CN107024440A - 一种有毒气体和水质变化预警平台系统 - Google Patents

一种有毒气体和水质变化预警平台系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术，特别涉及一种系统搭建简单、成本较低、预警效果好且大大降低人工监测成本的有毒气体和水质变化预警平台系统，包括服务器(1)、信号发射基站(2)、云服务器(3)、PC端(4)、移动手持终端(5)、新型有毒气体检测与报警装置(6)和新型智能水质检测装置(7)；所述PC端(4)和移动手持终端(5)与服务器(1)连接，所述服务器(1)还与信号发射基站(2)和云服务器(3)连接，所述新型有毒气体检测与报警装置(6)和新型智能水质检测装置(7)分别与信号发射基站(2)连接。

Description

一种有毒气体和水质变化预警平台系统
技术领域
本发明涉及物联网技术，特别涉及一种有毒气体和水质变化预警平台系统。
背景技术
随着城市人口密度的增大以及城市规划发展的现代化发展，对于城市内河流、湖泊的水质监控以及工厂区、港口仓库的空气质量的监控变得尤为重要。
目前现有技术的工厂、仓库或大楼的安全监测通常是采用人工、半自动化和全自动化三种：人工监测往往是采用安全巡防员配备对讲机采用定时定点的进行巡逻的方式对指定的地点和路线进行安全巡防，半自动化往往是采用摄像头流媒体类的图像采集系统或气体、火灾监测系统进行物联网的集成并结合安全巡防员的巡逻以及工人的安全培训进行管理，而全自动化安全监测以无人化工厂最为普遍，是采用物联网的集成：其中光敏、热敏、压力、广谱等传感器和控制器的数量和种类都较多。
而上述三种安全监测的模式都各有利弊，人工方式存在监测不全面的情况、半自动化存在在一个场地中可能存在多个物联网集成系统参杂其中，导致集成度不高和设备资源浪费；全自动化存在的是系统集成成本和维护成本都较高且存在安全隐患。
同时在我国环境监测系统的水样采集、保存及待测污物的提取、分离、浓缩、定量测量等监测分析都亟待提高与加强，这对环保是十分重要的；另一方面，随着生活水平的快速提高，生命的健康越来越受到重视，因此水的质量要求也越来越高。目前国家在环境保护方面，特别是对水质的要求，已经出台比较系统的规范化的要求。
目前，国内外水质检测技术基本能够实现对水中多种元素的检测，通常用的方法有：滴定法、离子选择电极法、离子色谱法和光谱分析法。滴定法和离子选择电极法已得到广泛的应用，其优点是设备简单、操作方便，但是，测定的结果大多依靠人工的经验来判别，存在测试时间长、精度低，不便于室外操作等缺陷；离子色谱法常用的检测手段有电导检测器、紫外检测器和安培检测器，这些检测方法虽能满足一些监测的要求，但定性、定量手段单一，灵敏度较低。现如今，国外水质检测技术基本能够实现对水中多种元素的检测，比如澳大利亚的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)能够在很短的时间内测出水中所含的几十种元素，但是其体积大，价格十分昂贵(高达100多万)，且不能测定对人体危害较大的氰化物，所以不能够推广使用。国产的COD速测仪进行水质监测时用时长，易堵塞、故障率高、不能连续监测污水水质；EW-2100型干法污水COD在线监测系统响应时间快、能连续稳定运行，但体积大，价格高，不能达到较好的推广使用。另外，现有的水质检测仪大多仅能对处于静止状态的测量水样进行水质检测，因而功能单一，且检测精度较低。
综上，现有的水质检测装置都不同程度地存在体积大、价格高、检测精度较低等缺陷和不足。因而，现如今缺少一种结构简单、设计合理、使用操作简便且检测速度快、检测精度高的便携式光谱水质检测装置，能有效解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。
针对这一问题，目前中国专利CN201320835548.9公开了一种便携式光谱水质检测装置，包括由立方体箱体和箱盖组成的便携式机箱，立方体箱体内部左侧放置有立方形壳体且其右侧固定安装有一个水槽，水槽后侧壁上开有进水口和排水口，立方体箱体的后侧壁右侧安装有进水口接头和排水口接头，进水口接头通过进水管与被测试水样的收集池相接，进水管上安装有蠕动泵；水槽右侧安装有光电倍增管；立方形壳体内安装有水质检测仪，水质检测仪包括数据处理器、光源、平面光栅单色仪、聚光透镜、步进电机和与光电倍增管相接的信号放大器。上述设计虽结构简单、设计合理、价格低且便于携带、使用操作简便、使用效果好，能解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。
但目前现有技术的水质检测装置存在很大问题是除了工业污水源处为了加强监管会建立智能物联网水质监测系统，由于水质检测系统的建立成本较高，所以其他的城市内河流和人工湖往往需要监测人员到水质现场进行检测，这样使得导致污染已经产生后监测人员才到现场进行检测，不能做到提前的预防和及时的预警，这是现有技术中水质检测的很大问题。
综上所述可以看出，目前现有技术中城市的水质监测和空气质量监测要从源头抓起、防范未然，但就目前而言该技术仍有待提高。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种系统搭建简单、成本较低、预警效果好且大大降低人工监测成本的有毒气体和水质变化预警平台系统。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是：一种有毒气体和水质变化预警平台系统，包括服务器、信号发射基站、云服务器、PC端、移动手持终端、新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置；所述PC端和移动手持终端与服务器连接，所述服务器还与信号发射基站和云服务器连接，所述新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置分别与信号发射基站连接；
所述新型有毒气体检测与报警装置，包括装置本体、处理器模块、接口模块、有毒气体检测模块、报警模块和电源模块，所述处理器模块、接口模块、有毒气体检测模块、报警模块和电源模块位于装置本体中、电源模块与处理器模块连接，所述接口模块、有毒气体检测模块和报警模块均分别与处理器模块连接，还包括有毒气体检测模块二、光敏开关、指纹识别模块和对讲模块，所述有毒气体检测模块二、光敏开关和处理器模块依次连接，所述指纹识别模块和对讲模块也分别与处理器模块连接；
所述新型智能水质检测装置，包括空心金属壳体、空心金属探头、金属防撞网、传感器模块、处理器模块二、GPS模块、G通信模块和电源模块；所述空心金属探头一端开口且与金属防撞网连接，所述传感器模块安装在空心金属探头中，所述空心金属探头与空心金属壳体通过密封垫圈螺接，所述处理器模块二、GPS模块、G通信模块和电源模块二位于空心金属壳体中，所述GPS模块、G通信模块和电源模块二均与处理器模块二连接，所述传感器模块也穿过空心金属探头的金属壁与处理器模块二连接，所述所述传感器模块包括pH计、电导率测定仪、分光光度计和温度传感器。
作为优选，所述接口模块包括闪存接口模块、RS串口模块、RS串口模块和RS串口模块。
作为优选，还包括G通讯模块二，所述G通讯模块二与电源模块连接。
作为优选，所述装置本体上设有用于固定的卡槽。
作为优选，所述装置本体由透明亚克力树脂制成。
作为优选，还包括LED照明模块，所述LED照明模块设在装置本体内且与光敏开关连接。
作为优选，所述金属防撞网为半球形且与空心金属探头为一体成型结构。
作为优选，所述空心金属壳体、空心金属探头和金属防撞网上均涂设有防锈涂层。
作为优选，还包括LED照明模块二，所述LED照明模块二安装在空心金属探头中且也与处理器模块二连接。
作为优选，还包括用于加装在空心金属壳体的固定件，所述固定件包括固定部和连接部，所述连接部与空心金属壳体卡接。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：本发明的有毒气体和水质变化预警平台系统通过新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置的4G模块与信号发射基站进行通讯，从而使得城市内的指定地点的水质和有毒气体污染物的数据可以及时的发送到服务器上供PC端和移动手持端进行查阅和调取，同时云服务器可以对服务器上的数据进行备份，以供未来追责时可以查阅到原始数据，再者整个系统的架构中新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置在安装时极其简单，使用也非常方便，并且完全可以实时检测预警，对于整个区级、市级甚至省级的安全监测都可以很快很方便的搭建起来。
附图说明
图1为本发明的有毒气体和水质变化预警平台系统的系统结构图。
图2为本发明的新型有毒气体检测与报警装置的前方视角结构图。
图3为本发明的新型有毒气体检测与报警装置的后方视角结构图。
图4为本发明的新型有毒气体检测与报警装置的框图。
图5为本发明的新型智能水质检测装置的结构示意图
图6为本发明的新型智能水质检测装置的框图。
图7为本发明的新型智能水质检测装置与固定件的装配示意图。
附图说明：1、服务器，2、信号发射基站，3、云服务器，4、PC端，5、移动手持终端，6、新型有毒气体检测与报警装置，7、新型智能水质检测装置，61、装置本体，62、处理器模块，63、接口模块，631、闪存接口模块，632、RS485串口模块，633、RS422串口模块，634、RS232串口模块，64、有毒气体检测模块，65、报警模块，66、电源模块，67、有毒气体检测模块二，68、光敏开关，69、指纹识别模块，610、对讲模块，611、4G通讯模块二，612、卡槽，613、LED照明模块，71、空心金属壳体，72、空心金属探头，73、金属防撞网、74、传感器模块，741、pH计，742、电导率测定仪，743、分光光度计，744、温度传感器，75、处理器模块二，76、GPS模块，77、4G通信模块，78、电源模块二，79、LED照明模块二，710、固定件，7101、固定部，7102、连接部。
具体实施方式
结合图所示，一种有毒气体和水质变化预警平台系统，包括服务器1、信号发射基站2、云服务器3、PC端4、移动手持终端5、新型有毒气体检测与报警装置6和新型智能水质检测装置7；所述PC端4和移动手持终端5与服务器1连接，所述服务器1还与信号发射基站2和云服务器3连接，所述新型有毒气体检测与报警装置6和新型智能水质检测装置7分别与信号发射基站2连接；
所述新型有毒气体检测与报警装置6，包括装置本体61、处理器模块62、接口模块63、有毒气体检测模块64、报警模块65和电源模块66，所述处理器模块62、接口模块63、有毒气体检测模块64、报警模块65和电源模块66位于装置本体61中、电源模块66与处理器模块62连接，所述接口模块63、有毒气体检测模块64和报警模块65均分别与处理器模块62连接，还包括有毒气体检测模块二67、光敏开关68、指纹识别模块69和对讲模块610，所述有毒气体检测模块二67、光敏开关68和处理器模块62依次连接，所述指纹识别模块69和对讲模块610也分别与处理器模块62连接；
所述新型智能水质检测装置7，包括空心金属壳体71、空心金属探头72、金属防撞网73、传感器模块74、处理器模块二75、GPS模块76、4G通信模块77和电源模块78；所述空心金属探头72一端开口且与金属防撞网73连接，所述传感器模块74安装在空心金属探头72中，所述空心金属探头72与空心金属壳体71通过密封垫圈螺接，所述处理器模块二75、GPS模块76、4G通信模块77和电源模块二78位于空心金属壳体71中，所述GPS模块76、4G通信模块77和电源模块二78均与处理器模块二75连接，所述传感器模块74也穿过空心金属探头72的金属壁与处理器模块二75连接，所述所述传感器模块74包括pH计741、电导率测定仪742、分光光度计743和温度传感器744。
所述接口模块63包括闪存接口模块631、RS485串口模块632、RS422串口模块633和RS232串口模块634。
还包括4G通讯模块二611，所述4G通讯模块二611与电源模块66连接。
所述装置本体61上设有用于固定的卡槽612。
所述装置本体61由透明亚克力树脂制成。
还包括LED照明模块613，所述LED照明模块613设在装置本体61内且与光敏开关68连接。
所述金属防撞网73为半球形且与空心金属探头72为一体成型结构。
所述空心金属壳体71、空心金属探头72和金属防撞网73上均涂设有防锈涂层。
还包括LED照明模块二79，所述LED照明模块二79安装在空心金属探头72中且也与处理器模块二75连接。
还包括用于加装在空心金属壳体71的固定件710，所述固定件710包括固定部7101和连接部7102，所述连接部7102与空心金属壳体71卡接。
在具体实施时，整个新型有毒气体检测与报警装置在实施时，先在墙体上直接安装自攻螺丝或挂扣，再将装置本体1上通过卡槽12挂在墙壁上，若该工厂或车间内本身具有物联网系统集成的架构，则可以通过在原有的物联网系统中进行走线或接口引出，直接通过接口模块中的RS485串口模块、RS422串口模块和RS232串口模块与原先的物联网系统上的数据传输连接，从而实现在原先的物联网系统上进行功能嫁接，若原先的工厂或车间中并无现有的物联网系统，则仍可以通过接口模块中的RS485串口模块、RS422串口模块和RS232串口模块与外部走线进行连接，也可以通过接口模块中的闪存接口模块上直接插上闪存，从而实现将新型有毒气体检测与报警装置中的测量数据进行保存备份。
再者，该装置本体中集成有两个有毒气体检测模块：有毒气体检测模块和有毒气体检测模块二，这两个有毒气体检测模块的测量灵敏度不同，有毒气体检测模块二的灵敏度高于有毒气体检测模块的灵敏度，且将有毒气体检测模块二与光敏开关串联，从而当工厂或车间内的环境处于黑暗中时，为进一步保证其气体监测的稳定性和保障性，使得两个有毒气体检测模块可以同时对空气质量进行监控。
再者，为了便于安全巡防员的巡防，本发明的装置本体1采用的透明亚克力树脂制成，并在其内设置有LED照明模块可以使得安全巡防员在巡逻时不再需要手电筒类照明设备，且照明模块还可以为了节能进一步设置成声控模式，同时利用指纹识别模块和对讲模块从而实现巡逻时即便没有对讲机也可以实时对讲通话进而报告情况。
整个新型智能水质检测装置在实施时，先将包括pH计、电导率测定仪、分光光度计43和温度传感器的传感器模块安装在空心金属探头，空心探头的一端打孔将传感器的电线穿过该孔再通过防水胶填充从而保持密封，再将金属防撞网安装在空心金属探头上，一般为了保证牢固性通常会直接采用焊接的方式形成一体成型结构，再将传感器模块与处理器模块进行连接，并将处理器模块、GPS模块、4G通信模块和电源模块放入空心金属壳体中，空心探头再穿过密封垫圈后与空心金属壳体通过螺接的方式保持密封连接，由于整个空心金属壳体、空心金属探头和金属防撞网都是金属制成且表面设有防锈涂层，可以直接将新型智能水质检测装置直接扔在水底即可，若遇到了水流情况复杂或要求新型智能水质检测装置的测量位置固定时，则可以通过固定件的连接部穿过空心金属壳体从而使得相互之间卡接，再将固定部穿过其他固定件(例如杆子)并插入河底，从而实现不同水深的水质监测。
同时整个设计在使用时可以通过4G通信模块定时发送传感器模块接受到并经过处理器模块分析后的数据及其水质结果，同时通过内部的编程设计还可以通过4G通信模块发送该新型智能水质检测装置的电量和模块是否有损坏的情况。
同时采用的传感器模块包括pH计、电导率测定仪、分光光度计和温度传感器，可以对待测水质的pH、电导率、光谱值以及水温进行检测，从而实现对待测水质的全面监测，并且当某一参数出现大幅不正常波动时，就可以通过处理器模块进行报警，再通过4G通信模块将报警信息发出，从而实现污染发现及时和防范于未然的效果。
并且还可以通过编辑指定的命令与新型智能水质检测装置进行通讯，从而使之发送GPS定位信息并打开LED照明模块便于新型智能水质检测装置打捞回收，防止长时间的使用后电源模块的出现泄漏污染水源。
而有毒气体和水质变化预警平台系统通过新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置的4G模块与信号发射基站进行通讯，从而使得城市内的指定地点的水质和有毒气体污染物的数据可以及时的发送到服务器上供PC端和移动手持端进行查阅和调取，同时云服务器可以对服务器上的数据进行备份，以供未来追责时可以查阅到原始数据，再者整个系统的架构中新型有毒气体检测与报警装置和新型智能水质检测装置在安装时极其简单，使用也非常方便，并且完全可以实时检测预警，对于整个区级、市级甚至省级的安全监测都可以很快很方便的搭建起来。
同时整个有毒气体和水质变化预警平台系统
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：包括服务器(1)、信号发射基站(2)、云服务器(3)、PC端(4)、移动手持终端(5)、新型有毒气体检测与报警装置(6)和新型智能水质检测装置(7)；所述PC端(4)和移动手持终端(5)与服务器(1)连接，所述服务器(1)还与信号发射基站(2)和云服务器(3)连接，所述新型有毒气体检测与报警装置(6)和新型智能水质检测装置(7)分别与信号发射基站(2)连接；
所述新型有毒气体检测与报警装置(6)，包括装置本体(61)、处理器模块(62)、接口模块(63)、有毒气体检测模块(64)、报警模块(65)和电源模块(66)，所述处理器模块(62)、接口模块(63)、有毒气体检测模块(64)、报警模块(65)和电源模块(66)位于装置本体(61)中、电源模块(66)与处理器模块(62)连接，所述接口模块(63)、有毒气体检测模块(64)和报警模块(65)均分别与处理器模块(62)连接，还包括有毒气体检测模块二(67)、光敏开关(68)、指纹识别模块(69)和对讲模块(610)，所述有毒气体检测模块二(67)、光敏开关(68)和处理器模块(62)依次连接，所述指纹识别模块(69)和对讲模块(610)也分别与处理器模块(62)连接；
所述新型智能水质检测装置(7)，包括空心金属壳体(71)、空心金属探头(72)、金属防撞网(73)、传感器模块(74)、处理器模块二(75)、GPS模块(76)、4G通信模块(77)和电源模块(78)；所述空心金属探头(72)一端开口且与金属防撞网(73)连接，所述传感器模块(74)安装在空心金属探头(72)中，所述空心金属探头(72)与空心金属壳体(71)通过密封垫圈螺接，所述处理器模块二(75)、GPS模块(76)、4G通信模块(77)和电源模块二(78)位于空心金属壳体(71)中，所述GPS模块(76)、4G通信模块(77)和电源模块二(78)均与处理器模块二(75)连接，所述传感器模块(74)也穿过空心金属探头(72)的金属壁与处理器模块二(75)连接，所述所述传感器模块(74)包括pH计(741)、电导率测定仪(742)、分光光度计(743)和温度传感器(744)。
2.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：所述接口模块(63)包括闪存接口模块(631)、RS485串口模块(632)、RS422串口模块(633)和RS232串口模块(634)。
3.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：还包括4G通讯模块二(611)，所述4G通讯模块二(611)与电源模块(66)连接。
4.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：所述装置本体(61)上设有用于固定的卡槽(612)。
5.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：所述装置本体(61)由透明亚克力树脂制成。
6.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：还包括LED照明模块(613)，所述LED照明模块(613)设在装置本体(61)内且与光敏开关(68)连接。
7.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：所述金属防撞网(73)为半球形且与空心金属探头(72)为一体成型结构。
8.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：所述空心金属壳体(71)、空心金属探头(72)和金属防撞网(73)上均涂设有防锈涂层。
9.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：还包括LED照明模块二(79)，所述LED照明模块二(79)安装在空心金属探头(72)中且也与处理器模块二(75)连接。
10.根据权利要求1所述的有毒气体和水质变化预警平台系统，其特征在于：还包括用于加装在空心金属壳体(71)的固定件(710)，所述固定件(710)包括固定部(7101)和连接部(7102)，所述连接部(7102)与空心金属壳体(71)卡接。
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