CN106871956A - 基于物联网的水质在线监测系统及方法 - Google Patents

基于物联网的水质在线监测系统及方法 Download PDF

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李军
魏文国
江涛
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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的水质在线监测系统及方法，其特征在于，它包括传感结点、物联网水质数据云平台、后台服务器、移动监测终端；传感结点用于现场数据采集，对监测点的水质污染参数进行获取并实时显示，自动判断是否需要进行声光报警；后台服务器通过芯片内部集成的AD模数转换电路采集传感结点的水质传感器数据，使用I/O口采集温度传感器数据，使用SPI串行外设接口与SD卡进行通信，通过USART串口驱动3G通信模块的无线数据终端，使用普通I/O口模拟通信时序驱动液晶屏并且连接键盘，便于系统的调试；移动监测终端通过互联网连接物联网水质数据云平台，远程监控水质。本发明结构简单，使用维护成本低，相比于同类型的产品，性能更加优越。

Description

基于物联网的水质在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，更具体是涉及一种基于物联网的水质在线监测系统及方法。
背景技术
水资源是我们人类最重要的生活必备资源之一，是咱们人类赖以存活和繁衍的必备生存条件，我国着力走经济可持续发展道路，而让水资源可持续利用是其中重要的方法之一。最近几年来全国许多城市地下水受到很大程度的点状和面状污染，且这种水体大量污染的情况有日益恶化的趋势。日趋严重的水污染不光会给群众百姓的生活带来影响同时对于企业工业的影响也是巨大的。水污染不仅减水体的使用功能大大减少，而且还进一步加深了水资源短缺的严重性，这对我国近年来正在大力实施的可持续发展战略带来了极大的不利影响，并且民众的饮水安全得到了巨大威胁，群众的生活安全得不到保障。近年来水资源污染日益严重，水资源监测是水污染应对和预防工作中最为基础的工作，由于水资源的需求急速增长，大量的未经过处理的工业废水和生活废水直接排入河流中使得水体情况严重污染，水资源的检测和保护得到越来越多群众和公众的关注，但是现在市面上的水质信息发布系统存在数据更新不及时，监测不到位等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种结构简单，使用简单方便，维护的人力成本小的基于物联网的水质在线监测系统及监测方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种基于物联网的水质在线监测系统及方法，其特征在于，它包括传感结点、物联网水质数据云平台、后台服务器、移动监测终端；
传感结点用于现场数据采集，对监测点的水质污染参数进行获取并实时显示，自动判断是否需要进行声光报警；传感结点采用嵌入式多线程编程技术编写了在传感结点上数据收发程序，通过无线传感器网络采集和发送数据，将数据发送到物联网水质数据云平台和后台服务器，通过互联网实现远程监控；传感结点设置有包括水质传感器、温度传感器的多个传感器，后台服务器采用ARM Cortex-Mx内核的32位微处理器STMF103ZET6为主控芯片，通过芯片内部集成的AD模数转换电路采集传感结点的水质传感器数据，使用I/O口采集温度传感器数据，使用SPI串行外设接口与SD卡进行通信，通过USART串口驱动3G通信模块的无线数据终端，使用普通I/O口模拟通信时序驱动液晶屏并且连接键盘，便于系统的调试；
移动监测终端通过互联网连接物联网水质数据云平台，远程监控水质。
作为上述方案的进一步说明，所述传感结点还设置有包括检测水溶解度、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、氰化物、总磷、总氮、铜、锌、硒、砷、汞、氟化物、镉、六价铬、铅、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂这些水质元素的传感器，后台服务器的系统将所述传感器获取的数据以变化曲线图在显示器上进行显示，形成水质趋势分析界面，并且设置一条警戒线，当某一时段曲线超过红色警戒线则代表此段时间内这一水质元素超标。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用基于物联网技术的自动水污染监测系统，具有数据采集、数据分析、实时监控(本地以及远程监控)、临界语音报警等功能，实现了对水源污染的实时采集，通过水质模型并计算出污染指数。通过无线传感网络，实现将现场的数据实时传送给监测中心，从而完成对现场的远程监测，实时报警，及时应急处理，系统具有软硬件结合，基于传感网络工作，组网灵活，具有较好的时效性和较高的实用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1、传感结点 2、物联网水质数据云平台 3、后台服务器 4、移动监测终端 5、pH值传感器 6、温度传感器 7、溶氧量传感器 8、主控芯片 9、液晶屏 10、键盘。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。
如图1-图2所示，本发明是一种基于物联网的水质在线监测系统及方法，它包括传感结点1、物联网水质数据云平台2、后台服务器3、移动监测终端4；传感结点用于现场数据采集，对监测点的水质污染参数进行获取并实时显示，自动判断是否需要进行声光报警；传感结点采用嵌入式多线程编程技术编写了在传感结点上数据收发程序，通过无线传感器网络采集和发送数据，将数据发送到物联网水质数据云平台和后台服务器，通过互联网实现远程监控；无线传感器网络是由部署在监测区域内的水质检测传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，发送数据到后台服务器，通过互联网实现远程监控。
水质检测传感器节点包括pH值传感器5、温度传感器6、溶氧量传感器7，后台服务器采用ARM Cortex-Mx内核的32位微处理器STMF103ZET6为主控芯片8，通过芯片内部集成的AD模数转换电路采集传感结点的水质传感器数据，使用I/O口采集温度传感器数据，使用SPI串行外设接口与SD卡进行通信，通过USART串口驱动3G通信模块的无线数据终端，使用普通I/O口模拟通信时序驱动液晶屏9并且连接键盘10，便于系统的调试；移动监测终端通过互联网连接物联网水质数据云平台，远程监控水质。
作为上述方案的进一步说明，所述水质检测传感器节点还包括检测高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、氰化物、总磷、总氮、铜、锌、硒、砷、汞、氟化物、镉、六价铬、铅、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂这些水质元素的传感器，后台服务器的系统将所述传感器获取的数据以变化曲线图在显示器上进行显示，形成水质趋势分析界面，并且设置一条警戒线，当某一时段曲线超过红色警戒线则代表此段时间内这一水质元素超标。
本发明与现有技术相比，采用基于物联网技术的自动水污染监测系统，具有数据采集、数据分析、实时监控(本地以及远程监控)、临界语音报警等功能，实现了对水源污染的实时采集，通过水质模型并计算出污染指数。通过无线传感网络，实现将现场的数据实时传送给监测中心，从而完成对现场的远程监测，实时报警，及时应急处理，系统具有软硬件结合，基于传感网络工作，组网灵活，具有较好的时效性和较高的实用价值。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于物联网的水质在线监测系统及方法，其特征在于，它包括传感结点、物联网水质数据云平台、后台服务器、移动监测终端；
传感结点用于现场数据采集，对监测点的水质污染参数进行获取并实时显示，自动判断是否需要进行声光报警；传感结点采用嵌入式多线程编程技术编写了在传感结点上数据收发程序，通过无线传感器网络采集和发送数据，将数据发送到物联网水质数据云平台和后台服务器，通过互联网实现远程监控；传感结点设置有包括水质传感器、温度传感器的多个传感器，后台服务器采用ARM Cortex-Mx内核的32位微处理器STMF103ZET6为主控芯片，通过芯片内部集成的AD模数转换电路采集传感结点的水质传感器数据，使用I/O口采集温度传感器数据，使用SPI串行外设接口与SD卡进行通信，通过USART串口驱动3G通信模块的无线数据终端，使用普通I/O口模拟通信时序驱动液晶屏并且连接键盘，便于系统的调试；
移动监测终端通过互联网连接物联网水质数据云平台，远程监控水质。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的水质在线监测系统及方法，其特征在于，所述传感结点还设置有包括检测水溶解度、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、氰化物、总磷、总氮、铜、锌、硒、砷、汞、氟化物、镉、六价铬、铅、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂这些水质元素的传感器，后台服务器的系统将所述传感器获取的数据以变化曲线图在显示器上进行显示，形成水质趋势分析界面，并且设置一条警戒线，当某一时段曲线超过红色警戒线则代表此段时间内这一水质元素超标。
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