一种微海绵智慧模块

技术领域

本发明涉及于海绵城市建设领域，特别涉及一种微海绵智慧模块。

背景技术

微海绵智慧模块是一种智能化的海绵措施，属于海绵城市建设基础组件，其解决了现有海绵城市建设中海绵措施无智能化的缺陷，它主要包括ABS框体、生态多孔纤维棉、太阳能供电板、传感器、边缘计算模块、485数据接口，新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”，边缘计算是一种致力于使计算尽可能靠近数据源、以减少延迟和带宽使用的网络理念，随着科技的不断发展，人们对于微海绵智慧模块的要求也越来越高。

现有的微海绵模块在使用时存在一定的弊端，现有的做法是检测设备将数据上传到云端，然后由后台从云端获取数据，进行数据的清洗、数据融合、数据分发，此过程消耗大量的网络资源，且由于链路过长，导致稳定性差，传感器由于外界的环境、温度、湿度等影响会出现非正常数据，传感器测量不同深度土层的数据，每次上传数据量大，给实际的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种微海绵智慧模块。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种微海绵智慧模块，直接在数据的发源地进行各种数据操作，保证了数据处理的及时性、链路的稳定性、带宽的低消耗，将传感器的数据进行过滤，模块可以将这些扰动数据直接过滤，避免脏数据的上传，可以有效解决背景技术中的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种微海绵智慧模块，包括ABS框体、太阳能板、边缘计算模块与传感器，所述太阳能板定位安装在ABS框体的顶部位置，所述边缘计算模块电性安装在ABS框体上端内侧位置，所述ABS框体上填充有玻璃轻石层与生态多孔纤维棉，所述边缘计算模块与传感器之间连接有传感器连接导线，所述边缘计算模块与太阳能板之间连接有电源连接导线。

作为本申请一种优选的技术方案，所述边缘计算模块上电性连接有485端口模块，所述485端口模块连接有数据输出芯片，所述485端口模块与数据输出芯片之间连接有数据输出线，所述太阳能板上电性安装有储电板。

作为本申请一种优选的技术方案，所述ABS框体与玻璃轻石层、生态多孔纤维棉之间填充定位，所述ABS框体与太阳能板之间定位安装。

作为本申请一种优选的技术方案，所述太阳能板通过电源连接导线向边缘计算模块内部提供电能。

作为本申请一种优选的技术方案，所述边缘计算模块的输入端通过传感器连接导线与传感器的输出端电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述ABS框体与边缘计算模块之间定位安装，且边缘计算模块卡合定位。

作为本申请一种优选的技术方案，所述边缘计算模块的输出端通过485端口模块、数据输出线与数据输出芯片的输入端电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述太阳能板与储电板之间电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述边缘计算模块内部设置有电源引线、计算芯片、联网模块、485数据输出线。

作为本申请一种优选的技术方案，所述电源引线给边缘计算模块供电，所述计算芯片通过485数据输出线传输数据。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种微海绵智慧模块，具备以下有益效果：该一种微海绵智慧模块，直接在数据的发源地进行各种数据操作，保证了数据处理的及时性、链路的稳定性、带宽的低消耗，将传感器的数据进行过滤，模块可以将这些扰动数据直接过滤，避免脏数据的上传，模块直接与传感器连接避免了长链路、多环境的干扰，数据可以直接就进计算，稳定性高，数据在最靠近数据源头的地方处理，数据在第一时间进行计算可以最快的被利用，整个微海绵智慧模块结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本发明一种微海绵智慧模块的整体结构示意图。

图2为本发明一种微海绵智慧模块中太阳能板的结构示意图。

图3为本发明一种微海绵智慧模块中数据过滤流程的示意图。

图4为本发明一种微海绵智慧模块中数据融合计算流程的示意图。

图5为本发明一种微海绵智慧模块中数据自反馈流程的示意图。

图中：1、ABS框体；2、生态多孔纤维棉；3、传感器；4、传感器连接导线；5、485端口模块；6、数据输出线；7、数据输出芯片；8、边缘计算模块；9、太阳能板；10、电源连接导线；11、玻璃轻石层；12、储电板。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，一种微海绵智慧模块，包括ABS框体1、太阳能板9、边缘计算模块8与传感器3，太阳能板9定位安装在ABS框体1的顶部位置，边缘计算模块8电性安装在ABS框体1上端内侧位置，ABS框体1上填充有玻璃轻石层11与生态多孔纤维棉2，边缘计算模块8与传感器3之间连接有传感器连接导线4，边缘计算模块8与太阳能板9之间连接有电源连接导线10，直接在数据的发源地进行各种数据操作，保证了数据处理的及时性、链路的稳定性、带宽的低消耗，将传感器的数据进行过滤，模块可以将这些扰动数据直接过滤，避免脏数据的上传。

进一步的，边缘计算模块8上电性连接有485端口模块5，485端口模块5连接有数据输出芯片7，485端口模块5与数据输出芯片7之间连接有数据输出线6，太阳能板9上电性安装有储电板12。

进一步的，ABS框体1与玻璃轻石层11、生态多孔纤维棉2之间填充定位，ABS框体1与太阳能板9之间定位安装。

进一步的，太阳能板9通过电源连接导线10向边缘计算模块8内部提供电能。

进一步的，边缘计算模块8的输入端通过传感器连接导线4与传感器3的输出端电性连接。

进一步的，ABS框体1与边缘计算模块8之间定位安装，且边缘计算模块8卡合定位。

进一步的，边缘计算模块8的输出端通过485端口模块5、数据输出线6与数据输出芯片7的输入端电性连接。

进一步的，太阳能板9与储电板12之间电性连接。

进一步的，边缘计算模块8内部设置有电源引线、计算芯片、联网模块、485数据输出线。

进一步的，电源引线给边缘计算模块8供电，计算芯片通过485数据输出线传输数据。

工作原理：本发明包括ABS框体1、生态多孔纤维棉2、传感器3、传感器连接导线4、485端口模块5、数据输出线6、数据输出芯片7、边缘计算模块8、太阳能板9、电源连接导线10、玻璃轻石层11、储电板12，直接在数据的发源地进行各种数据操作，保证了数据处理的及时性、链路的稳定性、带宽的低消耗，将传感器的数据进行过滤，模块可以将这些扰动数据直接过滤，避免脏数据的上传。

微海绵边缘模块主要是为了解决数据链路的损耗，数据传输链路过长。

本申请采用边缘计算模块后直接在数据的发源地进行各种数据操作，保证了数据处理的及时性、链路的稳定性、带宽的低消耗。

边缘计算模块主要是有电源引线、计算芯片、联网模块、485数据输出线组成。

电源引线与太阳能板连接用于边缘计算模块供电。

计算芯片功能为从传感器获取数据，进行数据分析计算。计算方式见模块功能中的流程图。

联网模块主要是与区域主机进行网络连接。

485数据输出，将计算结果输出到外部。

数据过滤

如图3所示，将传感器的数据进行过滤，传感器由于外界的环境、温度、湿度等影响会出现非正常数据，模块可以将这些扰动数据直接过滤避免脏数据的上传。

融合计算

如图4所示，传感器测量不同深度土层的数据，每次上传数据量大。模块可以在前端直接将多土层数据进行预制算法计算，计算后数据量小且可以直接生成调蓄数据上传。后台可以得到直接可用数据不需要再做任何数据处理。

数据自反馈

如图5所示，模块可以将调蓄数据与模块内置的调蓄阀值比对，比对后可以生成报警数据传输到后台，同时有内置控制指令可以直接传输到灌溉系统操控灌溉系统的打开及关闭。

水份饱和度分析：

通过模块内置的传感器获取水分含量，数据为百分比数据。例如：当生态多孔纤维棉的水分含量为0时数据为0％，当生态多孔纤维棉的水分含量为饱和态时数据为100％。

内涝干旱计算：

当水分饱和度分析为100％且持续时长为8小时，预判此点位为内涝点位，发送内涝报警。

当水分饱和度分析为0％且持续时长为8小时，预判此点位为干旱点位，发送干旱报警。

灌溉控制：

当干旱报警发生时，发送灌溉系统打开指令进行灌溉。当水分饱和度为预制灌溉饱和度时发送关闭灌溉指令关闭灌溉系统。

预制灌溉饱和度会随时调整，初次安装的模块灌溉饱和度为100％。当开始灌溉后灌溉2小时后水分饱和度达不到100％时还会自动关闭灌溉系统，同时更新预制灌溉饱和度为当前水分饱和度。

海绵寿命计算：

预制饱和度会被长期留存，预制饱和度和时间是成线性衰减规律，例如第一条记录为100％，2022-06-12 12:20:30、第二条记录为90％，2022-08-12 12:20:30，通过k-近邻算法我们可以预测海绵的蓄水能力将在2022-12-12日左右衰减到饱和蓄水量为50％。用户此时需要更换生态多孔纤维棉组件。

区域自适应

通过边缘计算模块内置的联网功能，将附近的智能模块组网做到数据互通。每一个智能模块都可以获取网络内的模块数据。获取数据后进行区域平均数据计算，通过485输出到外部。

应用场景

在海绵城市建设过程中我们现在大多采用的方式是将生态多孔纤维棉铺设到雨水花园、下凹绿地等海绵措施中以达到蓄水、过滤等作用。但是生态多孔纤维棉都铺设与地下，没有进行任何监测无法了解生态多孔纤维棉的运行情况同时也不知道什么时间进行更换。因此需要有一种智能模块进行对纤维棉的监测。同时对数据进行深层次的利用。

本智能模块就是解决此问题，在一片区域的纤维模块中只需要加入一套本模块就可以监测一个区域的数据，同时可以对灌溉进行控制。并且可以监测区域内部的生态多孔纤维棉的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。