一种接力式物联网水质在线监测系统的设计.pdf

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1、一种接力式物联网水质在线监测系统的设计莫斌，等一种接力式物联网水质在线监测系统的设计水莫斌，余名，唐云建，廖银伟，孙怀义(重庆市科学技术研究院重庆，401123)摘要：针对现有的物联网水质在线监测系统太阳能供电不足问题，本文提出了一种接力式物联网水质在线监测系统。该系统采用接力式的方式将监测浮标子系统和岸基数据远传子系统结合起来，节省了系统能耗。实验结果表明，该系统具有较高的能量利用效率。关键词：接力式；能耗；物联网水质监测中图分类号：TP393文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cn

2、ki．1001—9227．2016．12．024Abstr孔t：InviewoftheshortageofthesolarpowersupplyfortlleexistingonlinewaterqualitymoIlitoringsystembasedonintemetofthings，thisp印erpresentsanoIllinewaterqualitymonitoringsystembasedonrelay—styleintemetoftllings．Thesystemco矗binedb

3、uoysubsystemwitllshorebaseddatammsmissjonsubsystembyreJay—style，anditsaVesene唱yconsur印tion．ExperimentaJresultsshowthatmesystemhasah培herenergyutilizationemciency．Keywords：relay—style；energyconsumption；waterqualitymonitoringofintemetofthingsO引言水污染问题已成为影

4、响人民群众生活质量和幸福感的一个重要因素，获取水环境参数、研究开发水质在线监测方法对水环境监测和污染排放监控具有重大的意义¨。2。。物联网由于其短距离传输、低功耗、自组网等特点，能为水环境监测提供智能化的解决方案¨。4o，提高水环境监测的实时性及高效性‘5卅。物联网水质在线监测系统最为常见的有两种形式：浮标监测系统旧41(如图1)及岸边立杆监测系统(如图2)。浮标监澳0系统，水质监测灵活性，不受水位变化影响，数据的代表性较强，但由于浮漂部署于在水域中央，不能有线方式供电而监测数据需要远传传输，GP

5、Rs模块功耗较大，供电不足是制约浮漂监测系统应用的瓶颈。立杆监测系统通过悬臂将传感器放入水中，供电效率较浮漂高但由于悬臂长度的限制，传感器只能采集靠近岸边的水质情况，且不能用于水位剧烈变化的河流，岸边水质监测数据的代表性较浮漂系统差。本文提出一种接力式物联网水质在线监测系统，相比现有的物联网水质在线监测系统，本系统在保证监测数据代表性较强的前提下，具有较高的能量利用效率。图1浮漂监测系统收稿日期：2016一08—15+基金项目：2014年国家物联网发展补助专项资金支持项目(20140831叭)；重

6、庆市青年科技人才培养计划项目(cstc2014kjrc—qnm40007)作者简介：莫斌(1977一)，男，硕士，工程师，主要研究方向为通信与信息系统。-24·图2岸边立杆监测系统1系统架构设计接力式物联网水质在线监测系统由监测浮标子系统和岸基数据远传子系统两部分组成，如图3所示。监测浮漂子系统采用浮漂方式部署，搭载多参数监测传感器模块(浊度、Ph、电导率、溶解氧和温度等)、太阳能供电模块和无线通信模块。岸基数据远传子系统采用岸边立杆方式部署，搭载无线通信模块、数据远程传输模块和供电模块。岸基数据

7、远传子系统的供电模块在有条件情况下可以直接接入220V市电，或者采用太阳能供电模块。该系统工作时浮标监测系统平时处于休眠状态，由定时器自动激活进行数据采集，采集完成之后通过无线通信模块将数据传输给岸基数据远传子系统。岸基数据远程子系统通过无线通信模块接收监测浮漂子系统的数据，并通过数据远程传输模块将数据发给后台监控子系统。数据传输过程如图4所示。岸基数据远程子系统在没有数据传输时，自动关闭数据远程传输模块，节省能耗。该系统方案具有以下三个方面的优点：(1)监测浮标子系统可以部署于河流或湖泊中央区域

8、，不受水位变化影响，监测数据的代表性较强；(2)采用了无线通信技术，显著降低了浮漂的功耗，浮漂可以使用体积较小的太阳能电池板，从而减下了浮漂体积，降低了浮漂成本；(3)由于岸基数据远传子系统，可以采用220V市电或者固定的太阳能方向的太阳能供电系统，提高了整体系统的能量高效性，显著提高整体系统的有效工作效率。《自动化与仪器仪表》2016年第12期(总第206期)；料．心il謦．／—L一。料／脯———．———。———．—．——。———／图3接力式物联网水质在线监测系统架构与部署方式矗