CN106560711A - 饮用水水源监测预警系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种饮用水水源监测预警系统，包括设于水源处的壳体、设于壳体内的处理器、无线发射器、存储器和GPS定位仪，还包括计算机和与计算机电连接的无线接收器；壳体上设有上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组均包括溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器。本发明具有检测灵敏度高，准确性好的特点。

Description

饮用水水源监测预警系统及方法
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，尤其是涉及一种检测灵敏度高，准确性好的饮用水水源监测预警系统及方法。
背景技术
通常的水质监测方法只能定点监测，而水源地流域是大面积的，无法进行综合有效的评估监测；
针对全天候监测的传感器，目前的传感器信号分析方法有很大的不足，针对检测得到的海量检测数据，缺乏有效的特征分析方法；
目前的监测方法中，存在传感器综合检测信息的利用度不高的问题。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的监测方法监测范围有限，传感器综合检测信息的利用度不高的不足，提供了一种检测灵敏度高，准确性好的饮用水水源监测预警系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种饮用水水源监测预警系统，包括设于水源处的壳体、设于壳体内的处理器、无线发射器、存储器和GPS定位仪，还包括计算机和与计算机电连接的无线接收器；
壳体上设有上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组均包括溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器；
处理器分别与无线发射器、存储器、GPS定位仪电连接，处理器分别与各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器电连接。
本发明的各个传感器分别设于水源处的上层、中层及底层，可以全面的检测不同深度处的水质参数，从而使检测的信号更加均匀、准确，溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器可以全面测量水源地的水质，处理器控制无线发射器发送检测信号，无线接收器接收检测信号，计算机对检测信号进行处理并做出水质判断。
作为优选，所述壳体上设有3个筒状金属网，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组分别位于3个筒状金属网中。
作为优选，3个金属网内均侧设有毛刷，壳体内设有3个用于带动毛刷沿金属网内周面转动的毛刷电机，3个毛刷电机均与处理器电连接。
作为优选，壳体呈竖筒状，壳体周围设有若干条警示杆。
一种饮用水水源监测预警系统的方法，包括如下步骤：
(5-1)各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器分别检测溶解氧、水温、PH值、氨氮含量、磷酸盐含量和浊度；
(5-2)处理器控制无线发射器发送各个传感器组的检测信号，无线接收器接收检测信号，计算机计算每种传感器的平均检测信号；
(5-3)对每个传感器的平均检测信号均进行如下处理：
对于平均检测信号中的每个时刻t，计算机计算t-T时刻至t时刻的电压幅度均值VU(t)、电压幅度最大值MA(t)和电压幅度最小值MI(t)；
设定
其中，
设定溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器的V(t)分别为Vs1(t)、Vs2(t)、Vs3(t)、Vs4(t)、Vs5(t)和Vs6(t)；
(5-4)利用公式计算综合判断指标Eva(t)；
当Eva(t)≥R1的时候，计算机做出当前时刻水质良好的判断；
当R1＞Eva(t)≥R2，计算机做出当前时刻水质中性的判断；
当Eva(t)＜R2，计算机做出当前时刻水质差的判断。
作为优选，处理器控制无线发射器发射GPS定位仪检测的位置信息，计算机将位置信息与水质判断结果关联。
作为优选，饮用水水源监测预警系统的壳体上设有3个筒状金属网，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组分别位于3个筒状金属网中；3个金属网内均侧设有毛刷，壳体内设有3个用于带动毛刷沿金属网内周面转动的毛刷电机，3个毛刷电机均与处理器电连接；步骤(5-2)还包括如下步骤：
处理器控制毛刷电机带动毛刷刷除金属网内周面的杂物及污垢。
作为优选，R1为4至5；R2为0.9至1.2。
因此，本发明具有如下有益效果：检测灵敏度高，准确性好，监测范围广。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图；
图2是本发明的一种流程图。
图中：处理器2、无线发射器3、存储器4、GPS定位仪5、计算机6、无线接收器7、溶解氧传感器11、温度传感器12、pH值传感器13、氨氮传感器14、磷酸盐传感器15、浊度传感器16、毛刷电机202。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种饮用水水源监测预警系统，包括设于水源处的壳体、设于壳体内的处理器2、无线发射器3、存储器4和GPS定位仪5，还包括计算机6和与计算机电连接的无线接收器7；
壳体上设有上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组均包括溶解氧传感器11、温度传感器12、pH值传感器13、氨氮传感器14、磷酸盐传感器15和浊度传感器16；
处理器分别与无线发射器、存储器、GPS定位仪电连接，处理器分别与各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器电连接。
壳体上设有3个筒状金属网，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组分别位于3个筒状金属网中。
3个金属网内均侧设有毛刷，壳体内设有3个用于带动毛刷沿金属网内周面转动的毛刷电机202，3个毛刷电机均与处理器电连接。壳体周围设有6条警示杆。
如图2所示的一种饮用水水源监测预警系统的方法，包括如下步骤：
步骤100，各个传感器检测水质参数
各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器分别检测溶解氧、水温、pH值、氨氮含量、磷酸盐含量和浊度；处理器控制毛刷电机带动毛刷刷除金属网内周面的杂物及污垢。
步骤200，计算平均检测信号
处理器控制无线发射器发送各个传感器组的检测信号，无线接收器接收检测信号，计算机计算每种传感器的平均检测信号；
步骤300，对每个传感器的平均检测信号均进行如下处理：
对于平均检测信号中的每个时刻t，计算机计算t-T时刻至t时刻的电压幅度均值VU(t)、电压幅度最大值MA(t)和电压幅度最小值MI(t)；
设定
其中，
设定溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器的V(t)分别为Vs1(t)、Vs2(t)、Vs3(t)、Vs4(t)、Vs5(t)和Vs6(t)；
步骤400，水质判断
利用公式计算综合判断指标Eva(t)；
当Eva(t)≥4.27的时候，计算机做出当前时刻水质良好的判断；
当4.27＞Eva(t)≥1.09，计算机做出当前时刻水质中性的判断；
当Eva(t)＜1.09，计算机做出当前时刻水质差的判断。
处理器控制无线发射器发射GPS定位仪检测的位置信息，计算机将位置信息与水质判断结果关联。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种饮用水水源监测预警系统，其特征是，包括设于水源处的壳体、设于壳体内的处理器(2)、无线发射器(3)、存储器(4)和GPS定位仪(5)，还包括计算机(6)和与计算机电连接的无线接收器(7)；
壳体上设有上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组均包括溶解氧传感器(11)、温度传感器(12)、pH值传感器(13)、氨氮传感器(14)、磷酸盐传感器(15)和浊度传感器(16)；
处理器分别与无线发射器、存储器、GPS定位仪电连接，处理器分别与各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的饮用水水源监测预警系统，其特征是，所述壳体上设有3个筒状金属网，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组分别位于3个筒状金属网中。
3.根据权利要求2所述的饮用水水源监测预警系统，其特征是，3个金属网内均侧设有毛刷，壳体内设有3个用于带动毛刷沿金属网内周面转动的毛刷电机(202)，3个毛刷电机均与处理器电连接。
4.根据权利要求1所述的饮用水水源监测预警系统，其特征是，壳体呈竖筒状，壳体周围设有若干条警示杆。
5.一种基于权利要求1所述的饮用水水源监测预警系统的方法，其特征是，包括如下步骤：
(5-1)各个传感器组的溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器分别检测溶解氧、水温、PH值、氨氮含量、磷酸盐含量和浊度；
(5-2)处理器控制无线发射器发送各个传感器组的检测信号，无线接收器接收检测信号，计算机计算每种传感器的平均检测信号；
(5-3)对每个传感器的平均检测信号均进行如下处理：
对于平均检测信号中的每个时刻t，计算机计算t-T时刻至t时刻的电压幅度均值VU(t)、电压幅度最大值MA(t)和电压幅度最小值MI(t)；
设定
V 1 ( t ) = &theta; ( t ) M A ( t ) &GreaterEqual; M I ( t ) 360 - &theta; ( t ) M A ( t ) < M I ( t ) ,
V 2 ( t ) = 1 - 5 ( | V U ( t ) | + | M A ( t ) | + | M I ( t ) | ) min ( V U ( t ) , M A ( t ) , M I ( t ) ) ,
V 3 ( t ) = 0.45 VU 2 ( t ) + MA 2 ( t ) + MI 2 ( t ) ,
V ( t ) = V 1 ( t ) + V 2 2 ( t ) - V 3 2 ( t ) V 1 ( t ) - V 2 2 ( t ) - V 3 2 ( t ) ,
其中，设定溶解氧传感器、温度传感器、pH值传感器、氨氮传感器、磷酸盐传感器和浊度传感器的V(t)分别为Vs1(t)、Vs2(t)、Vs3(t)、Vs4(t)、Vs5(t)和Vs6(t)；
(5-4)利用公式计算综合判断指标Eva(t)；
当Eva(t)≥R1的时候，计算机做出当前时刻水质良好的判断；
当R1＞Eva(t)≥R2，计算机做出当前时刻水质中性的判断；
当Eva(t)＜R2，计算机做出当前时刻水质差的判断。
6.根据权利要求5所述的饮用水水源监测预警系统的方法，其特征是，处理器控制无线发射器发射GPS定位仪检测的位置信息，计算机将位置信息与水质判断结果关联。
7.根据权利要求5所述的饮用水水源监测预警系统的方法，饮用水水源监测预警系统的壳体上设有3个筒状金属网，上层传感器组、中层传感器组和底层传感器组分别位于3个筒状金属网中；3个金属网内均侧设有毛刷，壳体内设有3个用于带动毛刷沿金属网内周面转动的毛刷电机，3个毛刷电机均与处理器电连接；其特征是，步骤(5-2)还包括如下步骤：
处理器控制毛刷电机带动毛刷刷除金属网内周面的杂物及污垢。
8.根据权利要求5或6或7所述的饮用水水源监测预警系统的方法，其特征是，R1为4至5；R2为0.9至1.2。
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