CN107071716A - 基于td－lte专网的水环境监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于TD‑LTE专网的水环境监测系统及方法。本发明环境监测卫星连接TD‑LTE基站、卫星终端，TD‑LTE基站分别连接TD‑LTE终端、水环境监测终端；所述水环境监测终端的水环境参数检测模块通过信号调理模块连接控制模块，控制模块连接TD‑LTE通信模块，TD‑LTE通信模块通过TD‑LTE基站连接水环境监控中心的TD‑LTE终端。本发明克服了定位精度不够高，传输信息量受北斗短信息协议影响，导致传输的信息量非常有限。本发明形成一个以TD‑LTE基站为中心、覆盖一定范围的宽带无线网络，并能与各类通信手段有机衔接，具备高宽带、低时延、高稳定、高速率等移动通信技术优点，同时具有快速、机动、良好的抗毁抗扰性、网络互通性及安全保密性。

Description

基于TD-LTE专网的水环境监测系统及方法

技术领域

本发明涉及水环境监测领域，尤其涉及基于TD-LTE专网的水环境监测系统及方法。

背景技术

随着经济的发展，水环境实时监测系统和对污染排放源的水质连续监测日益受到重视。

在本发明之前，被监测水域的相关信息大多采用ZigBee、WIFI、GPRS或北斗等技术进行传输。这些技术方式是现有的水文、水质监测系统主要的信息传输方式，传输速度非常慢、数据量传输也非常有限，极大地限制了系统功能的提升，无法满足现阶段对水环境监测的需求。

采用ZigBee或WIFI等无线通信技术向监测中心传输数据，其组网传输距离通常较近，传输速度和数据量受网络节点数量影响非常大。有的水环境自动化监测系统通过公网GPRS网络进行数据传输，布置比较麻烦、不够灵活，实时性差，还会持续产生非常大的维护费用。也有一些基于北斗卫星的水环境自动化监测系统，受目前北斗组网建设情况限制，定位精度不够高，传输信息量受北斗短信息协议影响，导致传输的信息量非常有限，也无法满足水环境监测要求。

而由于各地水环境自动化监测发展不均衡，水环境自动化监测系统多散乱地分布在各个角落，相互之间是独立、分隔的，导致信息资源分布不均，共享程度低，系统连通性差，“信息孤岛”现象严重，重复投资现象多，数据服务能力不足。

此外，针对一些突发性的水环境污染事件，需要立即展开应急监测工作，确定污染程度，为采取事件处置措施提供科学的依据。根据以往处置应对突发性水环境污染事故的经验，应形成一套以水质监测为基础、水文和河道观测等为辅助的较为成熟的应急监测组织实施体系。但目前已有的水环境监测系统与我国水环境应急监测工作的需求存在一定的差异，往往注重检测功能，而忽视了应急监测工作的本质要求和监测数据的传输使用，不利于快速、科学地开展应急监测工作。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制基于TD-LTE专网的水环境监测系统及方法。

本发明的技术方案是：

基于TD-LTE专网的水环境监测系统，其主要技术特征在于环境监测卫星连接TD-LTE基站、卫星终端，TD-LTE基站分别连接TD-LTE终端、水环境监测终端；所述水环境监测终端的水环境参数检测模块通过信号调理模块连接控制模块，控制模块连接TD-LTE通信模块，TD-LTE通信模块通过TD-LTE基站连接水环境监控中心的TD-LTE终端。

所述水环境监测终端中，控制模块连接北斗/GPS天线，网络摄像头连接TD-LTE通信模块。

本发明的另一技术方案是：

基于TD-LTE专网的水环境监测方法，其主要技术特征在于步骤如下：

(1)水环境监测终端中的水环境参数检测模块中的传感器放置到待测水域中；

(2)传感器将采集到的信息输送到信号调理模块；

(3)信号调理模块将传感器输出的模拟信号的滤波、放大、滤波输送到控制模块；

(4)控制模块将信号除噪、水环境信息的属性标定，输送到TD-LTE通信模块；

(5)TD-LTE通信模块将控制模块处理后的水环境信息和水环境监测终端的坐标、时间信息以TD-LTE的模式发送至TD-LTE基站。

所步骤(2)采集到的信号包括深度、温度、pH值、溶解氧、电导率、氧化还原电位、浊度信号。

所步骤(4)中，通过北斗/GPS天线和控制模块的定位授时电路获取水环境监测终端所在的地理位置及时间信息。

本发明的优点和效果在于引入TD-LTE无线宽带通信系统快速组建水环境监测专网，形成一个以TD-LTE基站为中心、覆盖一定范围(≥10公里)的宽带无线网络，并能与各类通信手段(有线网、卫星、3G、WIFI等)有机衔接，具备高宽带、低时延、高稳定、高速率等移动通信技术优点，同时具有快速、机动、良好的抗毁抗扰性、网络互通性及安全保密性。在处置突发水环境污染事件时，还能够实时传输图像、视频、语音和数据，实现前方与后方指挥中心之间各类信息双向传输不间断。结合智能移动终端，还可以实现与水环境监控中心或其他智能移动终端发起电视电话会议，特别适用于处理应急水环境监测任务。

用于监测各种水环境参数的若干个固定式或移动式水环境监测终端，通过适宜的配置和部署方案放置于待测水域，可以准确、实时地采集被监测水域的水环境参数信息，监测终端配置方案灵活、多样，确保被监测水域水环境参数的准确性和实时性，再结合视频监控方式来监视水环境实时状况，解决了现有大部分水环境自动化监测系统“信息采集不够完善，智能感知有待提高”的问题。

针对现有的水文、水质监测站，通过增加配置TD-LTE通信终端，可以很方便地将现有水文、水质监测站所采集数据传输至统一的水环境监控中心，解决了现有大部分水环境自动化监测系统“系统建设不够集约，监测资源有待整合”的问题。

水环境数据中心通过数据存储、多源数据融合、数据分析、数据挖掘等工作，可以对区域水环境的当前状态进行分析，对未来水环境的变化进行预测，判断是否发生异常水环境事件并及时预警，解决了现有大部分水环境自动化监测系统“数据服务能力不足”的问题。

本发明提供了一种基于TD-LTE专网的适用于流域或区域的水环境监测方法：通过部署固定式或移动式水环境监测终端获取重点水域水环境实时数据，同时以视频监控的方式监视水环境实时状况；利用TD-LTE 4G网络覆盖范围广、部署灵活和不受线路改造影响的优势，构建灵活高效开放的水环境监测专网，以实现监测信息的传输；通过基于区间证据理论的数据融合方法对多个水环境监测终端所采集到的数据进行多源数据融合，对当前水环境现状进行评价；基于深度信念网络对被监测水域的水环境参数进行预测，基于支持向量机对被监测水域的水环境进行预警；最后将所产生的结果以大屏幕集成显示的方式，为管理部门提供直观的控制方式。本发明可为流域或区域提供实时、可靠、完整的水环境信息，及时做出调度和处理，实现对重点水域的一体化远程保护。

附图说明

图1——本发明示意图。

图2——本发明水环境监测终端示意图。

图3——本发明水环境监测终端中信号调理模块示意图。

图4——本发明水环境监测终端中控制模块示意图。

图5——本发明有融合中心的并行拓扑示意图。

图6——本发明基于区间证据理论的多源数据融合水质评价过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的基于TD-LTE专网的水环境监测系统，包括：用于监测现场水环境参数的若干个水环境监测终端，用于接收所述水环境监测终端发送的水环境数据及音视频监控数据的水环境监控中心，用于水环境监测终端与水环境监控中心、智能移动终端通信的TD-LTE基站，用于查询水环境监测数据和风险源信息的智能移动终端，用于实现水环境监控中心与水环境检测终端或现有水文、水质监测站通信的TD-LTE终端，以及用于实现水环境监测数据卫星传输的卫星终端。

所述水环境监测终端包括：水环境参数检测模块、信号调理模块、控制模块、TD-LTE的通信模块，其原理框图如图2所示。

水环境参数检测模块通过信号调理模块连接控制模块，控制模块与TD-LTE通信模块相连，TD-LTE通信模块通过TD-LTE基站与水环境监控中心的TD-LTE终端相连。分布在被监测水域内的多个水环境监测终端、现有水文水质监测站的TD-LTE终端、水环境监控中心的TD-LTE终端和TD-LTE基站则构成了用于水环境监测的TD-LTE通信专网。

水环境参数检测模块上集成各种高精度传感器器件，将这些传感器器件放置于水环境监测终端内，并部署于待测水域中，用于将检测到的相关水环境信息变换成可供控制模块采集的电信号，这些水环境信息包括：深度、温度、pH值、溶解氧、电导率、氧化还原电位、浊度等。所述的水环境参数检测模块的电参数输出端口与信号调理模块连接。

信号调理模块主要完成水环境监测终端内所有传感器输出的模拟信号的信号滤波、放大、滤波，模数信号的转换等功能，其原理框图如图3所示。由于传感器输出的信号都比较微弱，受到被监测水域环境的影响，一些信号中还混入了噪声，这不利于数据处理模块做出相应的判断，进而会影响水环境监测的准确性，因此将水环境传感器输出端连接信号调理模块，通过放大电路对水环境传感器的探测信号进行放大，改善信号性能；通过滤波电路过滤噪声，提升信号质量，便于水环境监测终端进行正常数据分析，保证水环境监测的准确性。

控制模块主要通过低功耗的ARM芯片完成各种水环境信息的高精度采样和数字信号处理，其原理框图如图4所示。采用高精度参考电源辅助各种高精度AD变换芯片实现对水环境信息的高精度采样，采样的数据通过并行或串行的数据总线送入控制模块的ARM芯片中。数字信号处理的任务主要包括：对水环境参数信号进行除噪，水环境信息的属性标定等。同时，通过北斗/GPS天线和控制模块的定位授时电路获取水环境监测终端所在的地理位置及时间信息。最后，控制模块将水环境数据和水环境监测终端的坐标、时间等信息按照统一格式封装成报文，加密后按照既定的协议发送至TD-LTE通信模块。

TD-LTE通信模块将控制模块处理后的水环境信息和水环境监测终端的坐标、时间等信息以TD-LTE的模式发送至TD-LTE基站。

所述TD-LTE基站主要完成水环境监测终端与监控中心、监控中心与智能移动终端之间的通信。TD-LTE基站对接收到的数据进行解密，对水环境监测终端进行身份和地址的合法性认证，并将解密后的数据传输到水环境监控中心的数据中心中。

所述水环境监控中心主要包含水环境数据中心、水环境监控服务器和监测终端维护服务器。

水环境数据中心主要负责数据存储、多源数据融合、数据分析、数据挖掘等工作，对区域水环境的当前状态进行分析，对未来水环境的变化进行预测，判断是否发生异常水环境事件并及时预警，同时提供监控中心或智能移动终端对相关水环境信息的查询。

水环境监控服务器主要用于监控中心的人机交互，如信息发布(公告信息、水环境实时信息、预警信息等的发布)，视频监控查看，应急调度，信息上传至上级主管部门等。

监测终端维护服务器主要完成监测终端的自检操作，通过传感器数据的采集和扫描，生成并存储相关故障信息。

所述智能移动终端包括水环境数据查询、水环境告警查询、水环境标准查询和系统设置。

水环境数据查询用于通过智能移动终端查看实时水环境数据和历史水环境数据，水环境告警查询用于查询水环境监测数据异常值，水环境标准查询用于查看水环境监测标准信息，系统设置用于智能移动终端的软件功能设置。

所述TD-LTE通信终端主要完成水环境监控中心与基站的通信，实现水环境监测终端和水环境监控中心的数据交互。同时针对现有的水文、水质监测站，增加配置一台TD-LTE通信终端，可以很方便地将现有的水文、水质监测站数据传输至水环境监控中心。

所述卫星终端主要是为了实现水环境监测数据的卫星通信传输，可作为应对更远距离或特殊应急环境下的通信手段。

基于TD-LTE专网的水环境监测方法，按照以下步骤进行：

(一)基于TD-LTE的水环境专网通过固定监测终端和移动监测车、船相结合的方式，实时采集被监测水域水文、水质等数据，同时以视频监控的方式监视水环境实时状况；

(二)对步骤(一)中监测终端采集的被监测水域水环境参数信号进行处理，通过滤波电路过滤传感器探测信号中的噪声，通过放大电路对滤波后的信号进行放大，对放大后的信号通过滤波电路进行二次滤波；

(三)对处理后的水环境参数信号进行AD转换后，采用小波分析阈值滤波法对水环境参数信号进行除噪处理，以消除所监测的水生态数据中测量误差和噪声的影响，提高数据质量。其步骤如下：

(1)一维水环境参数信号的小波分解。根据被监测水域水环境管理应用背景，设只有数值形式{f(k)}_k∈Z，在不考虑其他信息时，该数值序列f(t)的最精细的数值逼近。根据小波分析理论，把水环境参数信号f_j(t)进行尺M尺度小波分解，得到平滑逼近信号f_M(t)和细节信号d_q(t)，q＝j+1，…，M，M≤mτ。其中m和τ分别为嵌入维数和延迟时间，通常τ＝1。

(2)小波分解细节系数的阈值量化处理。保持平滑逼近信号f_M(t)不变，采用分层阈值法分别对不同尺度下细节信号进行小波阈值法除噪。其信号除噪策略为：根据水环境参数信号中噪声的小波系数幅值随着小波分解尺度增大而减小的特性，引入调节因子，使阈值ξ随着分解尺度j的变化而不断修正。若对信噪比较高的细节信号阈值计算时，因有用信号的能量较大，占高频带的主要部分，此时ξ应赋予较小值，可适当增大阈值；对信噪比较低的细节信号阈值计算时，噪声和有用信号的能量相当，此时可对ξ赋予较大值，缩小阈值；对细节信号d_M(t)阈值量化处理时，因噪声能量较大，信噪比最低，可采用选取阈值，采用分层阈值法可有效提高阈值估计的精度。

(3)-维水环境参数信号的小波重构。通过小波分解最低层的逼近低频系数及经过量化处理的各层细节系数，实现水环境参数信息的小波重构，得到净化后的信号。

(四)通过北斗/GPS天线和控制模块的定位授时电路获取水环境监测终端所在的地理位置及时间信息，将水环境数据和水环境监测终端的坐标、时间等信息按照统一格式封装成报文，加密后按照既定的协议发送至TD-LTE通信模块。

(五)TD-LTE通信模块将加密后的报文遵从TD-LTE相关协议发送至TD-LTE基站。

(六)TD-LTE基站首先将接收到的数据进行解密处理，然后对水环境监测终端进行身份和地址的合法性认证，合法性认证通过后，再将解密后的数据传输到水环境监控中心的数据中心。

(七)针对水环境传感器所采集数据的不确定性，在数据中心对分布在被监测水域内的N个水环境监测终端所采集到的数据进行多源数据融合。

考虑N个水环境监测终端分布式监测的并行结构，如图5所示。

假设水环境监控终端之间不相互通信而且从融合中心到任何一个传感器都没有反馈。令y_i表示无论是由第i个有效水环境监测终端的单个信号观测，还是在多观测情况下可能存在已给定问题的充分统计。第i个水环境监测终端采用映射规则u_i＝γ_i(y_i)以及传递量化信息u_i至融合中心(位于水环境监控中心的数据中心)。基于所接收的信息u＝(u₁，u₂，…，u_N)，融合中心做出全局判决u₀＝γ₀(u)。

采用基于区间证据理论的多源数据融合方法对被监测水域水质情况进行评价，其步骤如下：

(1)令θ＝{g₁，g₂，g₃，…，g_i，…，g_t}表示水质判断识别框架，其中，g_i表示被监测水域当前的水质等级，t为水质等级的个数，用区间数表示每个等级水质参数特征值的范围，令[F]_θ表示所有水质等级的特征值。

其中，表示水质等级为i的m个水质参数(溶解氧、氨氮、总氮、总磷等)的特征值，m为水质参数的个数，每个特征值均为区间数。

(2)设在基于TD-LTE的水环境监测专网中，水环境监测终端的总数为N。令[S]_k＝{[s]_k1，[s]_k2，…，[s]_kj，…，[s]_km}表示第k个水环境监测终端测量的水质数据，其中，k＝1，2，…，N，[s]_ki表示第k个水环境监测终端测量的第j个水质参数数据。水环境监测终端在测量数据的过程中，由于传感器精度问题，测量的数据存在误差。设第k个水环境监测终端测量的第j个水质参数的数值为s_kj，误差为p_kj，则[s]_kj＝[s_kj-p_kj，s_kj+p_kj]。

用mass函数表示被监测水域水质判断为不同等级的区间信度。{[m]_k(g₁)，[m]_k(g₂)，…，[m]_k(g_i)，…，[m]_k(g_t)}表示用第k个水环境监测终端测量的水质数据计算得到的mass分配，其中，[m]_k(g_i)表示对被测量水域水质等级判断为g_i的区间信度，其值根据[S]_k与g_i等级水质参数特征值的距离计算得到。

(3)由于传感器测量的数据具有不确定性，为了能更准确地判断被监测水域水质等级，在区间证据组合之前，用可靠性系数C对mass函数进行修正。通过区间证据组合规则综合修正后的mass分配，得到综合区间证据，最后按照决策准则判断水质等级。基于区间证据理论的多源数据融合水质评价过程如图6所示。(八)基于深度信念网络(DBN)对被监测水域的水环境参数进行预测，采用均方根误差RMSE、相关系数、和训练时间作为评价预测模型性能的指标。预测步骤如下：

(1)将水环境数据按照获取时间进行分类集中，对缺失的水环境监测数据，使用拉格朗日插值多项式对其进行修复处理；

(2)从历史数据库中选取大量水环境数据，将其分为训练集与测试集，采用d＝4，τ为1周的回归延迟，即用前4周数据预测下一周数据；

(3)对不同水环境参数的深度信念网络模型设置参数，构建深度信念网络

采用n层受限制波尔斯曼机(RBM)组成一个深度信念网络(n≤3)，网络结构包括输入层、隐含层和输出层。其中输入层i个节点，分别代表某时间段之前某个水环境参数(如水位、叶绿素、总磷、总氮等)的测量值(按照小时、天、周、季节划分)，隐含层包括k个节点，输出节点j个，用于输出该水环境参数在下一时间段(如0-4小时、0-72小时、1-4周或季节性)实现的预测值；

针对不同的水环境参数，深度信念网络的结构可以是不一样的，其包含隐层的数目n(n≤3)、神经元个数、学习率等都不尽相同。

(4)训练深度信念网络

应用深度信念网络进行无监督预训练，再通过BP算法对整个神经网络做反向传播运算，调整每层的权证矩阵，对判别性能做调整。

选取某个水环境参数的训练集数据对深度信念网络模型进行反复训练，一直到预测数据与测试集数据误差小于10^-3，表明训练成功，所述训练集数据不少于50组；

(5)利用训练后的深度信念网络进行水环境参数预测与分析

将训练好的深度信念网络模型用于被监测水域水环境参数的预测，将水环境监测终端采集到的大量实时水环境数据输入到输入层，将运算得到的预测结果反映射到原数据范围内并最终输出。

(6)对每个水环境监测终端，针对每个水环境参数重复上述步骤(1)～(5)，得到各个水环境监测终端每个水环境参数在下一天的所有预测值。

(九)基于支持向量机(SVM)对被监测水域的水环境进行预警，水环境预警模型构建步骤如下：

(1)结合被监测水域水环境的实际情况以及专家经验，构建该水域水环境预警指标体系。从水环境数据库中提取描述预警特征的参数，构建预警指标体系，再随机抽取部分样本作为水环境数据训练集；

(2)在保障原始分类能力的前提下，运用适宜的离散化方法对连续的水环境特征数据进行离散化，建立相应的决策表；

(3)在保持知识系统分类能力不变条件下，通过粗糙集属性约简算法，对水环境数据集进行约简，删除其中冗余不相关或不重要的属性，挖掘出对水环境状况较敏感的预警指标，获得最小条件属性集；

(4)归一化处理最小条件属性集样本，得到支持向量机分类器的训练样本集。；

(5)对支持向量机分类器及核函数参数进行初始化，将训练样本集输入到分类器中并运用二次规划法进行优化训练，当达到总循环次数，或连续几次支持向量数不变，则分类器训练结束；

(6)按照步骤(2)～(4)的数据处理方法对水环境测试样本进行属性简约和归一化预处理，然后输入到优化后的预警模型中进行预警识别，获得水环境预警结果。

(十)将上述步骤中所产生的视频、水环境监测、水环境评价、水环境预测及预警结果以大屏幕集成显示的方式，为被监测水域管理部门提供直观的控制方式，相关结果及时上传至管理部门。

实施例：

本发明所涉及的系统基于TD-LTE专网传送水环境监测数据，通过数据中心统一管理、分析、挖掘数据，并通过监测终端维护服务器智能管理各水环境检测传感器。

TD-LTE无线宽带通信系统能够快速组建专网，形成一个以TD-LTE基站为中心覆盖一定范围的宽带无线网络，并能与各类通信手段(有线网、卫星、3G、WIFI等)有机衔接，具备高宽带、低时延、高稳定、高速率等移动通信技术优点。具有快速、机动、良好的抗毁抗扰性、网络互通性及安全保密性等特点。在处置突发水环境污染事件时，还能够实时传输图像、视频、语音和数据，实现前方与后方指挥中心之间各类信息双向传输不间断。

用于监测各种水环境参数的若干个水环境监测终端，通过适宜的配置和部署方案放置于待测水域，可准确、实时地采集被监测水域的水环境信息。重点水域可通过配置固定式水环境监测终端，应急监测水域可通过固定式水环境监测终端结合移动式水环境监测终端结合使用。监测终端配置方案灵活、多样，确保被监测水域水环境参数的准确性和实时性。

通过TD-LTE通信基站可实现水环境监测终端的无线局域组网，TD-LTE通信基站设计模式有固定式基站和车载便携式基站。当水环境监测区域已确定时，可选用固定式基站方案；针对突发水环境污染事件的区域，可根据任务需要采用车载便携式基站，快速组建基于TD-LTE的应急水环境监测网络。其中车载便携式基站使用起来更为灵活，该基站到达指定地区后可立即形成一定覆盖范围的宽带无线网络供现场通信使用，把覆盖范围内的大量水环境数据通信设备(包括计算机、智能终端、摄像机、水环境检测设备等)全部连接成一个移动的水环境数据采集通信专网。通过TD-LTE通信基站可与上级水环境监测指挥中心通信网络、互联网或者卫星通信网等连接，实现机动局部无线宽带网络与其他通信网的互联互通，迅速完成水环境信息采集处理和传输的通信任务。TD-LTE通信基站的单基站有效覆盖范围为10公里，通过基站中继组网可以扩展到需要的通信距离。

水环境监控中心通过TD-LTE通信基站可实现集群调度功能。能够帮助中心指挥人员通过多媒体方式实现对各水环境数据采集终端设备或人员的调度指挥，提高指挥调度的智能化和自动化水平。具体功能有：

(1)可实现多业务调度功能。可承载语音调度、水环境数据调度和视频调度。大数据时代来临，LTE语音、数据、视频融合，调度业务丰富，调度效率提升。

(2)可实现集群通信功能。全面支持通话限时、动态重组、迟后进入、强插、强拆、监听等。快速单呼、组呼建立时间＜200ms，可实现分组会议功能。

水环境监控中心通过TD-LTE通信基站可实现兼容多元化终端设备，包括：

(1)LTE接入终端：专用水环境参数采集终端设备。

(2)其它应用终端。其他应用终端可以是网络摄像机、传感器、IP电话、工业信息数据采集设备，也可以是通用设备(如平板电脑)，配上LTE数据卡，将现场信息、日志等以图文、表格，视频及语音等形式反馈到水环境监控中心。

水环境监控中心通过TD-LTE通信基站还可以实现综合显示，主要包括态势显示和动态图文上墙显示。

(1)态势显示。移动中心接收移动智能终端用户上报的位置信息，存储并在地图上进行水环境态势标绘。

(2)动态图文上墙显示。采用由高分辨率大屏幕液晶显示屏拼接组成的显示墙集中显示全系统的各类动/静态水环境监视状况、水环境检测及通信设备运行状况等信息。具备同时显示多路水环境监测现场视频输入信号和RGB信号的能力，可进行多屏处理。并能够进行多路视频随意点播，分组轮切。

智能移动终端以专门定制的Android系统智能终端为例，监测人员可以通过智能终端在随时随地利用无线网络查询水环境监测数据信息，智能移动终端的软件采用C/S架构，可以本地缓存部分数据，以便在无网络的情况下使用。通过智能移动终端可以查看水环境监测终端的实时检测数据，实时检测数据主要包括检测时间、检测项目和检测结果等，如果检测数据出现超标或异常，检测结果以红色显示；提供水环境监测数据和系统异常的预警通知，用户可以全面掌握各检测点位数据超标情况和设备运行状态，还可以设置智能移动终端是否自动检测报警信息。提供历史水环境数据查询，通过选择水环境监测终端编号和输入查询时段，获取历史水环境监测数据。提供水环境标准的查询，用户首先将常用的水环境标准以PDF或Word格式导入系统，使用时从系统下载。

智能移动终端通过配置摄像头和话筒子模块，可以实现与水环境监控中心或其他智能移动终端发起电视电话会议，实时传输音频、视频、水环境数据等信息，特别适用于处理应急水环境监测任务。

Claims (5)

1.基于TD-LTE专网的水环境监测系统，其特征在于环境监测卫星连接TD-LTE基站、卫星终端，TD-LTE基站分别连接TD-LTE终端、水环境监测终端、移动监测船、移动监测车；所述水环境监测终端的水环境参数检测模块通过信号调理模块连接控制模块，控制模块连接TD-LTE通信模块，TD-LTE通信模块通过TD-LTE基站连接水环境监控中心的TD-LTE终端。

2.根据权利要求1所述的基于TD-LTE专网的水环境监测系统，其特征在于所述水环境监测终端中，控制模块连接北斗/GPS天线，网络摄像头连接TD-LTE通信模块。

3.基于TD-LTE专网的水环境监测方法，其特征在于步骤如下：

(1)水环境监测终端中的水环境参数检测模块中的传感器放置到待测水域中；

(2)传感器将采集到的信息输送到信号调理模块；

(3)信号调理模块将传感器输出的模拟信号的滤波、放大、滤波输送到控制模块；

(4)控制模块将信号除噪、水环境信息的属性标定，输送到TD-LTE通信模块；

(5)TD-LTE通信模块将控制模块处理后的水环境信息和水环境监测终端的坐标、时间信息以TD-LTE的模式发送至TD-LTE基站。

4.根据权利要求3所述的基于TD-LTE专网的水环境监测方法，其特征在于所步骤(2)采集到的信号包括深度、温度、pH值、溶解氧、电导率、氧化还原电位、浊度信号。

5.根据权利要求3所述的基于TD-LTE专网的水环境监测方法，其特征在于所步骤(4)中，通过北斗/GPS天线和控制模块的定位授时电路获取水环境监测终端所在的地理位置及时间信息。