CN111443044A - 多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统 - Google Patents

多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统 Download PDF

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李莉
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Abstract

本发明公开了多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，包括：通信模块、采集设备、汇聚节点、数据库、全光谱全水质分析仪和远程控制中心；通信模块包括WIFI无线通信单元和GPRS通信单元，用于数据通信；采集设备用于采集被检测水体及其水质参数信息，并通过WIFI无线通信单元将水质参数信息发送至汇聚节点；汇聚节点接收、整理水质参数信息，并发送至数据库；全光谱水质分析仪将被检测水体进行全光谱分析，将全光谱分析数据传输给数据库；数据库接收水质参数信息并进行对比分析并输出对比分析结果至远程控制中心；远程控制中心接收对比分析结果并执行预警操作。本发明能够交互验证水质情况，极大的提高水质监测的准确性。

Description

多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，更具体的说是涉及多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统。
背景技术
目前，随着经济技术的发展，传统水质监测技术已经无法满足监测的要求，传统水质监测技术主要是通过人工定时定点现场采样，然后在实验室进行检测，这种方式耗费大量时间和精力，无法实时对水质环境的变化做出准确地判断，且目前的基于传感器的水质监测系统对于水质变化的准确性仍有待商榷。多水质参数和全光谱扫描监测系统能够实时的对水质变化进行监测，通过GPRS网络迅速的将信息传输至数据库，及时对水质的变化进行处理，并且多水质参数和全光谱扫描能够交互验证水质情况，极大的提高水质监测的准确性。
因此，如何提供多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，包括：通信模块、采集设备、汇聚节点、数据库、全光谱全水质分析仪和远程控制中心；
其中，所述通信模块包括WIFI无线通信单元和GPRS通信单元，用于数据通信；
所述采集设备用于采集被检测水体及其水质参数信息，并通过所述WIFI 无线通信单元将所述水质参数信息发送至汇聚节点；
所述汇聚节点接收、整理所述水质参数信息，并发送至所述数据库；
所述全光谱水质分析仪将所述被检测水体进行全光谱分析，将全光谱分析数据传输给数据库；
所述数据库接收所述水质参数信息并进行对比分析并输出对比分析结果至所述远程控制中心；
所述远程控制中心接收所述对比分析结果并执行预警操作。
优选的，所述采集设备包括PH传感器、COD传感器、TOC传感器和硝酸盐氮传感器，检测水质PH值、COD值、TOC值和硝酸盐氮含量值。
优选的，所述数据库通过模型算法和概率解析对比分析所述水质参数信息，并确定水质是否被污染。
优选的，所述汇聚节点负责组建传感器网络和接收、整理所述水质参数信息。
优选的，所述汇聚节点通过RS232串口将所述水质参数信息发送至数据库，实现对水质环境的实时监测。
优选的，所述全光谱水质分析仪采用HCJK00系列在线式全光谱水质分析仪，无需化学试剂，可以直接浸入水中实现水质的原位检测，同时配备高压气体清洗装置，便于维护，使用方便。
优选的，所述全光谱水质分析仪通过所述GPRS通信单元连通Internet网络，把所述全光谱分析数据发送至数据库，系统通讯成本较低，性能稳定，能够有效保证数据检测的准确性和实时性。
优选的，所述通信模块采用ZigBee无线通信协议标准，近距离双向通信，利用无线电波以接力的方式将数据从一个节点发送到另一个节点，通信效率高，能量消耗少。ZigBee无线传感器网络，具有低功耗、低成本、分布式和自组织的优点，有着极其广阔的应用前景。
优选的，所述数据库通过GPRS通信单元将所述对比分析结果传输至远程控制中心。
优选的，所述数据库将所述水质参数信息和所述全光谱分析数据进行交互验证和存储，并对水质进行对比分析，输出对比分析结果至远程控制中心。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，本发明通过所述采集设备采集被检测水体和所述水质参数信息，所述汇聚节点接收、整理所述水质参数信息，并发送至所述数据库，所述全光谱水质分析仪将被检测水体进行全光谱分析，并传输给所述数据库，所述数据库进行对比分析，所述远程控制中心执行预警操作。
本发明多水质参数和全光谱扫描监测系统能够实时的对水质变化进行监测，通过GPRS网络迅速的将信息传输至数据库，及时对水质的变化进行处理，并且多水质参数和全光谱扫描能够交互验证水质情况，极大地提高水质监测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图。
图2附图为本发明提供的汇聚节点组建传感器网络的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，包括：通信模块1、采集设备2、汇聚节点3、数据库4、全光谱全水质分析仪5和远程控制中心6；
其中，通信模块1包括WIFI无线通信单元和GPRS通信单元，用于数据通信；
采集设备2用于采集被检测水体及其水质参数信息，并通过WIFI无线通信单元将水质参数信息发送至汇聚节点；
汇聚节点3接收、整理水质参数信息，并发送至数据库4；
全光谱水质分析仪5将被检测水体进行全光谱分析，将全光谱分析数据传输给数据库4；
数据库4接收水质参数信息并进行对比分析并输出对比分析结果至远程控制中心6；
远程控制中心6接收对比分析结果并执行预警操作。
为了进一步优化上述技术方案，采集设备2包括PH传感器、COD传感器、 TOC传感器和硝酸盐氮传感器，检测水质PH值、COD值、TOC值和硝酸盐氮含量值。
为了进一步优化上述技术方案，数据库4通过模型算法和概率解析对比分析水质参数信息，并确定水质是否被污染。
为了进一步优化上述技术方案，汇聚节点3负责组建传感器网络和接收、整理水质参数信息。
为了进一步优化上述技术方案，汇聚节点3通过RS232串口将水质参数信息发送至数据库。
为了进一步优化上述技术方案，全光谱水质分析仪5采用HCJK001系列在线式全光谱水质分析仪，在水中进行水质的原位检测。
为了进一步优化上述技术方案，全光谱水质分析仪5通过GPRS通信单元连通Internet网络，把全光谱分析数据发送至数据库4。
为了进一步优化上述技术方案，通信模块1采用ZigBee无线通信协议标准，近距离双向通信。
为了进一步优化上述技术方案，数据库4通过GPRS通信单元将对比分析结果传输至远程控制中心6。
为了进一步优化上述技术方案，数据库4将水质参数信息和全光谱分析数据进行交互验证和存储，并对水质进行对比分析，输出对比分析结果至远程控制中心6。
本发明公开了一种联合多水质参数和全光谱扫描交互确认的水质监测系统，该系统由两部分组成，一部分是多水质参数监测系统，另外一部分是全光谱扫描系统，其中采集设备包括pH传感器，COD传感器，TOC传感器，硝酸盐氮传感器，DO传感器等，汇聚节点；传感器采集数据通过无线方式将数据汇集到汇聚节点，汇聚节点负责传感器网络的组建和发送信息的整理，汇聚节点将整理好的信息发送至数据库进行对比分析，同时采集需要检测的水质进入全光谱水质分析仪，将全光谱水质分析仪收集的数据发送至数据库进行对比分析，两个系统联合监测，任何一方出现异常时将信息发送给远程控制中心预警。
本发明的联合多水质参数和全光谱扫描交互确认的水质监测系统由两个子系统组成，包括采集设备、汇聚节点、通信模块、全光谱水质分析仪、数据库和远程控制中心。数据库接收来自采集设备终端的信息，通信模块实现信息的传递。
本发明的目的是提供一种联合多水质参数与全光谱扫描交互确认是指监测预警系统，该系统通过水质采样监测终端完成现场水质的采样和监测指标数据，终端控制模块完成对采样终端的控制及数据整理，该系统有两个子系统，其中多水质参数系统是基于无线传感器网络设计的，该系统利用传感节点来采集数据，利用汇聚节点收集监测数据，并通过RS232串口将数据传送至本地数据库，实现对水质环境的实施监测，其能够运用GPRS装置联通 Internet，把数据直接传输远程监控。该系统系统通讯成本较低性能稳定，能够有效保证数据监测的准确性和实时性，全光谱检测系统通过自动采样进入分析仪，HCJK001系列在线式全光谱水质分析仪无需化学试剂，可以直接浸入水中实现水质的原位检测，同时配备高压气体清洗装置，维护量底，使用方便。子系统通过GPRS将数据传递回数据库，数据库进行整理，存档及对比分析，最后将结果发送回远程监控中心。该系统能够大大提高对水质监测的准确性，并且较为方便，快捷。
多水质参数系统的采集设备终端分布于各个采集监测点，传感器通过无线方式将采集数据发送至汇聚节点，ZigBee是一种近年来新兴的无线通信协议标准，具有低成本、低功耗、低复杂度、自组网以及双向传输等特性，是一个比较完善的近距离无线通信协议，它利用无线电波以接力的方式将数据从一个节点发送到另一个节点，通信效率高，能量消耗少。ZigBee无线传感器网络，具有低功耗、低成本、分布式和自组织的优点，有着极其广阔的应用前景。全光谱扫描系统主要是由HCJK001系列在线式全光谱水质分析仪构成，全光谱水质分析仪将采集的数据通过GPRS模块的传输至数据库，数据库将两个子系统传递回来的信息进行交互验证，存档，对水质是否出现污染进行判断最后将信息发送至远程监控中心。
本发明公开提供了一种多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，本发明通过采集设备采集被检测水体和水质参数信息，汇聚节点接收、整理水质参数信息，并发送至数据库，全光谱水质分析仪将被检测水体进行全光谱分析，并传输给数据库，数据库进行对比分析，远程控制中心执行预警操作。远程监控中心由监控软件提供完整的监控界面，可以显示实时数据，执行历史数据查询，进行数据分析和非正常状态报警，最终用户还可以通过互联网实现目标水域的全天候检测。
本发明的创新构思如下:①本发明多水质参数监测系统覆盖面较广，能将传感器覆盖至大部分水域，对水域的整体环境进行检测；②在线式全光谱水质分析仪能够直接浸入水中实现水质的原位检测。分析过程无需任何化学试剂、且仅需要少量维护工作，使用方便；③当多参数水质检测系统发出预警信息时，利用全光谱水质分析对出现问题的区域进行浸入检测，通过对两种数据的对比分析来判断水质是否被被污染，该方案能极大的提高监测的准确性及对出现问题的区域进行准确的判断。
本发明多水质参数和全光谱扫描监测系统能够实时的对水质变化进行监测，通过GPRS网络迅速的将信息传输至数据库，及时对水质的变化进行处理，并且多水质参数和全光谱扫描能够交互验证水质情况，极大地提高水质监测的准确性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，包括：通信模块(1)、采集设备(2)、汇聚节点(3)、数据库(4)、全光谱水质分析仪(5)和远程控制中心(6)；
其中，所述通信模块(1)包括WIFI无线通信单元和GPRS通信单元，用于数据通信；
所述采集设备(2)主要包括分布在水域环境中的传感器，用于采集被检测水体及其水质参数信息，并通过所述WIFI无线通信单元将所述水质参数信息发送至汇聚节点；
所述汇聚节点(3)接收、整理所述水质参数信息，并发送至所述数据库(4)；
所述全光谱水质分析仪(5)将所述被检测水体进行全光谱分析，将全光谱分析数据传输给数据库(4)；
所述数据库(4)接收所述水质参数信息并进行对比分析并输出对比分析结果至所述远程控制中心(6)；
所述远程控制中心(6)由GPRS网关和数据中心组，负责监控水环境的变化，控制和管理现场实施，对水域突发事件或其他快速环境变化进行报警；其中，GPRS网关负责接收水环境参数，数据中心通过串口与所述GPRS网关相连接。
2.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述采集设备(2)包括PH传感器、COD传感器、TOC传感器和硝酸盐氮传感器，检测水质PH值、COD值、TOC值和硝酸盐氮含量值。
3.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述数据库(4)通过模型算法和概率解析对比分析所述水质参数信息，并确定水质是否被污染。
4.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述汇聚节点(3)负责组建传感器网络和接收、整理所述水质参数信息。
5.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述汇聚节点(3)通过RS232串口将所述水质参数信息发送至数据库。
6.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述全光谱水质分析仪(5)采用HCJK001系列在线式全光谱水质分析仪，在水中进行水质的原位检测。
7.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述全光谱水质分析仪(5)通过所述GPRS通信单元连通Internet网络，把所述全光谱分析数据发送至数据库(4)。
8.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述通信模块(1)采用ZigBee无线通信协议标准。
9.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述数据库(4)通过GPRS通信单元将所述对比分析结果传输至远程控制中心(6)。
10.根据权利要求1所述的多水质参数与全光谱扫描交互确认水质监测预警系统，其特征在于，所述数据库(4)将所述水质参数信息和所述全光谱分析数据进行交互验证和存储，并对水质进行对比分析，输出对比分析结果至远程控制中心(6)。
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