一种水质监测现场巡视智能鞋及其使用方法与流程

本发明涉及水质监测与智能鞋技术领域，特别是一种水质监测现场巡视智能鞋及其使用方法。

背景技术：

传统的水质监测一般有人工采集带回实验室实验、在线实时监测或现场手持式仪器监测方式。通过人工采集并带回实验室检测的方式相对比较老旧，费时费力，而且针对溶解氧等重要的水质参数的监测，这种方式离开现场的监测方式很不靠谱，已经失去参考价值。而通过在线实时监测是目前比较推崇的方式，但这种方式由于传感器技术的原因，其监测数据在长期工作后需要不断修正才有参考价值，且传感器需要定期清洗，而且通常需要手机及APP，通过APP查看监测结果，通过APP、微信或手机短信通过报警信息。通过半人工的手持式仪器现场监测是比较目前普遍的一种方式，特别是在水产养殖的水质监测领域，这种方式相对方便，但只能检测定点定时的数据，无法形成数据趋势，而且由于传感器数据线很长，操作通常需要两人配合完成。

特别是在水产养殖领域，多数长期在一线工作的从业者一般年龄偏大，文化层次不高，他们并不希望高科技反而给他们带来负担，他们需要傻瓜式的仪器和检测方式，只需要走进养殖现场，就有设备告知他们哪里不正常，而不是拿着仪器或手机APP到处操作。

对养殖基地管理者而言，他们也需要知道现场的工作人员有没有定期到各个池塘进行巡视，及时发现异常状况并及时处理。以往的靠信任、靠纸质签名、靠签到器等巡视签到方式并不科学，也增加了管理成本。而通常定期的现场巡视非常重要，一旦出现工作懈怠，而刚好又出现水质异常，没有及时发现和处理造成的后果，通常是毁灭性的。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种能够现场自动巡视签到、具备基于窄带物联网的水质监测与预警功能的智能鞋及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：所述水质监测现场巡视智能鞋包括窄带物联网模块、蓝牙BLE模块、压力传感器、环境监测传感器、轻触键、供电单元、蜂鸣器、显示屏、智能鞋本体、灯带、中央处理单元。

进一步的，所述智能鞋本体至少包括可拆装防水鞋面、鞋带、鞋舌、可分离耐磨鞋底、鞋根。

进一步的，所述水质监测现场巡视智能鞋具备基于低功耗窄带物联网和低功耗BLE蓝牙的获取现场水质监测数据并预警的功能，以及同步进行现场巡视签到功能。

进一步的，所述水质监测现场巡视智能鞋可结合远程云平台、现场监测主机、手机APP组成在线水质监测系统。

进一步的，所述窄带物联网模块是低功耗的且远距离通讯的NB-IoT通讯模块，所述水质监测现场巡视智能鞋通过所述NB-IoT通讯模块与远程云平台建立通讯连接，并周期性传送水质监测数据、预警信息及巡视信息。

进一步的，所述中央处理单元是一种具备数据储存空间的低功耗微处理器，所述低功耗微处理器优选ARM内核的STM32L152芯片。

进一步的，所述蓝牙BLE模块是一种低功耗的蓝牙模块，优选BLE4.0模块；所述水质监测现场巡视智能鞋通过所述蓝牙BLE模块与所述现场监测主机建立蓝牙无线连接，并通过此连接获取所述现场监测主机上实时采集的水质监测数据，同时在所述中央处理单元的储存空间中储存包括时间信息的连接信息，当作现场巡视签到时间。

进一步的，所述压力传感器安装在所述智能鞋本体的所述鞋根中，通过所述压力传感器检测的压力大小来确定所述水质监测现场巡视智能鞋的使用情况；当所述水质监测现场巡视智能鞋未使用时，所述中央处理器及其它器件进入深度休眠状态或低功耗状态。

进一步的，所述环境监测传感器用于检测空气中的大气压力和环境温度，在所述水质监测现场巡视智能鞋获取所述现场监测主机的监测数据后，进行大气压力和环境温度的算法补偿、对比及修正；获取的监测数据实时显示在所述显示屏上，所述显示屏布置在所述智能鞋本体的所述可拆装防水鞋面中；监测数据异常时通过所述灯带闪烁警示及所述蜂鸣器鸣叫提醒。

进一步的，所述轻触键安装在所述智能鞋本体的前端位置，在踮起脚尖时可触动所述轻触键的闭合动作；所述轻触键用于重新获取当前连接的所述现场监测主机的水质监测数据，轻触闭合一次，所述蜂鸣器发出一嘀声鸣叫，重新获取更新一次实时数据。

进一步的，所述灯带布置在所述智能鞋本体的所述鞋舌上；所述压力传感器布置在所述鞋根里面，且可以拆装更换，所述鞋根中至少布置有一个所述压力传感器。

进一步的，所述窄带物联网模块、所述蓝牙BLE模块、所述环境监测传感器、所述供电单元、所述蜂鸣器、所述显示屏及所述中央处理单元布置在所述智能鞋本体的所述可拆装防水鞋面中；所述可拆装防水鞋面可以拆装更换，当所述水质监测现场巡视智能鞋需要更换时，所述可拆装防水鞋面及内部的各种电子单元可以装到新的智能鞋上继续使用；所述供电单元至少包括大容量锂电池及相关充放电电路。

一种水质监测现场巡视智能鞋的使用方法，以下步骤进行：

（1）现场布置有监测主机实时采集水体水质参数信息，整个监测系统同时配备有远程云平台和手机APP；

（2）穿上水质监测现场巡视智能鞋的工作人员根据巡视时间周期的需要，走到现场的每个监测主机附近，通过蓝牙自动连接，进行此监测点的巡视签到并储存相关设备编号与时间等信息；

（3）智能鞋定期采集环境信息，并通过蓝牙获取当前监测主机上参数的最新水质监测数据，再进一步进行大气压力、环境温度的算法补偿修正后，储存并分析；

（4）如果水质数据正常，只在显示屏上显示对应数值；如果水质数据异常，显示屏上会显示当前异常的数据值，鞋舌上的灯带会闪烁警示，蜂鸣器也会以一定频率鸣叫提醒；

（5）此时可踮起脚尖重新获取一次最新监测值，对异常情况进行再次确认；如果还是异常，可结合经验，采取相应措施；同时智能鞋通过窄带物联网模块与远程云平台连接，上报相关异常信息；必要时，可打开手机APP，查询更为详细的实时监测数据、历史数据、趋势图形以及简易数据分析报告；

（6）处理完，走到下一个巡视点，直到完成全部巡视点的巡视签到。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：采用智能鞋方式完成巡视、水质监测与预警功能，不增加其他智能设备的那种佩戴感觉，不需要另外携带仪器，集科技与时尚为一体，接受度高；通过蓝牙配对自动完成监测点巡视的签到，不容易作假，省时省力、方便快捷；通过获取监测主机采集的水质监测数据与自身采集的环境参数做对比和算法补偿，能及时发现在线监测主机对应传感器的当前工作状态，是否需要维护或清洗，既方便又靠谱；监测数据与预警信息结合蜂鸣器提醒并实时在鞋面上展示，低头就可看到，非常直观，不需要另外打开手机APP查看；通过窄带物联网无线通讯技术，可定期或实时将监测数据长距离传输到远程云平台，数据管理与追溯方便。

本发明的水质监测现场巡视智能鞋，技术实现方便，且重要部位可拆装，具备科技与时尚要素，对年老者，不需要操作直观展示结果，也容易接受，商机巨大，市场前景广阔。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的电路实现示意图。

图2为本发明实施例的外观结构示意图。

图1中：1-窄带物联网模块、2-蓝牙BLE模块、3-压力传感器、4-环境监测传感器、5-轻触键、6-供电单元、7-蜂鸣器、8-显示屏、9-智能鞋本体、10-灯带、11-中央处理单元。

图2中：3-压力传感器、5-轻触键、8-显示屏、X1-可拆装防水鞋面、X2-鞋带、X3-鞋舌、X4-可分离耐磨鞋底、X5-鞋根。

具体实施方式

下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

如图1所示，所述水质监测现场巡视智能鞋包括窄带物联网模块1、蓝牙BLE模块2、压力传感器3、环境监测传感器4、轻触键5、供电单元6、蜂鸣器7、显示屏8、智能鞋本体9、灯带10、中央处理单元11。

在本实施例中，如图2所示，所述智能鞋本体9至少包括可拆装防水鞋面X1、鞋带X2、鞋舌X3、可分离耐磨鞋底X4、鞋根X5。

在本实施例中，所述水质监测现场巡视智能鞋具备基于低功耗窄带物联网和低功耗BLE蓝牙的获取现场水质监测数据并预警的功能，以及同步进行现场巡视签到功能。

在本实施例中，所述水质监测现场巡视智能鞋可结合远程云平台、现场监测主机、手机APP组成在线水质监测系统。

在本实施例中，所述窄带物联网模块1是低功耗的且远距离通讯的NB-IoT通讯模块，所述水质监测现场巡视智能鞋通过所述NB-IoT通讯模块与远程云平台建立通讯连接，并周期性传送水质监测数据、预警信息及巡视信息。

在本实施例中，所述中央处理单元11是一种具备数据储存空间的低功耗微处理器，所述低功耗微处理器优选ARM内核的STM32L152芯片。

在本实施例中，所述蓝牙BLE模块2是一种低功耗的蓝牙模块，优选BLE4.0模块；所述水质监测现场巡视智能鞋通过所述蓝牙BLE模块2与所述现场监测主机建立蓝牙无线连接，并通过此连接获取所述现场监测主机上实时采集的水质监测数据，同时在所述中央处理单元11的储存空间中储存包括时间信息的连接信息，当作现场巡视签到时间。

在本实施例中，所述压力传感器3安装在所述智能鞋本体9的所述鞋根X5中，通过所述压力传感器3检测的压力大小来确定所述水质监测现场巡视智能鞋的使用情况；当所述水质监测现场巡视智能鞋未使用时，所述中央处理器11及其它器件进入深度休眠状态或低功耗状态。

在本实施例中，所述环境监测传感器4用于检测空气中的大气压力和环境温度，在所述水质监测现场巡视智能鞋获取所述现场监测主机的监测数据后，进行大气压力和环境温度的算法补偿、对比及修正；获取的监测数据实时显示在所述显示屏8上，所述显示屏8布置在所述智能鞋本体9的所述可拆装防水鞋面X1中；监测数据异常时通过所述灯带10闪烁警示及所述蜂鸣器7鸣叫提醒。

在本实施例中，所述轻触键5安装在所述智能鞋本体9的前端位置，在踮起脚尖时可触动所述轻触键5的闭合动作；所述轻触键5用于重新获取当前连接的所述现场监测主机的水质监测数据，轻触闭合一次，所述蜂鸣器7发出一嘀声鸣叫，重新获取更新一次实时数据。

在本实施例中，所述灯带10布置在所述智能鞋本体9的所述鞋舌X3上；所述压力传感器3布置在所述鞋根X5里面，且可以拆装更换，所述鞋根X5中至少布置有一个所述压力传感器3。

在本实施例中，所述窄带物联网模块1、所述蓝牙BLE模块2、所述环境监测传感器4、所述供电单元6、所述蜂鸣器7、所述显示屏8及所述中央处理单元11布置在所述智能鞋本体9的所述可拆装防水鞋面X1中；所述可拆装防水鞋面X1可以拆装更换，当所述水质监测现场巡视智能鞋需要更换时，所述可拆装防水鞋面X1及内部的各种电子单元可以装到新的智能鞋上继续使用；所述供电单元6至少包括大容量锂电池及相关充放电电路。

一种水质监测现场巡视智能鞋的使用方法，以下步骤进行：

（1）现场布置有监测主机实时采集水体水质参数信息，整个监测系统同时配备有远程云平台和手机APP；

（2）穿上水质监测现场巡视智能鞋的工作人员根据巡视时间周期的需要，走到现场的每个监测主机附近，通过蓝牙自动连接，进行此监测点的巡视签到并储存相关设备编号与时间等信息；

（3）智能鞋定期采集环境信息，并通过蓝牙获取当前监测主机上参数的最新水质监测数据，再进一步进行大气压力、环境温度的算法补偿修正后，储存并分析；

（4）如果水质数据正常，只在显示屏上显示对应数值；如果水质数据异常，显示屏上会显示当前异常的数据值，鞋舌上的灯带会闪烁警示，蜂鸣器也会以一定频率鸣叫提醒；

（5）此时可踮起脚尖重新获取一次最新监测值，对异常情况进行再次确认；如果还是异常，可结合经验，采取相应措施；同时智能鞋通过窄带物联网模块与远程云平台连接，上报相关异常信息；必要时，可打开手机APP，查询更为详细的实时监测数据、历史数据、趋势图形以及简易数据分析报告；

（6）处理完，走到下一个巡视点，直到完成全部巡视点的巡视签到。

在本实施例中，本发明通过窄带物联网无线通讯技术，可定期或实时将监测数据长距离传输到远程云平台，数据管理与追溯方便；采用智能鞋方式完成巡视、水质监测与预警功能，不增加其他智能设备的那种佩戴感觉，不需要另外携带仪器，集科技与时尚为一体，接受度高；通过蓝牙配对自动完成监测点巡视的签到，不容易作假，省时省力、方便快捷；通过获取监测主机采集的水质监测数据与自身采集的环境参数做对比和算法补偿，能及时发现在线监测主机对应传感器的当前工作状态，是否需要维护或清洗，既方便又靠谱；监测数据与预警信息结合蜂鸣器提醒并实时在鞋面上展示，低头就可看到，非常直观，不需要另外打开手机APP查看。

在本实施例中，本发明的水质监测现场巡视智能鞋，技术实现方便，且重要部位可拆装，具备科技与时尚要素，对年老者，不需要操作直观展示结果，也容易接受，商机巨大，市场前景广阔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的水质监测现场巡视智能鞋及其使用方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。