【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于魚道工程，具體涉及一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統及實現方法。
技術介紹
1、水力發電已經成為我國清潔能源重點發展的方向之一。但是，與水電相關的生態問題也日益凸顯。在水電工程建設引起的諸多生態問題中，魚類洄游受阻是最為典型的生態問題。洄游性魚類具有在不同水域空間進行周期性遷徙的習性，以完成其繁殖、索餌、越冬等生命行為。而水利工程導致的自然河流生態條件改變勢必對河流上下游的魚類生活與繁衍產生不利影響。如若魚類的洄游發生延遲或者終止，可能導致部分種類魚類的滅絕，嚴重危及了生物物種多樣性。
2、魚道是魚類洄游通道的簡稱。其作用在于協助洄游性魚類通過遷徙中的障礙，如堰、船閘、泵站、急流等，是解決人造水工建筑阻礙魚類洄游問題的重要措施，可以起到保護生態的作用。
3、我國魚道工程已經被積極推廣并實施，然而不少的魚道在后期的運行管理中出現問題，從而導致其處于停運、廢棄的狀態。造成該結果的原因之一是在魚道工程實踐過程中，初期設計的魚道往往沒有考慮魚道監測。盡管目前已經開始重視對于過魚效果的監測，該類型的監測往往只關注過魚的最終效果以及監視魚類本身的上溯行為，忽略了水環境在此過程中帶來的影響，人們在結果的處理上處于極其被動狀態。同時，現有工程對于不同魚道工程建設的參考意義將大大削弱。因此，監測影響魚類上溯水環境的變化具有重要的意義。
4、盡管目前存在部分人工介入水環境監測，然而大量的數據記錄與歸類，不僅費時費力，結果處理效率低，還存在涉水作業的風險，因此十分有必要借助現代化科技手段實現自動
5、現有的魚道池室水環境監測的相關問題如下：
6、1、魚道池室的流速、水位是池室流動結構測量的基本指標，魚道池室內的流動結構往往較為復雜，對于池室流動結構研究需要定位精準；
7、2、魚道池室流速測量目前主要依靠人工戶外單點采樣的方式進行，效率低下且池室內的準確定位困難，實驗室常用piv技術進行魚道池室流場研究，但是該方案成本較高且不適用工程環境，目前缺少對于魚道池室內自動定點測量流速且成本合理的設備；
8、3、魚道池室水位測量則往往依靠現場標尺測量，且測量過程中往往僅對魚道池室邊壁進行測量，難以獲取池室內不同位置的水位差異，對于魚道的監測與研究需要考慮池室內不同位置的水位情況，目前缺少對于魚道池室內不同位置的水位測量的設備。
9、4、魚道池室內的水質環境也對魚類洄游起到關鍵作用，水質的變化將直接影響洄游魚類的存活率以及上溯的成功率，對于魚道池室水質的監測，目前采用的技術往往是現場采樣記錄分析，效率低，且面對突發的水質變化難以及時響應，極易造成魚類死亡等嚴重后果。目前缺少對于魚道池室內水質實時監測且及時響應的設備。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。本專利技術提供的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，具有可實現魚道池室定位準確、實時監測、遠程可控以及及時響應的特點。
2、本專利技術另一目的在于提供一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統的實現方法。
3、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，包括主控模塊、通訊模塊、傳感器模塊、驅動模塊、三軸移動平臺、供電模塊、泵組模塊、現場聲光模塊以及物聯網云平臺，其中，主控模塊用于連接通訊模塊、傳感器模塊、驅動模塊以及供電模塊，實現信息收集、傳遞以及響應控制；通訊模塊用于實現主控模塊與物聯網云平臺的數據交互；傳感器模塊用于采集魚道池室內水環境的各類數據，包括第一傳感器模組和第二傳感器模組；驅動模塊用于控制三軸移動平臺的位移；三軸移動平臺用于帶動第一傳感器模組移動至設定位置；供電模塊用于為各個模塊提供電能；泵組模塊用于執行主控模塊發出的響應指令；現場聲光模塊用于監測設備的狀態，進行提示與警報，包括蜂鳴器和若干指示燈；還包括安裝在魚道池室待測區域上方的平臺支架，用于安裝主控模塊、通訊模塊、驅動模塊、供電模塊以及三軸移動平臺。
4、在本專利技術中進一步地，第一傳感器模組包括流速傳感器和水位傳感器，分別用于流速和水位的測量。
5、在本專利技術中進一步地，第二傳感器模組包括水下傳感器組件，其中，水下傳感器組件包括酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器，用于采集水下的環境信息。
6、在本專利技術中進一步地，第二傳感器模組還包括用于安裝酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器的潛水盒。
7、在本專利技術中進一步地，潛水盒的上方安裝有水上溫濕度傳感器。
8、在本專利技術中進一步地，供電模塊包括第一開關和第二開關，其中，第一開關為手動開關，用于控制各個模塊的上電，第二開關為自動開關，用于控制驅動模塊上電。
9、在本專利技術中進一步地，泵組模塊包括補水泵、換水泵以及增氧泵。
10、在本專利技術中進一步地，還包括現場顯示模塊，用于連接顯示器，顯示監測數據和設備狀態。
11、在本專利技術中進一步地，物聯網云平臺包括狀態顯示模塊、數據數值模塊以及指令發布模塊。
12、在本專利技術中進一步地，所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統的實現方法，包括以下步驟：
13、(一)、打開第一開關，供電電源經壓降電路處理后，為主控模塊及各個模塊供電，系統初始化；
14、(二)、主控模塊向通訊模塊發送指令接入網絡，進一步接入物聯網云平臺，物聯網云平臺接入成功后，第二開關自動接通，三軸移動平臺上電并完成初始化；
15、(三)、傳感器模塊開始采樣，采集數據的初始值傳輸至主控模塊，主控模塊將信息發送至物聯網云平臺，主控模塊判斷是否接收物聯網云平臺指令，決定進入何種控制模式，未接收到物聯網云平臺指令則默認進入自動模式，反之進入控制指令模式；
16、(四)、在自動模式下，三軸移動平臺帶動第一傳感器模組的流速傳感器移動至設定高度，并帶動第一傳感器模組移動至各個設定的待測點位進行檢測，主控模塊將第一傳感器模組以及第二傳感器模組獲取的數據上傳至物聯網云平臺；物聯網云平臺將獲取到的數據與設定閾值對比，執行以下判斷：
17、(1)、若流速或水位小于設定值，則打開補水泵；若流速且水位均大于設定閾值，則關閉補水泵；
18、(2)、若酸堿度、可溶固體以及水下溫度任一值不在設置閾值區間，則開啟換水泵；若酸堿度、可溶固體以及水下溫度均處于設置閾值區間，則關閉換水泵；
19、(3)、若溶解氧值低于設置閾值，則開啟增氧泵；若溶解氧值高于設置閾值，則關閉增氧泵；
20、(五)、在控制模式下，工作人員通過終端發送控制指令，控制指令經物聯網云平臺傳輸至主控模塊，主控模塊根據接收到的指令控制三軸移動平臺以及泵組模塊的動作。
21、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
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【技術保護點】
1.一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：包括主控模塊、通訊模塊、傳感器模塊、驅動模塊、三軸移動平臺、供電模塊、泵組模塊、現場聲光模塊以及物聯網云平臺，其中，
2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第一傳感器模組包括流速傳感器和水位傳感器，分別用于流速和水位的測量。
3.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第二傳感器模組包括水下傳感器組件，其中，水下傳感器組件包括酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器，用于采集水下的環境信息。
4.根據權利要求3所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第二傳感器模組還包括用于安裝酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器的潛水盒。
5.根據權利要求4所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述潛水盒的上方安裝有水上溫濕度傳感器。
6.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于
7.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述泵組模塊包括補水泵、換水泵以及增氧泵。
8.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：還包括現場顯示模塊，用于連接顯示器，顯示監測數據和設備狀態。
9.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述物聯網云平臺包括狀態顯示模塊、數據數值模塊以及指令發布模塊。
10.根據權利要求1-9任一項所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：包括主控模塊、通訊模塊、傳感器模塊、驅動模塊、三軸移動平臺、供電模塊、泵組模塊、現場聲光模塊以及物聯網云平臺，其中，
2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第一傳感器模組包括流速傳感器和水位傳感器，分別用于流速和水位的測量。
3.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第二傳感器模組包括水下傳感器組件，其中，水下傳感器組件包括酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器，用于采集水下的環境信息。
4.根據權利要求3所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系統，其特征在于：所述第二傳感器模組還包括用于安裝酸堿度傳感器、可溶固體傳感器、水下溫度傳感器以及溶解氧傳感器的潛水盒。
5.根據權利要求4所述的一種基于物聯網的魚道水環境監測與響應系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾國瑞，李艷美，柏盛文，
申請(專利權)人：浙江廣廈建設職業技術大學，
類型：發明
國別省市：
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