一种用于地下排水管网的监测装置及其工作机制的制作方法_3

文档序号:8378881阅读:来源:国知局
序。进一步具体的,所述信息融合算法可以是但不限于是神经网络算法,利用神经网络算法极强的容错性以及自学习、自组织和自适应能力,对即时采集的环境数据及离散时间采集的历史数据进行非线性处理,不但能得到更准确的即时监测数据,还能得到未来一定时间段的、较准确的预期监测数据。所述预期监测数据不但可以帮助监测中心对未来一定时间段的监测情况进行预判,还可以帮助确定下一次主控模块的休眠时长,动态保障监测质量。具体的,所述存储单元包括 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存储器)存储器和FLASH存储器。所述SDRAM存储器为易失性存储介质,用于在主控模块工作时,存储加载的运行程序和临时数据,这些数据在掉电后全部丢失,充当FPGA芯片的内存;所述FLASH存储器为非易失性存储介质,存储全部的可执行程序文件、配置文件、辅助数据及历史数据等数据,这些数据掉电后不丢失,充当FPGA的硬盘。所述ESD单元为静电防护单元,用于对主控模块进行静电保护、尤其是在休眠与唤醒之间的切换过程中对FPGA芯片进行静电保护,保障所述监测装置的正常工作。
[0027]具体的,所述无线通信模块为GPRS(General Packet Rad1 Service,通用分组无线服务技术)通信模块、WCDMA(Wideband Code Divis1n Multiple Access,宽带码分多址)通信模块、TD_SCDMA(Time Divis1n-Synchronous Code Divis1n Multiple Access,时分同步码分多址)通信模块和 WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互联接入)通信模块中的任一一种。作为优化的,在本实施例中,所述无线通信模块为GPRS通信模块,成本低且通信质量高。
[0028]前述用于地下排水管网的监测装置的工作机制如图2所示,包括如下步骤。
[0029]SlOl.休眠控制模块在唤醒时刻到达时唤醒处于休眠状态的主控模块。
[0030]所述休眠控制模块中的CPLD芯片和RTC芯片处于连续工作状态,所述RTC芯片输出周期性的时间数据,例如等时长的秒脉冲信号,所述CPLD芯片在每次从RTC芯片中获取时间数据后,即通过硬件编程进行一次唤醒时刻是否达到的判断行为,在判定唤醒时刻已经到达时,向主控模块输入使能有效信号,从而唤醒主控模块,在判定唤醒时刻未达到时,则继续等待下一次判断。所述判断唤醒时刻是否到达的方式可以但不限于如下方式:(1)判断休眠计时器是否到达目标时间,或者判断休眠计时器是否倒计清零;(2)判断休眠计数器是否达到目标数值,或者判断休眠计数器是否倒计清零。对于处于休眠状态下的FPGA芯片,CPLD芯片在判定唤醒时刻到达时,向FPGA芯片的使能端(即CE端)发送低电平信号,唤醒FPGA芯片进入工作状态。
[0031]S102.主控模块启动传感器模块上电工作,使传感器模块采集地下排水管网的环境数据,并将所述环境数据送至主控模块。
[0032]所述主控模块中的FPGA芯片在进入工作状态后,首先通过传感器接口单元启动传感器模块中的各个变送器/传感器上电工作,并对它们进行必要的复位或初始化,然后驱使各个变送器/传送器采集地下排水管网的环境数据,最终通过传感器接口单元接收所述环境数据,以便进行后续的处理和分析。
[0033]S013.主控模块处理所述环境数据,生成监测信息。
[0034]所述主控模块中的FPGA芯片采用信息融合算法、并结合存储单元中的辅助数据库和/或历史数据库,对采集到的环境数据进行检错和综合,生成更准确和有用的监测信息。进一步具体的,所述步骤S103中还包括如下步骤:S201.主控模块采用神经网络算法处理环境数据,生成包含即时监测数据和预期监测数据的监测信息。
[0035]所述神经网络算法是一种具有很强的容错性以及自学习、自组织和自适应能力、并能够模拟复杂的非线性映射的数据分析算法。利用神经网络算法对即时采集的环境数据及离散时间采集的历史数据进行非线性处理,不但能得到更准确的即时监测数据,还能得到未来一定时间段的、较准确的预期监测数据。将包含即时监测数据和预期监测数据的监测信息发送至监控中心,不但能够提高监测预警的准确性,还可对未来一定时间段的监测情况进行预判,提前发现问题或发出警报。
[0036]进一步具体的,所述步骤201之后还包括如下步骤:S301.主控模块根据预期监测数据确定下一次主控模块休眠的休眠时长。
[0037]所述主控模块中的FPGA芯片还可以进一步的根据预期监测数据预判未来一定时间段内、环境数据的变化快慢程度,并结合预判结果指导下一次主控模块休眠的休眠时长。详细的,当预判未来一定时间段内的环境数据变化剧烈时,缩短下一次主控模块休眠的休眠时长,提高休眠控制模块唤醒主控模块的频率,保障监测装置的监测质量;当预判未来一定时间段内的环境数据变化缓慢时,延长下一次主控模块休眠的休眠时长,降低休眠控制模块唤醒主控模块的频率,在保障监测质量的情况下,可进一步的优化节能效果。
[0038]进一步具体的,所述步骤103之后还包括如下步骤:S401.主控模块根据监测信息启动图像采集模块上电工作,控制图像采集模块采集地下排水管网的图像信息,然后接收所述图像信息。
[0039]所述主控模块中的FPGA芯片还可以进一步的根据监测信息启动图像采集模块上电工作,例如,在根据即时监测数据产生预警/警报消息时,或者在根据预期监测数据判定环境数据变化剧烈时,通过图像采集接口单元启动图像采集模块中摄像头及摄像辅助设备上电工作,并对它们进行必要的复位或初始化,然后驱使和控制它们采集地下排水管网的图像信息,最后通过图像采集接口单元接收图像信息。在FPGA芯片控制摄像头及摄像辅助设备进行图像采集过程中,FPGA芯片可以根据所处环境的光照强度数据,控制补光器的补光强度,辅助摄像头采集到光线合适的图像信息;或者通过控制摄像云台旋转方向或角度的方式调整摄像头或/和补光器的对准位置,减少成像死角。
[0040]S104.主控模块启动无线通信模块上电工作,将所述监测信息送至无线通信模块,使无线通信模块发送包含监测信息的无线信号。
[0041 ] 所述主控模块在生成包含经过检错后的即时环境数据、根据即时环境数据产生的预警/警报消息、预期监测数据等信息监测信息或者接收到图像采集模块传送的图像信息后,即时启动无线通信模块上电工作,并将所述监测信息或图像信息送至无线通信模块,驱使无线通信模块发送包含监测信息或图像信息的无线信号,以便监测中心进行远程监测。
[0042]S105.主控模块保存现场数据,对传感器模块和无线通信模块进行掉电操作,向休眠控制模块发送休眠请求。
[0043]所述主控模块在完成一次针对地下排水管网的监测任务后,即时保存包含检错后的
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1