(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210632167.4 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 成都理工大 学 地址 610000 四川省成 都市二仙桥 东三路1 号 (72)发明人 王华军　罗平　程瑞红　李忠玉　 (74)专利代理 机构 深圳市徽正知识产权代理有 限公司 4 4405 专利代理师 奉烨 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/94(2006.01) G06V 20/52(2022.01) (54)发明名称 一种低功耗污水节点 监测系统 (57)摘要 本发明公开了一种低功耗污水节点监测系 统， 包括太阳能供电模 块、 DC‑DC电路、 ARM控制 系 统、 RGB传感器、 温湿度传感器、 光照度传感器NB ‑ IOT模块和4G天线， 太阳能供电模块的电源输出 端通过DC ‑DC电路与所述ARM控制系统连接， ARM 控制系统的通信端与NB ‑IOT模块连接， NB ‑IOT模 块的信号传输端与4 G天线连接， RGB传感器、 温湿 度传感器和光照度传感器的信号输出端与ARM控 制系统的信号输入端连接。 本发 明整个系统由太 阳能供电， 免于供电布线， 系统节点布置到需要 检测的流域， 通过图像采集判断水质 异常情况， 在无需检测情况下自动停止检测， 达到低功耗的 效果， 在水质异常时， 自动将数据进行 发送， 提高 数据传输效率， 减少人工维护劳动强度， 使用方 便， 具有推广应用的价 值。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115112662 A 2022.09.27 CN 115112662 A 1.一种低功耗污水节点监测系统， 其特征在于： 包括太阳能供电模块、 DC ‑DC电路、 ARM 控制系统、 RGB传感器、 温湿度传感器、 光照度传感器NB ‑IOT模块和4G天线， 所述太阳能供电 模块的电源输出端通过所述DC ‑DC电路与所述ARM控制系统连接， 所述ARM控制系统的通信 端与所述NB ‑IOT模块连接， 所述NB ‑IOT模块的信号传输端与所述4G天线连接， 所述RGB传感 器、 所述温湿度传感器和所述光照度传感器的信号输出端与所述ARM控制系统的信号输入 端连接。 2.根据权利要求1所述的低功耗污水节点监测系统， 其特征在于： 所述太阳能供电模块 由太阳能多晶硅板、 太阳能控制器、 锂电池管 理单元、 直流充电器、 锂电池组成， 所述太阳能 多晶硅板的电源输出端与所述太阳能控制器的电源输入端连接， 所述太阳能控制器的电源 输出端与所述锂电池管理单元的电源输入端连接， 所述锂电池管理单元的电源输出端通过 所述直流充电器与所述锂电池连接， 所述锂电池的电源输出端通过所述锂电池管理单元输 出电源与所述DC ‑DC电路的电源输入端连接 。 3.根据权利 要求1所述的低功耗污水节点监测系统， 其特征在于： 所述NB ‑IOT模块的通 信控制方法为： 监测节点通过NB ‑IOT模块采用透传模式在监控 区域形成星型网络， 数据通 过多个监测节点直接发送至数据中心或云平台； 所有节点使用分时复用的MAC协议实现信 道的占用， 在节点加入网络时节点申请占领信道后将自身入网请求信号进行广播， 在获的 上一级节点的同意后正式注册入网， 获取节点时间片进入工作状态， 其中时间节点片用于 该节点的定时唤醒和信道占用申请。 4.一种如权利要求1所述低功耗污水节点监测系统的微功耗多传感器融合算法， 其特 征在于， 包括以下步骤： Step1： 原 始数据范围： 传感器数据 ； Step2： 数据预处 理阶段： 按照公式 （1） 判断传感器采集 量程的阈值 ， 公式 （1） 若等式成立则分配8bit数据空间， 若等式不成立则按照公式 （2） 公式 （2） 压缩当前 数据后按照公式 （1） 循环直至满足 公式 （2） 结束； Step3： 设计压缩传感器 数据T， 给T中按照 顺序分配8bit存储空间， 1 ‑7bit用于 存放数据， 第8bit存放符号标志位。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115112662 A 2一种低功耗污水节点 监测系统 技术领域 [0001]本发明涉及环保设备技 术领域， 尤其涉及一种低功耗污水节点 监测系统。 背景技术 [0002]污水厂在对污水处理过程中， 污水的实时监测是必要工艺， 因此需要监测污水在 各个工艺段的水质情况， 现有技术中， 污水监测系统无法在现场进 行实时监控， 导致数据采 集需要大量人工劳动力， 且现有技术的物联网设备需要定期维护， 且不一定附近具有通信 基站， 导致数据采集 不及时， 数据传输延迟等现象， 因此， 存在改进空间。 发明内容 [0003]本发明的目的是要提供一种低功耗污水节点 监测系统。 [0004]为达到上述目的， 本发明是按照以下技 术方案实施的： 本发明包括太阳能供电模块、 DC ‑DC电路、 ARM控制系统、 RGB传感器、 温湿度传感 器、 光照度传感器NB ‑IOT模块和4G天线， 所述太阳能供电模块的电源输出端通过所述D C‑DC 电路与所述ARM控制系统连接， 所述ARM控制系统的通信端与所述NB ‑IOT模块连接， 所述NB ‑ IOT模块的信号传输端与所述4G天线连接， 所述RGB传感器、 所述温湿度传感器和所述光照 度传感器的信号输出端与所述ARM控制系统的信号输入端连接 。 [0005]进一步， 所述太阳能供电模块由太阳能多晶硅板、 太阳能控制器、 锂电池管理单 元、 直流充电器、 锂电池组成， 所述太阳能多晶硅板的电源输出端与所述太阳能控制器的电 源输入端连接， 所述太阳能控制器的电源输出端与所述锂电池管理单元的电源输入端连 接， 所述锂电池管理单元 的电源输出端通过所述直流充电器与所述锂电池连接， 所述锂电 池的电源输出端通过 所述锂电池管理单 元输出电源与所述DC ‑DC电路的电源输入端连接 。 [0006]进一步， 所述NB ‑IOT模块的通信控制方法为： 监测节点通过nbiot模块采用透传模 式在监控区域形成星型网络， 数据通过多个监测节点直接发送至数据中心或云平台； 所有 节点使用分时复用的MAC协议实现信道的占用， 在节点加入网络时节点申请占领信道后将 自身入网请求信号进行广播， 在获的上一级节点的同意后正式注册入网， 获取节点时间片 进入工作状态， 其中时间节点片用于该节点的定时唤醒和信道占用申请。 [0007]本发明的有益效果是： 本发明是一种低功耗污水节点监测系统， 与现有技术相比， 本发明整个系统由太 阳能供电， 免于供电布线， 系统节点布置到需要检测的流域， 通过图像采集判断水质异常情 况， 在无需检测情况下自动停止检测， 达到低功耗的效果， 在水质异常时， 自动将数据进行 发送， 提高数据传输效率， 减少人工维护劳动强度， 使用方便， 具有推广应用的价 值。 附图说明 [0008]图1是本发明的传感器节点功能结构图； 图2是本发明的太阳能电源 模块结构图；说　明　书 1/4 页 3 CN 115112662 A 3