CN102778573A - 一种水质远程智能监测分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质远程智能监测方法，涉及环境保护领域。其技术关键是：采用了MODEM通讯模块、MC55-GSM短信报警模块和数据存储模块与其他模块的有机结合来实现本发明的目的。该方法结构简单，安装方便，成本低，使用便捷，软硬件结合，可以实现多点自动采样、检测、分析、数据上传、实时监控、报警、打印检测报告等功能。因此，本方法适用于国家环保机构的站点、大中型水产养殖厂、污染企业排污口的水质实时监测等。

Description

一种水质远程智能监测分析方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，特别是指一种水质远程智能监测分析方法。

背景技术

自然水域，例如江河湖海等的水质监测一直是我们国家的重点项目，它主要是监测水质状况，为环境保护部门制定相应保护措施提供可靠依据，现在的水质监测主要是有以下两种方式。

(1)人工定期到被监测水域提取水样，送到专业实验室进行各项指标的测量，其测量的准确性高，但是成本高，检测不便，不能连续监测，没有配套的监测分析软件。

(2)由人工携带水质检测仪，到监测水域进行数据的检测工作，但是成本高，仪器大不方便携带，同时不能够全天候进行监测，配套软件只具有简单数据保存功能。

综上所述，现有技术主要是通过人工方式现场采样，通过纯化学化验和电化学传感器进行水质的分析检测，这样的检测方式存在成本高，耗时长，可操作性差，无法实现实时监测的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，安装方便，成本低，使用便捷，可以远程实时监测并分析的软硬件结合的水质远程监测分析方法，它的主要特点是一机可实现多点的自动采样、检测、分析、数据上传分析、实时监控、报警等功能，充分克服现有技术存在的缺陷。

本发明的技术方案是这样解决的：采用了MODEM通信模块、短信报警模块和数据存储模块与其他模块的有机结合来实现本发明的目的。

本发明的具体设计方案及其效果(功能)：

1、水质检测功能中前端传感器使用了符合行业标准水质检测的电化学传感器，保证检测数据的真实有效；传感器接管管脚采用通用屏蔽接管管脚，使方法除了可以检测水质基本参数(温度、氨氮含量、PH值、硬度、盐度、浑浊度)外，可以根据用户的不同需求直接插接不同的传感器探头(氟、氯、氰、溴、碘、汞、银、硫、铅、铜、镉、钙、铁、钾、钠、硝酸根、氯化银、CO2、氧化还原电位等)完成相应的检测功能。

2、传感器信号处理单元采用模块化设计的，前后滤波、多级放大，各路传感器信号单独采集、处理，有效抑制信号噪声和零点漂移，保证测量数据的真实性和准确性。

3、水样采集箱配合继电器组控制多路电磁阀、水泵及水位继电器，自动完成多点水样的采集工作。

4、液晶屏可以实时直观的将方法当前检测的所属测量点，各传感器测量参数、方法工作状态、方法时间、通讯状态、存储状态、超标报警等信息显示出来。

5、打印机可以根据监测数据，实时生成水质检测报告，并自动打印留档，报告内容包括所属方法时间、测量点，各传感器测量参数、超标报警信息等，方便日后留档及查询。

6、使用主控芯片的RTC功能，自动运算生成方法时间，同时方法时间可以通过下位机面板按键直接设置。

7、存储功能采用通用的工业数据卡，可以实时将测量的数据包括检测时间、所属测量点、各传感器测量参数、超标报警等信息存储至工业数据卡作为备份。

8、通过设备专用读卡器和配套软件，通过串口就可以将工业数据卡中的备份数据导入到上位机数据库中，完成数据的恢复工作。

9、方法MODEM模块可以通过程控电话网与监控中心上位机串口连接，将测量数据远程实时传输到上位机配套软件中。

10、方法MC55-GSM模块可以实现超标数据的报警功能，能够通过GSM无线移动网络将报警信息实时发送到监测人员手机上，使监控人员随时随地都可以了解监测点水质状况。

11、方法可以实现多点同时监测，对于不同点监测点的检测数据根据国家水质标准分别比对、判断、报警。

12、方法具有数据多重备份功能，采用工业数据卡存储和实时打印检测报告，不会因为通讯中断而使检测数据丢失。通讯传输中丢失的数据可以通过工业数据卡恢复，或者在打印检测报告中读取。

13、与硬件相配套的软件方法在用户登陆之前严格对用户进行身份验证，身份验证成功之后，并对合法用户分配一定的用户权限，使非法用户无法登陆方法，防止方法数据被破坏或窃取，从而破坏方法稳定性与可靠性。

14、该方法软件可以实时的接收硬件发送的信息，并对接收的信息由较强的检错与容错能力。同时，方法将接收到的合法数据进行分析，如果超过国家标准则发出警告信息。

15、该方法软件在更新国家标准具有多种更新方式：本地单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新、远程单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新。更新方式多样合理，方便用户操作。

16、该方法软件自带MODEM信号检测、串口并口检测并读取其地址、手机设备检测功能。以上这些检测功能能够方便用户直观的清楚当前MODEM信号，手机信号是否充足，甚至能够使用户避免错误设置方法参数的错误。

17、该方法软件具有强大的数据库维护功能。无论使方法历史记录管理、工业卡数据管理还是方法日志管理，不仅可以对数据进行存储，还可以将数据库进行压缩，优化方法资源，节省空间资源，甚至删除数据库表，增添数据库表，以便方法具有良好可扩展性；数据库导出Excel报表以及以Excel报表导入数据库。恢复与备份数据库操作更为方法的维护提供方便。

18、该方法软件可维护性强，管理方便，人机交互友好，提供强大的方法日志管理，方便管理人员对方法进行优化。

19、该方法软件支持在线方法升级，方法自检与优化，并可以通过邮件发送直接与方法开发人员取得联系，获取帮助。

20、数据打印及其预览其特征在于用户可以将数据库表中的内容以及数据库表的结构进行打印预览并打印。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

本发明中的水样的提取与检测过程无需人工操作，全部通过方法独立控制，可以同时监测多点水质状况，轮询监测，数据分别处理、传送。

本发明中的MC55-GSM模块可以实现超标数据的报警功能。能够通过GSM网络将报警信息立即发送到监测人员手机上。以便及时采取措施，减少水质污染的损失。

本发明中的MODEM模块可以实现数据的远程实时传送到监控中心上位机上，解决了水质监测实时监测的远程传送的问题。

本发明中的工业数据卡存储功能可以防止在通讯中断或者上位机数据库崩溃时，保存并恢复数据。

本发明中的打印模块，可以将检测数据打印成监测报告，作为水质超标的资料。

本发明中的配套软件身份验证在用户登陆之前严格对用户进行身份验证，身份验证成功之后，并对合法用户分配一定的用户权限，使非法用户无法登陆方法，防止方法数据被破坏或窃取，从而破坏方法稳定性与可靠性。

本发明中的配套软件可以实时的接收硬件发送的信息，并对接收的信息由较强的检错与容错能力，同时，方法将接收到的合法数据进行分析，如果超过国家标准则发出警告信息。

本发明中的配套软件具有多种国家标准具有更新方式：本地单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新、远程单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新。更新方式多样合理，方便用户操作。

本发明中的配套软件自带MODEM信号检测、串口并口检测并读取其地址、手机设备检测。以上这些检测功能能够方便用户直观的清楚当前MODEM信号，手机信号是否充足，甚至能够使用户避免错误设置方法参数的错误。

本发明中的配套软件具有强大的数据库维护功能，无论使方法历史记录管理、工业卡数据管理还是方法日志管理，都能优化方法资源，节省硬盘空间。恢复与备份数据库操作更为方法的维护提供方便。

本发明中的配套软件可维护性强，管理方便，人机交互友好，提供强大的方法日志管理，方便管理人员对方法进行优化。

本发明中的配套软件支持在线方法升级，方法自检与优化，并可以通过邮件发送直接与方法开发人员取得联系，获取帮助。

附图说明

图1为本发明硬件结构示意框图；

图2为本发明软件结构示意框图；

图3为本发明核心电路原理结构示意图。

具体实施方式

附图为本发明的实施例。

下面结合附图对发明作进一步说明：

如图1所示，一种水质远程智能监测分析方法硬件部分，其硬件主要由MCU主控制模块(1)、继电器工作组模块(2)、电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)、传感器组(5)、传感器信号处理模块(6)、信号AD采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)、水样箱模块(13)、检测箱模块(14)组成，所述MCU主控制模块(1)依次与继电器工作组模块(2)、信号AD采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(11)相连，继电器工作组模块(2)依次与电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)相连，电磁阀工作组(3)依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，水泵及液位控制继电器(4)、依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，传感器组(5)与传感器信号处理模块(6)相连，传感器信号处理模块(6)与信号AD采样模块(7)相连。其技术关键是采用了MODEM通信模块(9)、短信报警模块(8)和数据存储模块(12)与其他模块的有机结合来实现本发明的目的。

如图2所示，为本发明与硬件相配套的软件框图部分，其特征在于由方法总控制模块(15)、用户身份认证模块(16)、用户权限分配模块(17)、实时数据接收与分析模块(18)、数据库启动与加载模块(19)、数据库数据存储与维护模块(20)、MODEM检测模块(21)、串口及并口检测及其地址读取模块(22)、手机设备检测模块(23)、手机短信收发模块(24)、工业卡数据读取与分析模块(25)、工业数据历史记录管理模块(26)、工业数据卡数据管理模块(27)，方法日志管理模块(28)、方法后台管理模块(29)、数据打印及其预览模块(30)、邮件发送模块(31)、方法升级模块(32)、方法自检与更新模块(33)、国家标准通过互联网更新模块(34)组成。所述用户身份认证模块(16)对进行登陆的用户成功进行用户身份认证之后，普通用户与方法管理员便进入方法总控制模块(15)，超级用户直接进入方法后台管理模块(29)，并由用户权限分配模块(17)分配得到一定的权限；用户可以在用户权限许可下启动实时数据接收与分析模块(18)，计算机接收的实时数据经过分析后，一方面被数据库数据存储与维护模块(20)存储到已经经过数据库启动与加载模块(19)启动加载成功的数据库中，另一方面给用户以设备检测到的数据是否符合国家标准的提示；此外，当用户需要将与水质远程智能监测分析方法硬件存储到工业数据卡中的数据重新读取时，只要启动工业卡数据读取与分析模块(25)；不仅如此，与硬件相配套的软件方法还能定时接收硬件方法GSM模块发送的短信。而与硬件相配套的软件方法中的串口及并口地址检测模块(22)可以方便用户设置串口；手机设备检测模块(23)可以方便的知道手机设备接至PC机的哪个串口以及其波特率，甚至还可以清楚当前手机信号是否充足。

如图3所示，为本发明硬件核心部分，其特征在于U1芯片的第12管脚与电容C10的一边及晶振Q1一边相连，U1第13管脚和电容C11的一边及晶振Q1另一边相连，电容C10、C11的另一边与地相连，U1的第8，9管脚与电阻R16、晶振Q2的两端相连，分别与电容C23和C24的一端相连，电容C23和C24的另一端接地，U1的14管脚与电阻R11的一端，电容C9的一端和RET LCD的管脚2相连，R11的另一端接VDD3.3，RET LCD的1脚与电阻R12的一端相连，电容C9的另一端和电阻R12的另一端接地，U1的第25，26管脚分别与芯片U2的第10，9管脚相连，第68，69管脚分别与芯片U2的第11，12管脚连接；芯片U2的管脚1与电容C2的一端相连，管脚3与电容C2的另一端相连，管脚4与电容C4的一端相连，管脚5与电容C4的一端相连，U2芯片的2、6管脚与电容C7，C8一端相连，电容C7，C8的另一端接地，U2芯片管脚7，8，13，14分别与COM2的第2，3管脚，COM1的第2，3管脚相连。U1的80管脚与芯片U3的1管脚相连，U1的30、31、32管脚分别连接到U3的5，7，2管脚相连，U3的1、2、5、7管脚分别与电阻R20、R21、R22、R23的一端相连，电阻R20、R21、R22、R23的另一端分别与VDD3.3相连，U3的3、6、12管脚与地相连，U1的50、75、100、28、11管脚与VDD3.3相连，U1的49、74、99、27、10管脚与与地相连，U1的22管脚与电阻R13一端相连，电阻R22另一端与VDD3.3相连，U1的19管脚与电阻R15的一端相连，电阻R15另一端与VSSA相连。

综上所述，本发明的工作过程为：(1)方法加电后开始进入开机画面界面(2)开机画面显示后开始通过主控箱上的键盘设定系统时间(3)系统时间设定完成后进入方法各模块初始化设定(包括实时时钟、串口1、串口2、存储模块、打印模块)(4)液晶显示监测主画面，继电器1、2、3、4顺次闭合对应通道打开，继电器5闭合水泵工作(5)采样箱到达测量水位高度，传感器开始工作，对于水质进行检测，(6)通过和水质国家标准比对，如果超标与串口2相连的MC55-GSM将发送报警短信到指定手机(7)检测结果通过与串口1相连的MODEM模块将数据上传上位机软件数据库，打印机模块将检测结果打印成检测报告，同时数据将存储在工业数据卡中。

Claims (4)

1.一种水质远程智能监测分析方法，其硬件主要由MCU主控制模块(1)、继电器工作组模块(2)、电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)、传感器组(5)、传感器信号处理模块(6)、信号AD采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)、水样箱模块(13)、检测箱模块(14)组成，所述MCU主控制模块(1)依次与继电器工作组模块(2)、信号AD采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)相连，继电器工作组模块(2)依次与电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)相连，电磁阀工作组(3)依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，水泵及液位控制继电器(4)、依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，传感器组(5)与传感器信号处理模块(6)相连，传感器信号处理模块(6)与信号AD采样模块(7)相连，其特征是：采用了MODEM通讯模块(9)、MC55-GSM短信报警模块(8)和数据存储模块(12)与其他模块的有机结合。

2.根据权利要求1所述的水质远程智能监测分析方法，其特征是数据存储模块(12)由工业数据卡和读卡器组成。

3.根据权利要求1所述的水质远程智能监测分析方法，其特征在于MODEM通讯模块(9)通过程控电话网与监控中心上位机连接，MODEM通讯模块(9)和主控模块(1)相连。

4.根据权利要求1所述的水质远程智能监测分析方法，其特征在于MC55-GSM(8)模块与主控模块(1)相连。

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