CN102937641A - 水质检测装置、水质监控系统以及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质检测装置、水质监控系统以及其运行方法，该水质检测装置包括一数据采集模块，用于采集一水体的水质信息；一无线通信模块，用于获取该数据采集模块采集的该水质信息并发送该水质信息至一水质监控中心；一电源管理模块，用于管理该水质检测装置的电源。该水质监控系统包括至少一水质检测装置、一水质监控中心以及一移动终端。本发明克服了原有人工检测水质受天气影响的缺点，能够不受天气影响地实时监控水质状况，并且采集点的数量不受限制。

Description

水质检测装置、水质监控系统以及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别是一种水质检测装置、水质监控系统以及其运行方法。

背景技术

现在的水质监控方法大部分都是人工开着船去采集样本。然后用仪器去检测，获得数据。这样往往浪费人力，并且不是实时的，并且采集的数量点是有限的。且受天气的影响，有的时候不适合人工去采集数据。并且不能标定采集点的具体位置。

全球移动通信系统（GSM）技术已经较为成熟。GSM属于无线通信技术中的一种，是由欧洲电信标准组织（ETSI）制订的一个数字移动通信标准。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。

GSM系统主要由移动台、移动网子系统、基站子系统和操作支持子系统四部分组成。

移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极大部分。

基站子系统是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与移动网子系统中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对基站子系统部分进行操作维护管理，还要建立基站子系统与操作支持子系统之间的通信连接。

移动网子系统主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。移动网子系统由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即移动网子系统的各功能实体之间和移动网子系统与基站子系统之间都通过符合国际电话电报咨询委员会（CCITT）信令系统No.7协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。

操作支持子系统需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。

另外，全球定位系统（GPS）是70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位系统，该系统于80年代初投入使用。该系统由24颗GPS卫星组成，其中21颗运行，3颗备用，运行在距地20200公里的低轨道上。每天这些卫星绕地两周。出于军事目的考虑，美国政府人为降低了民用GPS的定位精度（加入高频扰动），称为选择可用性（SA）政策，从而将卫星信号分为P码和C码两类。P码用于军事，可得到5-10m的定位精度；C码的精度一般在25-100m之间，但此政策已于2000年5月取消，这样GPS在天空晴朗时，可以获得5～40米的精度。

基于GPS芯片而设计的GPS模块因接口简单、设计方便且兼容有源和无源天线而被大量应用在车载定位、物流跟踪和巡航领域。目前的GPS模块定位精度在环境好的情况下基本上能达到10-20米的范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服人工开船去检测水质浪费人力、受天气影响、不能实时检测、无法标定位置以及采集数量点有限的缺点，提出了一种水质检测装置、水质监控系统以及其运行方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种水质检测装置，其特点在于，该水质检测装置包括：一数据采集模块，用于采集一水体的水质信息；一无线通信模块，用于获取该数据采集模块采集的该水质信息并发送该水质信息至一水质监控中心；一电源管理模块，用于管理该水质检测装置的电源。

较佳地，该水质检测装置还包括一定位模块，用于定位该水质检测装置，获取该水质检测装置的一位置信息，并通过该无线通信模块发送该位置信息至该水质监控中心。

较佳地，该数据采集模块包括一用于检测该水体的一pH（pH实际上是水溶液中酸碱度的一种表示方法）信息的pH值传感器和/或一用于检测该水体的一温度信息的温度传感器。

本发明中的pH值传感器以及温度传感器可用各种市售可得的pH值传感器以及温度传感器来实现。

较佳地，该无线通信模块为GSM模块。

本发明还提供了一种水质监控中心，其特点在于，该水质监控中心包括一数据处理模块，该数据处理模块用于接收并处理该无线通信模块发送的该水质信息，并将经处理的该水质信息发送至一移动终端。

较佳地，该水质信息包括一pH信息、一温度信息，该数据处理模块还用于将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的一pH值，一温度值以及一坐标值；

该数据处理模块用于将该pH值与一表征该水体pH值正常的一第一设定范围进行比较，若该pH值不落在该第一设定范围内，则该数据处理模块发送一报警信号以及该pH值至一移动终端；

还用于将该温度值与一表征该水体温度正常的一第二设定范围进行比较，若该温度值不落在该第二设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该温度值至该移动终端。

较佳地，该移动终端用于发送一第一指令至该水质监控中心，该第一指令用于控制该水质监控中心发送一第二指令至该水质检测装置，该第二指令用于改变该水质检测装置的工作状态和/或发送该水质信息以及位置信息至该水质监控中心。

本发明还提供了一种水质监控系统，其特点在于，该水质监控系统包括有：至少一个上述的水质检测装置、一上述的水质监控中心以及一上述的移动终端。

本发明还提供了一种含有上述水质监控中心的水质监控系统的运行方法，其特点在于，该运行方法包括：

S₁：该数据采集模块采集该水体的该pH信息、该温度信息，该定位模块获取该水质检测装置的位置信息；

S₂：该无线通信模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息发送至该水质监控中心；

S₃：该数据处理模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的该pH值、该温度值以及该坐标值；

S₄：该数据处理模块将该pH值以及该温度值发送至该移动终端；

步骤S₄执行结束之后，再次执行步骤S₁。

本发明还提供了另一种含有上述水质监控中心的水质监控系统的运行方法，其特点在于，该运行方法包括：

S₁：该数据采集模块采集该水体的该pH信息、该温度信息，该定位模块获取该水质检测装置的位置信息；

S₂：该无线通信模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息发送至该水质监控中心；

S₃：该数据处理模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的该pH值、该温度值以及该坐标值；

S₄：该数据处理模块将该pH值与该第一设定范围进行比较，如果该pH值不落在该第一设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该pH值至该移动终端，否则不发送；

S₅：该数据处理模块将该温度值与该第二设定范围进行比较，如果该温度值不落在该第二设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该温度值至该移动终端，否则不发送；

该步骤S₅结束之后，再次执行步骤S₁。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于克服了人工开船去检测水质浪费人力、受天气影响、不能实时检测、无法标定位置以及采集数量点有限的缺点，可以不受天气影响的实时监控水质状况，并且采集的数量点不受限制。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的水质检测装置的结构框图。

图2是本发明的实施例3中的水质监控系统的框图。

图3是本发明的实施例4中的水质监控系统的运行方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例中的水质检测装置1包括一数据采集模块11，一无线通信模块12，一电源管理模块13。该数据采集模块11用于采集各种水质信息，包括pH值传感器以及温度传感器，该pH值传感器用于检测水体的pH信息，该温度传感器用于检测水体的温度信息；该无线通信模块12用于获取该水质信息，如pH信息以及温度信息，并发送该水质信息至一水质监控中心，本实施例中该无线通信模块12为GSM模块；该电源管理模块13用于管理整个水质检测装置1的电源。

在本实施例中，该电源模块中有一块锂电池，该锂电池的额定电压为3.7V，由于该pH值传感器以及该温度传感器的额定电压为11V，所以该锂电池提供的电压需要通过一升压电路对该锂电池输出的电压进行升压，该升压电路的电路使能脚由该无线通信模块控制，当该无线通信模块需要该pH值传感器以及该温度传感器的信息时，该无线通信模块打开该升压电路的电路使能脚，此时从锂电池输出的电压通过该电路使能脚，进入该升压电路，经过该升压电路的升压，成为该pH值传感器以及该温度传感器能够使用的电压，此时该pH值传感器以及该温度传感器得到该锂电池的电源供应开始工作。

该pH值传感器以及该温度传感器采集到的pH信息以及温度信息为模拟信号形式，该模拟信号经过该无线通信模块的模数转换（ADC）接口，该ADC接口将该模拟信号转换为计算机可读的数字信号，无线通信模块将该数字信号发送至水质监控中心。

该电路管理模块中还包括一个给该锂电池充电的组件，该锂电池通过该组件可以与外接电源连接，由外接电源给该锂电池进行充电。

实施例2

本实施例中的水质检测装置在实施例1所示的水质检测装置的基础上增加了一个定位模块，该定位模块用于定位该水质检测装置，并获得该水质检测装置的位置信息。在本实施例中该定位模块为GPS模块，该GPS模块由该锂电池提供电源，但是该GPS模块的额定电压低于3.7V，因此该锂电池提供的电源要先经过一个降压电路，该降压电路上有一电路使能脚，该电路使能脚由该无线通信模块控制，当需要获取该位置信息时，该无线通信模块通过通用输入/输出（GPIO）接口打开该电路使能脚，此时锂电池输出的电压才能经过该电路使能脚进入该降压电路，经过该降压电路之后输出的电压符合该GPS模块的额定电压标准，除此之外该GPS模块还需要该无线通信模块通过该GPIO接口发送一个脉冲信号来打开才能使用。

该GPS模块打开之后会采集当前该水质检测装置的位置信息，并通过串口将该位置信息发送至该无线通信模块，该无线通信模块接收到该位置信息之后将该位置信息发送至该水质监控中心。

该水质监测装置有一结构件，该结构件可以漂浮在水中，将该定位模块、该无线通信模块以及该电源管理模块包裹在该结构件中，而该数据采集模块与水接触的部分裸露在外，例如传感器部分。

实施例3

如图2所示，本实施例中的水质监控系统包括至少一个水质检测装置1，一个水质监控中心2以及一个移动终端3。该水质检测装置1发送该pH信息、该温度信息以及该位置信息至该水质监控中心2，该水质监控中心2包括一数据处理模块，该数据处理模块用于接收该pH信息、该温度信息以及该位置信息，由于该pH信息、该温度信息以及该位置信息为计算机可读形式的二进制信息，该数据处理模块需要将该二进制的该pH信息、该温度信息以及该位置信息转换为十进制的人类可读形式，也就是通常所说的pH值，温度值以及坐标值。

该数据处理模块完成转换后，会将该pH值以及该温度值与设定的一第一范围和一第二范围进行比较，该第一范围为表征水体pH值处于正常范围的一个设定范围，当该pH值不在该第一范围内时，说明该水体的pH值异常，此时该数据处理模块会发送一个报警信号以及该pH值至一移动终端3。该移动终端3在本实施例中为手机和/或掌上电脑。该第二范围为表征水体温度值处于正常范围的一个设定范围，当该温度值不在该第二范围内时，说明该温度值异常，此时该数据处理模块会发送一个报警信号以及该温度值至该移动终端3。

该移动终端3除了用于接收该报警信号之外，还可以发送一第一指令至该水质监控中心2，该水质监控中心2根据该第一指令的内容，发送一第二指令至该水质检测装置1，控制该水质检测装置1的工作状态和/或控制该水质检测装置1发送该水质信息以及位置信息至该水质监控中心2。在本实施例中，该第一指令通过短信形式发送，内容为“休眠”，该水质监控中心2收到该第一指令后发送一第二指令，该第二指令为“进入休眠状态”，该水质检测装置1接收到该第二指令后进入休眠状态。

该水质检测装置1有三种工作状态，分别为工作状态、休眠状态、关机状态。处于休眠状态时，该无线通信模块处于停止工作状态，但是仍然可以接收指令以及信息。

由于该水质检测装置在发送的信息中包括有该位置信息，该位置信息经过该数据处理模块转换为一坐标值，该坐标值会标注在该水质监控中心的地图中，因此当用户手机接收到报警信号时，可以在水质监控中心的地图中查找该坐标值。

实施例4

如图3所示，本实施例中的如实施例3所述的水质监控系统的运行方法如下：

步骤101：该数据采集模块通过pH值传感器采集该水体的该pH信息、通过温度传感器采集该水体的该温度信息，该定位模块，本实施例中为GPS模块获取该水质检测装置的位置信息；

步骤102：该无线通信模块获取该pH信息、该温度信息以及该位置信息，发送至该水质监控中心，本实施例中该无线通信模块为GSM模块，该pH信息、该温度信息以及该位置信息通过GPRS网络发送至该水质监控中心；

步骤103：该数据处理模块对该pH信息、该温度信息以及该位置信息进行信息处理，将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转换为相应的该pH值、该温度值以及该坐标值；

步骤104：该数据处理模块将该pH值与该第一设定范围进行比较，如果该pH值不落在该第一设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该pH值至该移动终端，否则不发送；本实施例中水体的pH值的正常范围为6.5-8.5，当该pH值不在6.5-8.5之间时，表明该水体的pH值异常，此时该数据处理模块发送报警信号以及该pH值至该移动终端，本实施例中该移动终端为手机，该报警信号以及该pH值是通过短信的形式发送。

步骤105：该数据处理模块将该温度值与该第二设定范围进行比较，如果该温度值不落在该第二设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该温度值至该移动终端，否则不发送；本实施例中，该水体的正常温度范围为0-30℃，若该温度值不在0-30℃之间，则表明该水体的温度异常，此时该数据处理模块发送报警信号以及该温度值至该移动终端，本实施例中该移动终端为手机，该报警信号以及该温度值是通过短信的形式发送。

该步骤105结束之后，再次执行步骤101。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水质检测装置，其特征在于，该水质检测装置包括：

一数据采集模块，用于采集一水体的水质信息；

一无线通信模块，用于获取该数据采集模块采集的该水质信息并发送该水质信息至一水质监控中心；

一电源管理模块，用于管理该水质检测装置的电源。

2.如权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，该水质检测装置还包括一定位模块，用于定位该水质检测装置，获取该水质检测装置的一位置信息，并通过该无线通信模块发送该位置信息至该水质监控中心。

3.如权利要求1或2所述的水质检测装置，其特征在于，该数据采集模块包括一用于检测该水体的一pH信息的pH值传感器和/或一用于检测该水体的一温度信息的温度传感器。

4.如权利要求1或2所述的水质检测装置，其特征在于，该无线通信模块为GSM模块。

5.一种如权利要求1-4中任意一项中的水质监控中心，其特征在于，该水质监控中心包括一数据处理模块，该数据处理模块用于接收并处理该无线通信模块发送的该水质信息，并将经处理的该水质信息发送至一移动终端。

6.如权利要求5所述的水质监控中心，其特征在于，该水质信息包括一pH信息、一温度信息，该数据处理模块还用于将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的一pH值，一温度值以及一坐标值；

该数据处理模块用于将该pH值与一表征该水体pH值正常的一第一设定范围进行比较，若该pH值不落在该第一设定范围内，则该数据处理模块发送一报警信号以及该pH值至一移动终端；

还用于将该温度值与一表征该水体温度正常的一第二设定范围进行比较，若该温度值不落在该第二设定范围内，该数据处理模块发送该报警信号以及该温度值至该移动终端。

7.如权利要求6所述的水质监控中心，其特征在于，该移动终端用于发送一第一指令至该水质监控中心，该第一指令用于控制该水质监控中心发送一第二指令至该水质检测装置，该第二指令用于改变该水质检测装置的工作状态和/或发送该水质信息以及位置信息至该水质监控中心。

8.一种水质监控系统，其特征在于该水质监控系统包括有：至少一个如权利要求1-4中任意一项所述的水质检测装置、一权利要求5-7中任意一项所述的水质监控中心以及一权利要求5-7中的移动终端。

9.一种含有如权利要求5所述的水质监控中心的水质监控系统的运行方法，其特征在于，该运行方法包括：

S₁：该数据采集模块采集该水体的该pH信息、该温度信息，该定位模块获取该水质检测装置的位置信息；

S₂：该无线通信模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息发送至该水质监控中心；

S₃：该数据处理模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的该pH值、该温度值以及该坐标值；

S₄：该数据处理模块将该pH值以及该温度值发送至该移动终端；

步骤S₄执行结束之后，再次执行步骤S₁。

10.一种含有如权利要求6所述的水质监控中心的水质监控系统的运行方法，其特征在于，该运行方法包括：

S₁：该数据采集模块采集该水体的该pH信息、该温度信息，该定位模块获取该水质检测装置的位置信息；

S₂：该无线通信模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息发送至该水质监控中心；

S₃：该数据处理模块将该pH信息、该温度信息以及该位置信息转化为相应的该pH值、该温度值以及该坐标值；

S₄：该数据处理模块将该pH值与该第一设定范围进行比较，如果该pH值不落在该第一设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该pH值至该移动终端，否则不发送；

S₅：该数据处理模块将该温度值与该第二设定范围进行比较，如果该温度值不落在该第二设定范围内，则该数据处理模块发送该报警信号以及该温度值至该移动终端，否则不发送；

该步骤S₅结束之后，再次执行步骤S₁。

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