CN102305643A - 一种水质实时在线监测与管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化多参数的水质监测设备及能实现水质实时在线监测与管理系统。其特征在于，所述系统包括计量设备、信息采集设备、中心计算机、通讯设备和监测与管理模块；计量设备采集涵盖水质、视频、环境数据在内的水文信息数据；信息采集设备包括数据采集模块、存储模块、读/写卡模块、显示模块、备用电源模块、防雷击/防浪涌模块和接线端子；中心计算机建立水质在线监测与管理的信息中心；通讯设备为内嵌无线通讯模块在水文水资源测控终端中的无线通讯模块，所述水文水资源测控终端中的无线通讯模块将采集的前端仪表数据传输至中心计算机进行监测与管理；中心计算机还包括有监测与管理模块。

Description

一种水质实时在线监测与管理系统

 

技术领域

本发明涉及一种智能化多参数的水质监测设备及能实现水质实时在线监测与管理系统。

 

背景技术

党中央、国各院对水利工作高度重视。早在2003年全国水利信息化工作座谈会上，时任水利部部长的汪恕诚先生作了题为《加快水利信息化建设步伐，实现水利现代化宏伟目标》的讲话，指出"水利信息化是水利现代化的基础和重要标志。2009年4月18日，全国水利信息化工作会议在上海召开，水利部部长陈雷作了重要讲话，再一段明确和强调了水利信息化化发展的目标和方向。

这些年频繁出现的水污染事故引起了社会舆论的热烈讨论和有关行政部门的高度重视。特别是党中央、国务院进一步提高了对水利工程的重视程度把解决饮水安全问题摆到重要位置来抓，把水质监测信息化建设纳入重点支持的领域。连年增加的水质监测信息化建设投资，使水质监测的基础设施建设取得重大跨越。多年来水质监测信息化建设的重大进展和大量的人才储备，以及全面、协调、可持续发展的治水思路在学习实践科学发展观活动中被广泛认可，都为水质监测信息化建设提供了得天独厚的发展氛围和千载难逢的历史机遇。 

目前，我国环境监测手段以人工监测为主，极少数单位采用了仪器监测，在线式网络监测才刚刚兴起。伴随着国家环保总局提出对环境监测数据联网的要求，环境监测技求也逐步的从人工随机监测发展到仪表在线式连续监测，最终实现在线网络监测。在线网络式监测的实现将改变水质监测手段落后的状况，提高水环境管理自动化水平，确保自然资源可持续的发展。 

目前，国内外相关的技术研究大多是单一的监测产品，不具备通用性，在实际应用过程中多是独立的应用系统，无法形成系统管理和系统联动，无法提供直观、高效的管理平台。 

 

发明内容

本发明的目的，是利用技术的改进，解决现有系统所存在的诸多缺陷，提供一种水质实时在线监测与管理系统，以提高现有系统的智能性、节能性、通用性。 

本发明一种水质实时在线监测与管理系统，其特征在于，所述系统包括计量设备、信息采集设备、中心计算机、通讯设备和监测与管理模块；

所述计量设备包括水质监测设备、视频监测设备、流量监测设备和环境监测设备，采集涵盖水质、视频、环境数据在内的水文信息数据；

所述信息采集设备包括数据采集模块、存储模块、读/写卡模块、显示模块、备用电源模块、防雷击/防浪涌模块和接线端子；

所述中心计算机包括通讯服务器及应用服务器，建立水质在线监测与管理的信息中心；

所述通讯设备为内嵌无线通讯模块在水文水资源测控终端中的无线通讯模块，所述水文水资源测控终端中的无线通讯模块将采集的前端仪表数据传输至中心计算机进行监测与管理；

所述中心计算机还包括有监测与管理模块，所述模块包括基础信息模块，实时监测模块，实时评价模块，实时报警模块、报表图表模块、管理决策模块及水体污染紧急预案的形成、发布与监控模块。

    进一步的，所述通信设备包括无线通讯模块，通过GPRS\CDMA、短信、卫星通讯等方式进行数据传输，通过双信道互相备用的方式保证测控数据的完整。

进一步的，所述水质监测监测包括水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、蓝绿藻及总溶解固体水文参数。上述水文参数能全面完整的反应被监测水域的水质状况，为后续的监测和决策提供科学的数据支持。

进一步的，所述中心计算机还建立有系统数据库，对水文水资源测控终端的数据进行保存、编排、统计及处理。

进一步的，所述基础信息模块：对于本系统所涉及的对象以及被管理对象的相关事物的描述，提供了对相关属性的添加、删除、编辑等功能，具体包括：水源地基本信息、水库信息、监测站基本信息、水质信息、水位信息、水量信息组织机构信息、监测设备基本信息、系统配置管理描述等；

所述实时监测模块是使各个站点的测控终端始终在巡检水质、水位、水量、气象监测值，同时可定时上报各个监测点的监测数据，系统中的数据终端随时招测任意监测站点的当前监测数据，完成实时数据即时采集，实时监测并显示设备工作状态，对主动上报数据进行实时更新；

所述实时评价模块按照地面水环境质量标准“GB3838－2002”规定的格式和内容，完成地表水环境质量评价；

所述实时报警模块是当水源地水质监测站点发出数据报警时，能及时收集报警信息，形成报警报表，并在实时发出短消息报警信号及其他各种有效的报警方式； 

所述报表图表模块对水源地水质监测项目、单个水质监测点等按时间条件对每个监测项目同时绘出浓度图、趋势图、汇总图等多种方式，支持比较和数据统计，包括最大、最小、平均、求和，针对各种统计分析结果，除生成相应的报表外，根据需要还可生成相应的曲线图、饼图、直方图等，同时在三个数据处理终端上显示系统数据、状态、趋势流程示意图；

所述管理决策模块采用独特的专家分析系统，包括数据源收集模块、基本逻辑运算模块、时序控制分析模块、专家算法模块和应用模块；数据源模块是用于建立分析用的各种数据参数；基本逻辑运算模块是对“与”、“或”，“+”，“-” 等基本逻辑运算进行组合，用于建立面向对象的算法；时序控制分析模块是对监测对象的数据源进行逻辑运算时序控制的算法模块，专家分析模块是建立在数据源模块、基本逻辑运算模块和时序控制分析模块上，将监制对象与专家分析算法组合，形成智能的专家分析应用；

所述水体污染紧急预案的形成、发布与监控模块，根据不同的污染状况制定不同的处理预案，并根据监测的水域的污染情况，根据设计好的应急预案提供应急方案的及时发布与处理。

进一步的，所述系统还可以进一步的与水文、环保部门的已建系统及上级水资源管理系统联网，实现数据及在线监测和管理功能的共享。

进一步的，所述系统还可以进一步包括若干个水资源管理移动终端，所述终端通过无线网络直接与计量设备及信息采集设备建立链接，从而可以实时在线的实现对水资源水文数据的获取和管理。

进一步的，所述系统还可以进一步包括一会商中心，所述会商中心通过路由器及交换机实现与系统的链接，所述交换机提供多种接入接口，实现笔记本电脑、投影仪等终端设备的接入，从而可以根据系统对水文数据的监测和管理，随时实现专家会商。

本发明的有益效果在于：以计算机中心为平台，以智能化的水质监测设备为终端，构建了统一的水资源监控中心系统平台，并能兼容各种水资源监控终端，容易地扩展系统，能够兼容新的水资源监控终端，从而实现统一的可持续发展的水资源监测和管理系统。

 

附图说明

图1是本发明的水质实时在线监测与管理系统示意图。

 

具体实施方式

图1是本发明的水质实时在线监测与管理系统示意图。以保定王快水库水质在线监测系统为例。

计量设备采用多参数水质分析仪，可以监测水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、蓝绿藻、总溶解固体等参数。计量设备包括水质监测设备、视频监测设备、流量监测设备和环境监测设备。

采集设备采用奥特美克自主研发的水文水资源测控终端，该终端能够对前端各种仪表进行检测、通信、数据交换，在本实例中，该终端采集可与多参数水质分析仪进行数据通讯，完成水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、蓝绿藻、总溶解固体等参数数据的自动采集。

通讯设备采用奥特美克自主研发的数据通讯模块，通过该模块，可以将水文水资源测控终端采集到的水质数据通过GPRS或短信等方式远传至信息管理中心。

中心计算机设备包括服务器等，服务器安装有水质实时在线监测与管理系统软件，可以实时采集水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、蓝绿藻、总溶解固体等信息。

水质实时在线监测与管理系统软件包括了基础信息、实时监测、实时评价、实时报警、报表图表等模块。

（1）基础信息：对于本系统所涉及的对象以及被管理对象的相关事物的描述，提供了对相关属性的添加、删除、编辑等功能。具体包括：水源地基本信息、水库信息、监测站基本信息、水质信息、水位信息、水量信息组织机构信息、监测设备基本信息、系统配置管理描述等。

（2）实时监测：系统各个站点的测控终端始终在巡检水质、水位、水量及其它监测值，同时可定时（时间周期可在软件系统中任意设置）上报各个监测点的监测数据，系统中的数据终端可随时招测任意监测站点的当前监测数据。可完成实时数据即时采集；可实时监测并显示设备工作状态；对主动上报数据可进行实时更新。

（3）实时评价：按照地面水环境质量标准（GB3838－2002）规定的格式和内容，完成地表水环境质量评价。根据应实现的水域功能类别，选取相应类别标准，进行单因子评价，评价结果应说明水质达标情况，超标的应说明超标项目和超标倍数；丰、平、枯水期特征明显的水域，应分水期进行水质评价。针对不同水质指标的指标值确定水质的综合级别以及超标数，超标率，超标倍数。水质的级别一般分为五级。在水质级别评价的基础上，对某一时刻不同级别的水质站点数进行统计，并计算百分比。水质评价结果输出进入水质评价数据库。对突发性水污染事件，根据事故发生地点和污染物的种类情况，对水污染造成的水质动态变化情况，利用巡测设备，对水污染事件发生的地点、时间、水质情况等进行动态跟踪监测。

（4）实时报警：当水源地水质监测站点发出数据报警时，能及时收集报警信息，形成报警报表，并在实时发出短消息报警信号（还包括其他各种有效的报警方式），同时可根据设计好的应急预案提供应急方案。在处理报警时，系统操作员可以立即查看当前的报警监测点、报警时间及数值等信息或浏览历史发生的报警信息或为该监测点的连续报警数据生成趋势线或打印或输出该水质监测点的连续报警数据或按日或月份输出全部监测点的报警信息。

（5）报表图表：可对水源地水质监测项目、单个水质监测点等按时间条件（按日、按月、按季、按年、按指定的一段时间等）对每个监测项目同时绘出浓度图、趋势图、汇总图等多种方式，支持比较和数据统计（最大、最小、平均、求和等）。针对各种统计分析结果，除生成相应的报表外，根据需要还可生成相应的曲线图、饼图、直方图等，同时在三个数据处理终端上显示系统数据、状态、趋势流程示意图。

（6）管理决策模块：采用独特的专家分析系统，包括数据源收集模块、基本逻辑运算模块、时序控制分析模块、专家算法模块和应用模块；数据源模块是用于建立分析用的各种数据参数；基本逻辑运算模块是对“与”、“或”，“+”，“-” 等基本逻辑运算进行组合，用于建立面向对象的算法；时序控制分析模块是对监测对象的数据源进行逻辑运算时序控制的算法模块，专家分析模块是建立在数据源模块、基本逻辑运算模块和时序控制分析模块上，将监制对象与专家分析算法组合，形成智能的专家分析应用；

（7）水体污染紧急预案的形成、发布与监控模块：根据不同的污染状况制定不同的处理预案，并根据监测的水域的污染情况，根据设计好的应急预案提供应急方案的及时发布与处理。

同时，系统还建立有专门系统数据库，对水文水资源测控终端的数据进行保存、编排、统计及处理。通过建立系统数据库，对所采集的的数据不断的累积及统计，科学的分析，可以发现监测水域的水文活动规律、水质规律等宝贵资料，从而提供更为科学的决策依据。系统还可以进一步的与水文、环保部门的已建系统及上级水资源管理系统联网，实现数据及在线监测和管理功能的共享，实现不同主体的共享满足不同的需求。还可以进一步包括若干个水资源管理移动终端，所述终端通过无线网络直接与计量设备及信息采集设备建立链接，从而可以实时在线的实现对水资源水文数据的获取和管理。还可以进一步包括一会商中心，所述会商中心通过路由器及交换机实现与系统的链接，所述交换机提供多种接入接口，实现笔记本电脑、投影仪等终端设备的接入，从而可以根据系统对水文数据的监测和管理，随时实现专家会商。

Claims (8)

1.一种水质实时在线监测与管理系统，其特征在于，所述系统包括计量设备、信息采集设备、中心计算机、通讯设备和监测与管理模块；

所述计量设备包括水质监测设备、视频监测设备、流量监测设备和环境监测设备，采集涵盖水质、视频、环境数据在内的水文信息数据；

所述信息采集设备包括数据采集模块、存储模块、读/写卡模块、显示模块、备用电源模块、防雷击/防浪涌模块和接线端子；

所述中心计算机包括通讯服务器及应用服务器，建立水质在线监测与管理的信息中心；

所述通讯设备内嵌在上述水文水资源测控终端中的无线通讯模块，所述水文水资源测控终端中的无线通讯模块将采集的前端仪表数据传输至中心计算机进行监测与管理；

所述中心计算机还包括有监测与管理模块，所述模块包括基础信息模块，实时监测模块，实时评价模块，实时报警模块、报表图表模块、管理决策模块及水体污染紧急预案的形成、发布与监控模块。

2.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：

所述通信设备包括无线通讯模块，通过GPRS\CDMA、短信、卫星通讯等方式进行数据传输，通过双信道互相备用的方式保证测控数据的完整。

3.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：所述水质监测监测包括水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、蓝绿藻及总溶解固体水文参数。

4.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：所述中心计算机还建立有系统数据库，对水文水资源测控终端的数据进行保存、编排、统计及处理。

5.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：

所述基础信息模块：对于本系统所涉及的对象以及被管理对象的相关事物的描述，提供了对相关属性的添加、删除、编辑等功能，具体包括：水源地基本信息、水库信息、监测站基本信息、水质信息、水位信息、水量信息组织机构信息、监测设备基本信息、系统配置管理描述等；

所述实时监测模块是使各个站点的测控终端始终在巡检水质、水位、水量、气象监测值，同时可定时上报各个监测点的监测数据，系统中的数据终端随时招测任意监测站点的当前监测数据，完成实时数据即时采集，实时监测并显示设备工作状态，对主动上报数据进行实时更新；

所述实时评价模块按照地面水环境质量标准“GB3838－2002”规定的格式和内容，完成地表水环境质量评价；

所述实时报警模块是当水源地水质监测站点发出数据报警时，能及时收集报警信息，形成报警报表，并在实时发出短消息报警信号及其他各种有效的报警方式； 

所述报表图表模块对水源地水质监测项目、单个水质监测点等按时间条件对每个监测项目同时绘出浓度图、趋势图、汇总图等多种方式，支持比较和数据统计，包括最大、最小、平均、求和，针对各种统计分析结果，除生成相应的报表外，根据需要还可生成相应的曲线图、饼图、直方图等，同时在三个数据处理终端上显示系统数据、状态、趋势流程示意图；

所述管理决策模块采用独特的专家分析系统，包括数据源收集模块、基本逻辑运算模块、时序控制分析模块、专家算法模块和应用模块；数据源模块是用于建立分析用的各种数据参数；基本逻辑运算模块是对“与”、“或”，“+”，“-” 等基本逻辑运算进行组合，用于建立面向对象的算法；时序控制分析模块是对监测对象的数据源进行逻辑运算时序控制的算法模块，专家分析模块是建立在数据源模块、基本逻辑运算模块和时序控制分析模块上，将监制对象与专家分析算法组合，形成智能的专家分析应用；

所述水体污染紧急预案的形成、发布与监控模块，根据不同的污染状况制定不同的处理预案，并根据监测的水域的污染情况，根据设计好的应急预案提供应急方案的及时发布与处理。

6.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：所述系统还可以进一步的与水文、环保部门的已建系统及上级水资源管理系统联网，实现数据及在线监测和管理功能的共享。

7.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：所述系统还可以进一步包括若干个水资源管理移动终端，所述终端通过无线网络直接与计量设备及信息采集设备建立链接，从而可以实时在线的实现对水资源水文数据的获取和管理。

8.根据权利要求1所述的水质实时在线监测与管理系统，其特征在于：所述系统还可以进一步包括一会商中心，所述会商中心通过路由器及交换机实现与系统的链接，所述交换机提供多种接入接口，实现笔记本电脑、投影仪等终端设备的接入，从而可以根据系统对水文数据的监测和管理，随时实现专家会商。