专利名称：一种用于湖泊水质监测的存储转发节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息采集和环境监测领域，特别是涉及一种用于湖泊水质监测的存储 转发节点。
背景技术：
近20年来，我国湖泊水环境污染和富营养化问题日益严重。全方位、多角度、全时 段监控湖泊的水文水质信息对于治理水污染、防控蓝藻水华具有十分重要的意义。目前，我 们对于湖泊水文水质的监控主要采用卫星遥感和人工取样的方法。但遥感获得的信息非常 的有限，并不能完全反映真实的情况；人工取样一般使用人工现场水样采集、实验室分析的 方法，耗费的人和物力非常的巨大。于是出现了许多湖泊监测类现场水质分析仪。随着监测技术、计算机技术和无线通信技术的发展，出现了许多湖泊监测类现场 水质分析仪。这些仪器一般带有可充电电池和存储芯片，使用时，实验员先把分析仪带往 需检测的水域，使分析仪直接接触目标水体，经过几秒钟的现场自动分析后，数据分析结果 直接存进内部存储芯片，然后由实验员把分析仪带回实验室，通过分析仪带有的通信接口 (如RS232接口、无线红外等)将分析接口上传给PC机。这些分析仪具有准确度高、可测量 水质参数多、监测探头可安装可卸载可自由组合等特点。但是即使使用这些分析仪，也不是非常方便，因为如果检测点在湖心，实验员每次 都要亲自到湖心操作和使用分析仪。尽管许多在线分析仪都集成了 GSM模块可以远程传送 数据，但是在移动信号覆盖不到的盲区(尤其是野外)仍无法发挥作用。另外，由于在线监 测比较复杂，起步又比较晚，所以即便是大公司的许多产品也有考虑欠周到的地方，如不能 动态的根据太阳能电量调整采样周期等。这些分析仪虽然使用操作上简单，但却不够灵活， 使用方式单一。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于湖泊水质监测的存储转发节点，改变 普通水质分析仪单一的使用方法，提高使用的灵活性，便于进行二次开发。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于湖泊水质监测的存储 转发节点，包括第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块、时钟单元和控制单元，所述 的控制单元分别与所述的第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块和时钟单元相连， 用于支配和控制所述的存储转发节点运行；所述的电源模块用于为所述的存储转发节点提 供电源；所述的时钟单元用于为所述的存储转发节点提供时钟源和发送时序；所述的第一 接口组用于连接监测设备或信息采集装置；所述的第二接口组用于连接发送装置；所述的 存储单元用于存储接收到的数据。所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点的第一接口组和第二接口组包括至少 一个接口单元，每一个接口单元均包括数据交互接口、命令交互接口和电源控制单元；所述 的数据交互接口用于与外接设备传输数据；所述的命令交互接口用于向外接设备传输命
3令；所述的电源控制接口用于控制外接设备的供电。所述的电源控制接口为电磁继电器控制的电源接口。所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点的电源模块采用干电池、或太阳能电池 板、或风电能供电方式对所述的存储转发节点供电。所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点的存储转发节点还包括与存储单元相 连的通用通信接口 ；所述的通用通信接口用于人工采样以及对设备的维护和配置。 所述的通用通信接口为RS232接口、或I2C接口、或USB接口。所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点的存储单元采用先进先删的原则处理 数据。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果本发明可以在移动信号覆盖不到的盲区内在线监测，适用于湖泊水质监测的特定场景， 并能够通过通用通信接口对设备设置采样周期和采用参数，改变了普通水质分析仪单一的 使用方法，提高使用的灵活性，也便于进行二次开发。


图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的接口组中接口单元的示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。本发明的实施方式涉及一种用于湖泊水质监测的存储转发节点，如图1所示，包 括第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块、时钟单元和控制单元，所述的控制单元分 别与所述的第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块和时钟单元相连，用于支配和控 制所述的存储转发节点运行；所述的电源模块用于为所述的存储转发节点提供电源；所述 的时钟单元用于为所述的存储转发节点提供时钟源和发送时序；所述的第一接口组用于连 接监测设备或信息采集装置；所述的第二接口组用于连接发送装置；所述的存储单元用于 存储接收到的数据。其中，电源模块采用干电池、或太阳能电池板、或风电能供电方式对所 述的存储转发节点供电。所述的第一接口组和第二接口组包括至少一个接口单元，如图2所示，每一个接 口单元包括均包括数据交互接口、命令交互接口和电源控制接口。在第一接口组中，所述的 数据交互接口用于与外接设备传输数据，也就是说，数据交互接口是分析监测设备或信息 采集装置向该存储转发节点上传所采集到的数据时所用的接口 ；所述的命令交互接口用于 向外接设备传输命令，也就是说，命令交互接口用来模拟分析监测设备的命令协议栈(通 常在没有使用存储转发节点的情况下这些命令交互是通过设备带的上位机软件或手持机 完成的)，控制单元通过命令交互接口对监测设备或信息采集装置下发采样、数据上传等
4命令实现对监测设备或信息采集装置的控制；所述的电源控制接口用于控制外接设备的供 电，该电源控制接口为电磁继电器控制的电源接口，是为节点在野外利用太阳能电池板或 干电池供电时充分节省电能而使用的方式之一，通过电磁继电器，节点可以随时对分析监 测设备或信息采集装置通断电，以延长系统在电源有限条件下的工作寿命。存储转发节点和与节点通过第一接口组的接口单元相连的水质分析仪或水质监 测装置的通信过程如下假设水质分析仪或水质监测装置的命令格式已知或者已经通过各 种分析手段解析完全，待提前设置的某挂接的水质分析仪或水质监测装置的采样时间到达 时，存储转发节点会控制与该水质分析仪或水质监测装置相连接的电源控制接口通过电磁 继电器为其上电，按照仪器要求的顺序依次下发能够使采样或监测完成和将所得数据上传 的命令。以YSI6600为例，在采样时刻到来时，存储转发节点首先通过控制与该YSI6600对 应的接口单元中的电源控制单元为YSI6600供电，使YSI6600进入工作状态。然后延时以 让YSI6600有足够的时间完成采样，接着通过控制接口依次下发开启刷子命令(即启动电 动刷清扫光学监测头，以免杂物覆盖光学监测头导致采样失败)，之后是采样数据的命令， 再之后是上传采样数据对应参数命令，最后是对YSI6600断电直到下一次采样时间的到来 的命令。通过电源控制接口只在需要采样的情况才打开水质分析仪或水质监测装置，不需 要采样的情况下就关闭水质分析仪或水质监测装置，以实现节省功耗的目的。传上来的数据会被暂存到存储单元中直至通过与发送装置连接的第二接口发出 去，如果没有发出去，若存储单元空间足够大数据会保存下去直到主动发出或被动取出，若 不断上传的数据使存储单元挤满，则会按照先进先删的原则进行处理，即最新的将最老的 删掉。存储转发节点与发送装置相连的第二接口组中，第二接口组的接口单元类似于第 一接口组的接口单元，同样也是分为命令交互接口、数据交互接口和电源控制接口，各部分 的功能也类似。第二接口组主要是控制存储单元中数据的发送，由于在野外工作一般通过 无线射频模块发送数据，存储转发节点一方面通过电源控制单元控制无线射频模块的通断 电，使无线射频模块在需要工作的时候通电，不需要工作的时候断电，另一方面通过命令交 互接口为无线射频模块进行必要的配置和控制。数据交互接口则负责传输存储节点需要向 外传输的数据。所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点的存储转发节点还包括与存储单元相 连的通用通信接口。由于采用了通用通信接口，存放在存储单元中的数据有两种途径可以 送出，一个是上面所说的使用与第二组的接口单元连接的发送装置，另一个则是使用通用 通信接口(如RS232接口、I2C接口、USB接口等)进行人工取出。这个预留的通用通信接 口主要用于人工定期巡测采样以及常规的设备维护和配置，它可以与分析监测设备、或上 位机、或手持设备的接口兼容，同时也集成了对存储转发节点的控制协议栈，用于对存储转 发节点进行状态获取和常规配置(如设置采样周期、设置采样参数等)。不难发现，本发明可以在移动信号覆盖不到的盲区内在线监测，尤其适用于湖泊 水质监测的特定场景，并能够通过通用通信接口对设备设置采样周期和采用参数，改变了 普通水质分析仪单一的使用方法，提高使用的灵活性，也便于进行二次开发。
权利要求
一种用于湖泊水质监测的存储转发节点，包括第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块、时钟单元和控制单元，其特征在于，所述的控制单元分别与所述的第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块和时钟单元相连，用于支配和控制所述的存储转发节点运行；所述的电源模块用于为所述的存储转发节点提供电源；所述的时钟单元用于为所述的存储转发节点提供时钟源和发送时序；所述的第一接口组用于连接监测设备或信息采集装置；所述的第二接口组用于连接发送装置；所述的存储单元用于存储接收到的数据。
2.根据权利要求1所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的第 一接口组和第二接口组包括至少一个接口单元，每一个接口单元均包括数据交互接口、命 令交互接口和电源控制接口 ；所述的数据交互接口用于与外接设备传输数据；所述的命令 交互接口用于向外接设备传输命令；所述的电源控制接口用于控制外接设备的供电。
3.根据权利要求2所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的电 源控制接口为电磁继电器控制的电源接口。
4.根据权利要求1所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的电 源模块采用干电池、或太阳能电池板、或风电能供电方式对所述的存储转发节点供电。
5.根据权利要求1所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的存 储转发节点还包括与存储单元相连的通用通信接口 ；所述的通用通信接口用于人工采样以 及对设备的维护和配置。
6.根据权利要求5所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的通 用通信接口为RS232接口、或I2C接口、或USB接口。
7.根据权利要求1所述的用于湖泊水质监测的存储转发节点，其特征在于，所述的存 储单元采用先进先删的原则处理数据。
全文摘要
本发明涉及一种用于湖泊水质监测的存储转发节点，包括第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块、时钟单元和控制单元，所述的控制单元分别与第一接口组、第二接口组、存储单元、电源模块和时钟单元相连，用于支配和控制整个存储转发节点运行；所述的电源模块分别与时钟单元、存储单元、第一接口组和第二接口组相连，用于为整个存储转发节点提供电源；所述的时钟单元用于为整个存储转发节点提供时钟源和发送时序；所述的第一接口组用于连接监测设备或信息采集装置；所述的第二接口组用于连接发送装置；所述的存储单元用于存储接收到的数据。本发明改变了普通水质分析仪单一的使用方法，提高使用的灵活性，也便于进行二次开发。
文档编号G01N33/18GK101900718SQ20101016786
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者周璐巍, 左秀婷, 巩思亮, 张唯易, 王营冠, 鲍星合 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所