CN105675836B - 一种地下水质监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下水质监测方法，本方法是借助于水质监测系统完成的，系统中包括远程监控中心、借助通讯网络与远程监控中心实现通信的一组处于不同地理位置的监测终端，所述的监测终端置于在地下构建的监测腔室中，系统中还包括设置在监测终端内、且与监测终端内部CPU连接的由存储器和滤波器组成的节约用电装置，利用滤波器，将出现大的波动的数据保留，传输至服务器端作为有用的数据供后序处理。这样，我们监测终端需要传输至服务器端的数据明显减少，将大大节省用电量。也大量节省了土地资源，又有效地避免了环境影响而保证了检测数据的准确性。

Description

一种地下水质监测方法
技术领域
本发明属于水质监测技术领域，涉及一种用于地下水质监测的方法。
背景技术
地下水是人类赖以生存的饮用水源，随着我国人口的增长、社会经济的发展、人们生活水平的提高，对地下水资源的要求越来越高，用水需求增加，对水质也有更高的要求，然而，目前地下水环境造成了严重污染，地下水水位持续下降、水质恶化，水危机加剧。因此，对地下水环境进行监测能够对地下水环境的治理提供必要的依据。
目前，地下水质监测大都采用在地面上建立监测站的方式，大大小小的监测站的设置占用大量的土地，不仅造成土地资源的浪费，而且容易使监测装置受环境影响造成测量数据的不准确。这里所说的环境影响不容小觑，在边远或空旷地区，风的影响极大，严重影响监测站点的寿命。因此，寻求一种如何能够降低环境影响而使得测量数据准确的地下水质监测系统已势在必行。
如果将监测站点设置于地下，不仅能节省大量的土地资源，也能有效地避免了因环境影响而造成的监测数据的不准确因素，但是，这样将产生新的问题，如供电问题怎么解决，如何寻求一种省电的水质监测方式已然成为我们地下蛇者监测站点所面临的新的阻力。
发明内容
本发明为了解决上述问题，设计了一种地下水质监测方法，该方法有效地解决了将监测终端设置于地下所产生的供电难的技术问题，这样既保证了尽可能延长监测终端的工作时间，节省了电能，也大量节省了土地资源，又有效地避免了环境影响而保证了检测数据的准确性。
本发明采用的技术方案为：一种地下水质监测方法，本方法是借助于水质监测系统完成的，系统中包括远程监控中心、借助通讯网络与远程监控中心实现通信的一组处于不同地理位置的监测终端，所述的监测终端置于在地下构建的监测腔室中，关键在于：系统中还包括设置在监测终端内、且与监测终端内部CPU连接的由存储器和滤波器组成的节约用电装置，基于此系统，本地下水水质监测方法步骤中包括：
A、存储器中存储有该地理位置的标准水质溶解氧测量参数数据，CPU将每一采样周期内水质溶解氧测量参数数据的采样值以表格形式均存储于存储器中，其表格中包含有特征表项，之后CPU将存储器中的水质溶解氧测量参数数据发送至滤波器；
B、滤波器根据自身设置的数据过滤条件函数对水质溶解氧测量参数数据进行过滤以得到滤后数据，并将滤后数据发送至CPU；其中，数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据≥VmaxT，其中Vmax＝1.8mg/L/T，如果符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据作为滤后数据；如果不符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据丢弃，其中，其中Vmax表示采样值与标准水质溶解氧测量参数数据的最大变化速率，T表示采样周期；
C、CPU将滤后数据所对应的特征表项置为1，并将该特征表项对应的水质溶解氧测量参数数据发送至远程监控中心；如果采样周期内没有收到滤后数据，则将特征表项置为0。
优选地，步骤B中的数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据＝2.2mg/L。
所述的水质监测系统还包括由太阳能电池组件、太阳能控制器及蓄电池组成的太阳能供电系统，监测终端与太阳能供电系统连接。
所述的监测腔室的上端面由下至上依次设置有顶板及在顶板上设置的自适应调节台面，顶板与监测腔室的四周立板固定连接，自适应调节台面借助在顶板上设置的转轴形成重力自适应调节结构，自适应调节台面与地面之间的缝隙处设置有防水连接结构，自适应调节台面借助该防水连接结构与地面软连接以形成密闭式监测腔室。
所述的防水连接结构是固定在所述缝隙两侧的自适应调节台面、地面之间的用于缓冲自适应调节台面变形量的弯折结构。
所述的弯折结构的纵切面为正弦波状、U形槽状、V形或倒Ω形状。
所述的弯折结构的纵切面为拉直后的长度等于自适应调节台面的长度L的1/2的正弦波状，该正弦波的振幅≤自适应调节台面的厚度的2倍。
所述的弯折结构外表面涂覆有防水漆，该防水漆按照以下重量份数配比形成：
所述的防水漆按照以下重量份数配比形成：
所述的顶板是具有凹槽的盖板结构，每一块立板为上、下分体式且端面为反阶梯状、阶梯状的啮合结构。
本发明的有益效果在于:1、本发明方法中的滤波器的使用并不是要去除干扰数据，而是为了实现了节约用量的目的。因为我们在实践中发现，监测终端在传输数据的过程中会浪费大量的电能，如果没有大的波动的数据表示水质溶解氧参数没有大的变化，这些传输至远程控制中心的服务器端反而是冗余数据，所以我们巧妙地利用滤波器将出现大的波动的数据保留，传输至服务器端作为有用的数据供后序处理。这样，我们监测终端需要传输至服务器端的数据明显减少，将大大节省用电量。2、a的设置是我们长期实践过程中，经过了大量的实验与探索而结合省电量与监测数据的准确率而确定的，3、本发明所用的系统中的自适应调节台面能够缓解其上的车辆、行人等承重物对监测腔室的顶板的迫害，减小噪音、振动等因素对监测设备的影响，保证了监测数据的准确性；4、增加防水连接结构为监测腔室营造了一个防水、防尘的密封空间，进一步保证了监测终端中各个设备的安全性，增加了设备的使用寿命，而且也进一步保证了监测数据的准确性；5、通过大量的试验，我们准确将弯折结构形状及其性能控制为：弯折结构的纵切面为拉直后的长度等于自适应调节台面的长度L的1/2的正弦波状，该正弦波的振幅≤自适应调节台面的厚度的2倍，基于此控制，既保证自适应调节台面的活动范围，又可保证弯折结构在被弹起之后，储藏在其凹槽中的尘土、垃圾等物品被随之弹出，这样增加了自适应调节台面的寿命，也降低了清洁人员的工作量；6、防水漆的配制无论从选材，还是到各个组分之间的配比关系都是经过长期的试验及摸索得来的，其防水效果显著，另外在其中加入了发光颜料，便于工作人员在黑暗环境快速地找到监测终端的位置；7、顶板设计成具有凹槽的盖板结构可以进一步实现监测腔室内的干燥环境，进一步地，每一块立板设计为上、下分体式且端面为反阶梯状、阶梯状的啮合结构，基于此种设计，如果有水滴从立板外部由上而下滴落，水滴到达啮合结构部分时，啮合部分的独特性设计也会将水滴阻挡，避免水滴渗透至监测腔室内部；如果有水滴从立板内侧由上而下滴落，水滴到达啮合结构部分时，啮合部分的独特性设计也会将水滴导向至立板外部，避免水滴滴落至监测腔室底部。
附图说明
图1是监测终端的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
其中，附图中1是监测腔室，1-1是顶板，1-2是自适应调节台面，1-3是立板，1-4是转轴，2是防水连接结构，3是监测终端。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
先介绍一下本发明所用的水质监测系统，系统中包括远程监控中心、借助通讯网络与远程监控中心实现通信的一组处于不同地理位置的监测终端3，参见附图1，所述的监测终端置于在地下构建的监测腔室1中。所述的监测终端3包括水质采集模块，由电源、微处理器控制模块、数据采集模块和无线传输模块组成的无线传感节点模块、及与远程监控中心通信的传输网络模块，水质采集模块是潜水泵，水质采集模块的输出端与数据采集模块的输入端连接，微处理器控制模块的输入端与数据采集模块连接，输出端与传输网络模块连接。所述的监测腔室3中还设置与微处理器控制模块连接的温度传感器、湿度传感器，微处理器控制模块将温度、湿度信息发送至远程监控中心。温度传感器和湿度传感器实时采集监测腔室内的温度与湿度信息，并传送至远程监控中心，远程监控中心可以设置报警模块进行报警提示。所述的监测腔室3中还设置有与微处理器控制模块连接的北斗定位模块。借助北斗定位模块可以准确定位每个监测站点的位置，便于工作人员进行设备检测与维护。
还有，所述的监测腔室1的上端面由下至上依次设置有顶板1-1及在顶板1-1上设置的自适应调节台面1-2，顶板1-1与监测腔室1的四周立板1-3固定连接，自适应调节台面1-2借助在顶板1-1上设置的转轴1-4形成重力自适应调节结构，自适应调节台面1-2与地面之间的缝隙处设置有防水连接结构2，自适应调节台面1-2借助该防水连接结构2与地面软连接以形成密闭式监测腔室。自适应调节台面1-2可以随其上的承重物适应性调节，实现与地面的接驳更加平缓。
具体实施过程中，监测腔室3可以是立方体结构或圆柱形结构，以圆柱形结构为例，参见附图1，固定在所述缝隙两侧的自适应调节台面1-2、地面之间的防水连接结构2是用于缓冲自适应调节台面变形量的弯折结构。该弯折结构的纵切面为正弦波状，弯折结构拉直后的长度等于自适应调节台面的长度L的1/2，该正弦波的振幅≤自适应调节台面的厚度的2倍。弯折结构可以是由6块片式弯折件组合而成的圆环式连接带。该圆环式连接带为高分子防水卷材材料连接带、或橡胶质材料连接带。
所述的弯折结构外表面涂覆有防水漆，该防水漆按照以下重量份数配比形成，参见表1：
表1
该防水连接结构2与自适应调节台面1-2共同作用构成监测腔室的防尘、防水、防落杂物的第一层保护屏障。而且防水连接结构2可以对自适应调节台面1-2起到缓冲、保护作用，增加了自适应调节台面的使用寿命。
另外，为了进一步增加防水效果，所述的顶板1-1是具有凹槽的盖板结构，每一块立板1-3为上、下分体式且端面为反阶梯状、阶梯状的啮合结构。啮合结构由立板的外侧至内侧呈上升态阶梯状，也就是说立板内侧的缺口位置比外侧要高。如果有水滴从立板外部由上而下滴落，水滴到达啮合结构部分时，啮合部分的独特性设计也会将水滴阻挡，避免水滴渗透至监测腔室内部；如果有水滴从立板内侧由上而下滴落，水滴到达啮合结构部分时，啮合部分的独特性设计也会将水滴导向至立板外部，避免水滴滴落至监测腔室底部。还有，可以将最内侧的台阶设置一个导向角，导向角的大小为30-60°，这样更有利于水滴从立板内侧由上而下滴落至立板外部，避免水滴滴落至监测腔室底部。
利用上述的系统，我们利用如下方式解决用电问题：
1、所述的水质监测系统还包括由太阳能电池组件、太阳能控制器及蓄电池组成的太阳能供电系统，监测终端与太阳能供电系统连接。
2、本地下水水质监测方法步骤中包括：
A、存储器中存储有该地理位置的标准水质溶解氧测量参数数据，CPU将每一采样周期内水质溶解氧测量参数数据的采样值以表格形式均存储于存储器中，其表格中包含有特征表项，之后CPU将存储器中的水质溶解氧测量参数数据发送至滤波器；
B、滤波器根据自身设置的数据过滤条件函数对水质溶解氧测量参数数据进行过滤以得到滤后数据，并将滤后数据发送至CPU；其中，数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据≥VmaxT，其中Vmax＝1.8mg/L/T，如果符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据作为滤后数据；如果不符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据丢弃，其中，其中Vmax表示采样值与标准水质溶解氧测量参数数据的最大变化速率，T表示采样周期；
C、CPU将滤后数据所对应的特征表项置为1，并将该特征表项对应的水质溶解氧测量参数数据发送至远程监控中心；如果采样周期内没有收到滤后数据，则将特征表项置为0。具体操作时最好将步骤B中的数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据＝2.2mg/L。
本发明巧妙地利用滤波器，将出现大的波动的数据保留，传输至服务器端作为有用的数据供后序处理。这样，我们监测终端需要传输至服务器端的数据明显减少，将大大节省用电量。

Claims (10)

1.一种地下水质监测方法，本方法是借助于水质监测系统完成的，系统中包括远程监控中心、借助通讯网络与远程监控中心实现通信的一组处于不同地理位置的监测终端(3)，所述的监测终端置于在地下构建的监测腔室(1)中，其特征在于：系统中还包括设置在监测终端内、且与监测终端内部CPU连接的由存储器和滤波器组成的节约用电装置，基于此系统，本地下水水质监测方法步骤中包括：
A、存储器中存储有该地理位置的标准水质溶解氧测量参数数据，CPU将每一采样周期内水质溶解氧测量参数数据的采样值以表格形式均存储于存储器中，其表格中包含有特征表项，之后CPU将存储器中的水质溶解氧测量参数数据发送至滤波器；
B、滤波器根据自身设置的数据过滤条件函数对水质溶解氧测量参数数据进行过滤以得到滤后数据，并将滤后数据发送至CPU；其中，数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据≥VmaxT，其中Vmax＝1.8mg/L/T，如果符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据作为滤后数据；如果不符合上述数据过滤条件函数，则将该水质溶解氧测量参数数据丢弃，其中，其中Vmax表示采样值与标准水质溶解氧测量参数数据的最大变化速率，T表示采样周期；
C、CPU将滤后数据所对应的特征表项置为1，并将该特征表项对应的水质溶解氧测量参数数据发送至远程监控中心；如果采样周期内没有收到滤后数据，则将特征表项置为0。
2.根据权利要求1所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：步骤B中的数据过滤条件函数为：标准水质溶解氧测量参数数据-水质溶解氧测量参数数据＝2.2mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的水质监测系统还包括由太阳能电池组件、太阳能控制器及蓄电池组成的太阳能供电系统，监测终端与太阳能供电系统连接。
4.根据权利要求1所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的监测腔室(1)的上端面由下至上依次设置有顶板(1-1)及在顶板(1-1)上设置的自适应调节台面(1-2)，顶板(1-1)与监测腔室(1)的四周立板(1-3)固定连接，自适应调节台面(1-2)借助在顶板(1-1)上设置的转轴(1-4)形成重力自适应调节结构，自适应调节台面(1-2)与地面之间的缝隙处设置有防水连接结构(2)，自适应调节台面(1-2)借助该防水连接结构(2)与地面软连接以形成密闭式监测腔室。
5.根据权利要求4所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的防水连接结构(2)是固定在自适应调节台面(1-2)与地面之间的缝隙处的用于缓冲自适应调节台面变形量的弯折结构。
6.根据权利要求5所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的弯折结构的纵切面为正弦波状、U形槽状、V形或倒Ω形状。
7.根据权利要求5所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的弯折结构的纵切面为拉直后的长度等于自适应调节台面的长度L的1/2的正弦波状，该正弦波的振幅≤自适应调节台面的厚度的2倍。
8.根据权利要求5所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的弯折结构外表面涂覆有防水漆，该防水漆按照以下重量份数配比形成：
9.根据权利要求8所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的防水漆按照以下重量份数配比形成：
10.根据权利要求4所述的一种地下水质监测方法，其特征在于：所述的顶板(1-1)是具有凹槽的盖板结构，每一块立板(1-3)为上、下分体式且端面为反阶梯状、阶梯状的啮合结构。
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