CN104049072A - 蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，包括呈蜂窝状分布的多个信息采集终端，网关，WEB服务器，数据库和监控端，所述信息采集终端将采集的多种水质数据通过ZIGBEE网络发送给网关；所述网关接收并将所述水质数据通过因特网协议发送给所述WEB服务器；所述WEB服务器对每个所述信息采集终端的所述水质数据进行集中处理及分析，得到结果数据，并将所述结果数据保存至所述数据库；所述监控端通过因特网协议与所述WEB服务器通信，实时观测所述WEB服务器中的所述结果数据。本发明采用蜂窝式采集终端、网关、服务器三方相辅相成的系统架构实现，可实现整个系统的运行、数据采集、数据处理、网页界面显示、客户监测等各个环节的简捷性和稳定性。

Description

蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统

技术领域

本发明涉及水环境监测领域，尤其是涉及一种能够全天候、全方位、实时在线监测湖泊中水质参数的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统。

背景技术

湖泊是地表水资源的重要载体，是维系生态系统健康的重要因子，具有调节河川泾流、发展灌溉、提供工业和饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运、改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在支撑经济社会发展和维持生态环境平衡中发挥了重要作用。

随着社会经济的发展以及工业化、城市化进程的加快，人类的活动使湖泊正遭受着严重污染，水生态系统受到不同程度的皮坏，藻类大量繁殖，水体透明度下降，水生植物逐渐消亡，污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华，气温升高时还会散发出腥臭味。

长期以来，国家高度重视重点湖泊水污染治理工作，相继实施了太湖水污染治理零点行动和“太湖水污染控制与水体修复技术及工程示范”等一系列重大治理项目，在遏制湖泊水质恶化、改善局部水域环境等方面，取得了一定成效，在湖泊水质参数监测中，监测机制有常规监测、应急预警监测两种，而采用的监测技术有人工采样和实验室分析、水质自动监测、卫星遥感、水生物监测水质等。

其中，采用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式，这种方式无法对水质参数进行远程实时监测，而且不能很好地反映水环境的连续动态变化。

采用由监控中心和若干监测子站组成的自动监测系统，能实现自动连续监测和数据的远程传输，但需预先铺设电缆和建立多个监测子站，易破坏监测区域的生态环境，并且监测范围有限，系统投资成本高。

采用卫星遥感技术进行监测，其监测精度还有待提高，并且测量时易受地形地貌的限制。

采用水生物监测水质技术，它只能反映水质的变化，而无法找到导致水质变化的有害物质的来源。

由此可以看出，现有的水质监测手段都存在着一些不足，亟需我们设计出一套具有制造成本低、布设方便、使用便捷、可靠性高、自动化程度高的无线水质参数在线监测系统，以提升河湖管理水平，维护河湖健康生命，并保障水资源可持续利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，采用呈蜂窝状分布的信息采集终端与远程服务器数据集中处理的系统架构，以对远程水域的水质参数实现全天候、全方位、实时的在线监测。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，包括呈蜂窝状分布的多个信息采集终端，网关，WEB服务器，数据库和监控端，每个所述信息采集终端包括多种水质参数传感器和ZIGBEE无线模块，所述水质参数传感器均通过所述ZIGBEE无线模块的外围接口与所述ZIGBEE无线模块相连，

所述ZIGBEE无线模块获取多种所述水参数传感器采集的水质数据，并通过ZIGBEE网络将所述水质数据发送给所述网关；

所述网关接收所述ZIGBEE无线模块传输过来的所述水质数据，并将所述水质数据通过因特网协议发送给所述WEB服务器；

所述WEB服务器对每个所述信息采集终端的所述水质数据进行集中处理及分析，得到结果数据，并将所述结果数据保存至所述数据库；

所述监控端通过因特网协议与所述WEB服务器通信，实时观测所述WEB服务器中的所述结果数据。

优选地，每个所述信息采集终端具有一个所述网关。

优选地，所述水质参数传感器和所述ZIGBEE无线模块之间还设置信号输入与调理模块，多个所述水质参数传感器通过所述信号输入与调理模块接入所述ZIGBEE无线模块的外围接口。

优选地，所述ZIGBEE无线模块包括ZIGBEE基带处理器和ZIGBEE射频单元，所述ZIGBEE基带处理器与所述信号输入与调理模块相连，所述ZIGBEE射频单元与所述ZIGBEE基带处理器相连。

优选地，所述WEB服务器具有网页显示界面，所述网页显示界面包括监测界面图形化显示、参数结果显示和预警信息显示界面。

优选地，每个所述信息采集终端的多种所述水质参数传感器呈蜂窝式分布。

优选地，所述水质参数传感器为浊度、氨氮、溶解氧、PH值或水压传感器。

优选地，所述监控端为手机或平板电脑。

当所述WEB服务器分析出水质参数超标时，所述WEB服务器产生报警信息，并根据其内部已设定的监控端的信息，将所述报警信息发送到对应的监控端上。

所述WEB服务器通过短信或GPRS数据的方式将所述报警信息发送到对应的监控端上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的信息采集终端呈蜂窝式分布，同时配以WEB服务器实时进行水质数据的集中处理，可更加有效的体现出整个水体环境的真实情况，并且对远程水域的水参数可实现全天候、全方位、实时的在线监测。

2、本发明整个系统采用蜂窝式采集终端、网关、服务器三方相辅相成的系统架构实现，可实现整个系统的运行、数据采集、数据处理、网页界面显示、客户监测等各个环节的简捷性和稳定性。

3、本发明具有制造成本低、布设方便、使用便捷、可靠性高、自动化程度高等优点。

附图说明

图1是本发明蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统的工作框图示意图；

图2是本发明信息采集终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明所揭示的一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，包括多个信息采集终端，网关，WEB服务器，数据库和监控端，信息采集终端是系统中的主要单元，可通过浊度、氨氮、溶解氧、PH值、等传感器来采集测量水域的水质参数，然后通过ZIGBEE无线传感网络将采集到的水质参数发送出来。多个信息采集终端在整个被监测水域呈蜂窝式分布，可实现对整个水域水质的准确检测。

如图2所示，每个信息采集终端包括多种水质参数传感器，信号输入与调理模块，ZIGBEE基带处理器和ZIGBEE射频单元，水质参数传感器可设置多种，用于采集水质中的各种参数数据，如可设置浊度、氨氮、溶解氧、PH值、水压等传感器，分别对应采集水质的浊度、氨氮、溶解氧、PH值、水压等数据。

多种水质参数传感器在水域中也呈蜂窝式分布，即每个信息采集终端相当于一个蜂窝，而每个信息采集终端内的每种水质参数传感器则作为该蜂窝中的一个采集节点。且每个蜂窝中均具有一个网关。

如图2所示，氨氮传感器、浊度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器均与信号输入与调理模块相连，将采集的氨氮、浊度、溶解氧、PH值水质数据输入给信号输入与调理模块，信号输入与调理模块接入ZIGBEE基带处理器的外围接口，通过ZIGBEE基带处理器的外围接口将这些水质数据送给ZIGBEE基带处理器。其中，ZIGBEE基带处理器的外围接口有模拟、数字、串口等接口。

ZIGBEE基带处理器用于对这些水质数据进行简单的解析和处理，并将处理后的水质数据发送给ZIGBEE射频单元，由ZIGBEE射频单元将水质数据发送给对应自组网的中心节点(图未示)上，再由自组网的中心节点通过ZIGBEE网络将水质数据转发给网关。

信息采集终端还可连接浮球控制单元、水深检测电机控制单元、供电单元、充电单元等其他单元结构，其中浮球控制单元用于保证水参数传感器和供电单元等要浮在水面上；水深检测电机控制单元用于将各种水参数传感器放置到不同深度的水中进行参数测量；供电单元用于信息采集终端的供电能量来源；充电单元用于将供电单元提供的电源充到充电电池上去。这样既保证信息采集终端工作电压的稳定性，也可使信息采集终端在夜晚和阴雨天持续工作。当然信息采集终端不限于连接这些单元，根据实际需要，可附加上其他的单元结构。

网关是整个系统的数据中转单元，负责接收远程的信息采集终端通过ZIGBEE无线传感网络传过来的数据，并将其转换成因特网数据，然后通过因特网将转换后的水质数据发送给远程的WEB服务器进行数据处理与分析。

本发明中的服务器采用WEB服务器方式，负责所有信息采集终端的数据处理、分析、存储、监测数据的界面实时显示。WEB服务器接收并及时对每个信息采集终端的水质数据进行集中处理及分析，得到结果数据，并将该结果数据储存至数据库。

本发明在WEB服务器上还设置网页显示界面，处理得出的结果数据最终以WEB界面的方式实时更新出来。其中，网页显示界面包括监测界面图形化显示、参数结果显示和预警信息显示界面等。

当WEB服务器分析出水质参数超标需要报警时，WEB服务器会产生报警信息，并根据事先在其内部已设定好的监控端的信息(如手机号码)，将报警信息发送到对应的监控端上(如对应责任人的手机上)，即WEB服务器可直接通过短信或GPRS数据的形式，实时将蜂窝现场的相关水参数超标报警信息通知到相应负责人，以便相关人员能及时了解或处理报警内容所涉及到的相关事宜，大大提高了对水质监测和处理的效率。

监控端用于实时快捷的对远程特定水域的水参数进行检测。监控端可为手机、平板电脑等移动设备，工程技术人员或监测人员通过连接上因特网的监控端打开网页浏览器，通过在浏览器页面地址栏输入对应WEB服务器的IP地址，就可以打开WEB服务器的网页显示界面，可直观的实时观测不同水域中的水参数处理结果数据，以及每个蜂窝中的每个采集节点的水质参数和相关运行状态。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，包括呈蜂窝状分布的多个信息采集终端，网关，WEB服务器，数据库和监控端，每个所述信息采集终端包括多种水质参数传感器和ZIGBEE无线模块，所述水质参数传感器均通过所述ZIGBEE无线模块的外围接口与所述ZIGBEE无线模块相连，

所述ZIGBEE无线模块获取多种所述水参数传感器采集的水质数据，并通过ZIGBEE网络将所述水质数据发送给所述网关；

所述网关接收所述ZIGBEE无线模块传输过来的所述水质数据，并将所述水质数据通过因特网协议发送给所述WEB服务器；

所述WEB服务器对每个所述信息采集终端的所述水质数据进行集中处理及分析，得到结果数据，并将所述结果数据保存至所述数据库；

所述监控端通过因特网协议与所述WEB服务器通信，实时观测所述WEB服务器中的所述结果数据。

2.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，每个所述信息采集终端具有一个所述网关。

3.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述水质参数传感器和所述ZIGBEE无线模块之间还设置信号输入与调理模块，多个所述水质参数传感器通过所述信号输入与调理模块接入所述ZIGBEE无线模块的外围接口。

4.根据权利要求3所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述ZIGBEE无线模块包括ZIGBEE基带处理器和ZIGBEE射频单元，所述ZIGBEE基带处理器与所述信号输入与调理模块相连，所述ZIGBEE射频单元与所述ZIGBEE基带处理器相连。

5.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述WEB服务器具有网页显示界面，所述网页显示界面包括监测界面图形化显示、参数结果显示和预警信息显示界面。

6.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，每个所述信息采集终端的多种所述水质参数传感器呈蜂窝式分布。

7.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述水质参数传感器为浊度、氨氮、溶解氧、PH值或水压传感器。

8.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述监控端为手机或平板电脑。

9.根据权利要求1所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，当所述WEB服务器分析出水质参数超标时，所述WEB服务器产生报警信息，并根据其内部已设定的监控端的信息，将所述报警信息发送到对应的监控端上。

10.根据权利要求9所述的蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，其特征在于，所述WEB服务器通过短信或GPRS数据的方式将所述报警信息发送到对应的监控端上。