[发明专利]基于NB-IoT的水环境监控系统及方法

说明书

本发明提供一种基于NB‑IoT的水环境监控系统，包括若干个数据采集节点、上位机和应用服务器，所述数据采集节点、上位机和应用服务器依次连接，所述数据采集节点分布在水域的不同地点，对水质的参数数据进行采集，并将采集到的参数数据传输到上位机，所述上位机接收到参数数据后将其储存，并构建NB‑IoT数据平台，所述应用服务器与NB‑IoT数据平台对接展示参数数据。本发明提供的水环境监控系统无需人工定时采样，成本低廉，采集的数据可通过应用服务器实时显示监测，有效实现对水环境PH、温度、盐度和含氧量等数据的监测。

技术领域

本发明涉及监测技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的水环境监控系统及方法。

背景技术

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)是IoT领域一个新兴的技术，NB-IoT具备如下特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年。

在现代化水产养殖场中，为了提高水产养殖的自动化和智能化程度，对养殖水体进行温度、溶解氧、透明度、盐度及pH等参数进行自动监测和控制是十分必要的。目前国内外一些研究机构己经开始将无线传感器网络应用到水产养殖领域，通常是将参数水质传感器、无线传感网络与GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)通讯相结合，但是其中的GPRS通信模块成本高，体积、功耗较大，需要经常更换电池，而且GPRS信号容易受到建筑物体屏蔽，在基本没有GPRS信号的情况下通过基站定位，但是基站定位准确度较低。使用NB-IoT则有望大大降低传输功耗和通信模块体积，实现整个目标检测系统的小型化、低功耗化，实现更广泛的分布式监测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够有效降低成本的基于NB-IoT的水环境监控系统，还提供了一种步骤简便的基于NB-IoT的水环境监控方法。

本发明提供一种基于NB-IoT的水环境监控系统，包括若干个数据采集节点、上位机和应用服务器，所述数据采集节点、上位机和应用服务器依次连接，所述数据采集节点分布在水域的不同地点，对水质的参数数据进行采集，并将采集到的参数数据传输到上位机，所述上位机接收到参数数据后将其储存，并构建NB-IoT数据平台，所述应用服务器与NB-IoT数据平台对接展示参数数据。

进一步地，所述数据采集节点包括NB-IoT通信模块、电源模块、主控芯片和传感器模块，所述NB-IoT通信模块、电源模块和传感器模块均与主控芯片连接，所述电源模块为传感器模块和主控芯片供电，所述传感器模块采集水质的参数数据，并将采集到的参数数据发送到主控芯片，所述主控芯片接收参数数据并对接收到的参数数据进行处理，然后将处理过的参数数据通过NB-IoT通信模块发送到上位机。

进一步地，所述传感器模块包括温度传感器、电导率传感器、TOC传感器、PH传感器、浊度传感器和ORP传感器，所述温度传感器测量水的温度，并将温度数据发送到中控芯片，所述电导率传感器测量水的电导率，并将电导率数据发送到中控芯片，所述TOC传感器测量水中的总有机碳含量，并将总有机碳含量数据发送到中控芯片，所述PH传感器测量水的pH值，并将pH数据发送到中控芯片，所述浊度传感器测量水的浊度，并将浊度数据发送到中控芯片，所述ORP传感器测量水的ORP值，并将ORP数据发送到中控芯片。

进一步地，所述电源模块采用锂电池供电。

进一步地，所述中控芯片选用stm32芯片。

进一步地，所述应用服务器选用计算机、手机或者液晶显示器中的任一种。

本发明还提供一种基于NB-IoT的水环境监控方法，包括以下步骤：