供电系统和太阳能电池板；
所述供电系统分别与太阳能电池板和系留气艇连接。
且为了保证系留气艇高度可调，设置绞盘，根据绞盘调整拉力绳和供电线的长度。
为防止传感器固定不牢固，如图1中的C所示，所述传感器模块采用横排双孔固定法固定在所述碳纤维杆上。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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