CN111965317A - 河流水质移动监管系统 - Google Patents
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Abstract
一种河流水质移动监管系统，包括河道水质监测点、监测终端设备、通讯网络模块和监测中心站，河道水质监测点与监测终端设备通信连接，监测终端设备通过通讯网络模块与监测中心站通信连接；河道水质监测点采用水质传感器采集与水质有关的物理和化学参数，通过监测仪的通信接口传送到监测终端设备。采用本发明对河道水质进行在线监测，监测数据包括pH、总磷、溶氧、电导率、浊度、UV‑COD、氨氮七参数，数据通过GPRS/4G网络，最终传输到监测中心站，从而可对河道水质进行评价，确定其是否受到污染，及污染物性质及程度，以便及时采取有效措施，如此，采用本发明实现了河流水质的实时监测，保证了河流水质监测的准确性。
Description
技术领域：
本发明涉及河水监管技术领域，特别涉及一种河流水质移动监管系统。
背景技术：
水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。河水的水质监测是水资源环境管理与保护的重要基础，是保护河水环境的重要手段。对于河水水质的监测及治理关系到各行各业的生产及人民的生活。目前我国对于河流的水质监测仍然存在很多问题，水质监测主要依靠人工现场取样测量，效率低下，不能实时监测水质信息导致水质监测的信息不准确，造成了对河流污染情况的误判断。
发明内容：
有鉴于此，有必要提供一种河流水质移动监管系统。
一种河流水质移动监管系统，包括河道水质监测点、监测终端设备、通讯网络模块和监测中心站，河道水质监测点与监测终端设备通信连接，监测终端设备通过通讯网络模块与监测中心站通信连接；
河道水质监测点采用水质传感器采集与水质有关的物理和化学参数，通过监测仪的通信接口传送到监测终端设备。
优选的，河道水质监测点设置水质传感器，监测终端设备包括控制箱体、数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统，数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统配装在控制箱体内，断路器和变压器与电源开关连接，电源开关与供电设备连接，断路器和变压器与遥测终端连接，数据采集器与遥测终端通信连接。
优选的，供电设备为市电供电或者蓄电池供电或者太阳能供电或者市电和太阳能互补供电；采用太阳能供电时，设置立杆和支架支撑太阳能电池板；市电和太阳能互补供电设置市电互补控制器，根据环境温度自动调节充电电压，自动温度补偿，太阳能发电不足时，自动切换到市电供电。
优选的，遥测终端为MGTR-W型遥测终端RTU。
优选的，通讯网络模块包括GPRS/4G模块，监测终端设备的遥测终端控制数据采集器接收数据，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站上。
优选的，监测中心站包括数据中心服务器，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站的数据中心服务器端口上；通讯网络模块采用公网专线组网方式：数据中心具有公网数据专线，数据中心服务器可以登陆INTERNET,有固定的IP或域名,分站的GPRS模块每次登陆GPRS网络时得到动态IP,可与中心的服务器进行数据交换。
优选的，数据中心服务器配装河流水质移动监管软件，河流水质移动监管软件是在WDECP-IOT物联网监控系统平台基础上，开发的为物联网远程监控管理提供支撑的软件平台。
优选的，河流水质移动监管软件包括实时数据显示模块、GIS地图展示模块、数据召测模块、异常报警模块、数据查询模块、数据统计模块、报表生产模块、调度WEB模块和系统管理模块；
实时数据显示模块，根据设置上报时间间隔采集实时数据；
GIS地图展示模块，直观展示监测点位置，名称，状态及实时监测数据；
数据召测模块，正常实时数据根据设定分时段采集数据，召测功能可以实现即时召回监测数据；
异常报警模块，设备状态及通讯异常，或监测数据越限时，以图标变色闪动及文字报表形式进行报警；
数据查询模块，可自定义查询条件进行历史数据、报警数据、登录及通讯日志、操作日志的查询；
数据统计模块，针对瞬时数据、累积数据进行统计、分析汇总，生成曲线、柱状图；
报表生成模块，支持对所有监测数据及报警信息生成日报、月报、年报并支持打印输出；
调度WEB模块，采用B/S模式，在通用web浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据；
系统管理模块，各类系统参数设定、用户权限管理，外部数据接口管理。
优选的，监测中心站还包括远程监测端，远程监测端包括移动手机，所述手机上安装水质监测APP，水质监测APP包括巡检系统、派单系统和信息系统。
优选的，所述巡检系统，用于供需要对监测站点进行日常巡检的工作人员以及相关管理人员使用，以实现对监测点日常巡检工作的记录、上报及管理，巡检系统分为巡检管理端和巡检客户端两个层级帐号，包括日常巡检和任务巡检，由巡检管理人员派发，巡检人员上传每次的巡检内容，巡检内容包括文字、图片和视频，巡检可根据上传的信息进行评论，提升巡检的任务质量；
所述派单系统分为派单维护管理端和派单维护客户端两个层级帐号，当监测中心站产生异常情况报警时，报警信息会自动下发至水质监测APP的派单系统管理端，以便于相关管理人员针对突发异常情况，及时安排调度相关人员进行快速处理；
所述信息系统是基于PC端信息平台而开发的手机端应用，集实时数据、报警数据查看，历史数据查询，设备远程控制、监测点位置导航及系统管理多功能于一体。
采用本发明对河道水质进行在线监测，监测数据包括pH、总磷、溶氧、电导率、浊度、UV-COD、氨氮七参数，数据通过GPRS/4G网络，最终传输到监测中心站，从而可对河道水质进行评价，确定其是否受到污染，及污染物性质及程度，以便及时采取有效措施，如此，采用本发明实现了河流水质的实时监测，保证了河流水质监测的准确性。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为河流水质移动监管系统框架结构示意图。
图中：河道水质监测点1、监测终端设备2、通讯网络模块3、监测中心站4。
具体实施方式：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参阅图1，河流水质移动监管系统包括河道水质监测点1、监测终端设备2、通讯网络模块3和监测中心站4，河道水质监测点1与监测终端设备2通信连接，监测终端设备2通过通讯网络模块3与监测中心站4通信连接；
河道水质监测点1采用水质传感器采集与水质有关的物理和化学参数，通过监测仪的通信接口传送到监测终端设备2。
河道水质监测点1设置水质传感器，监测终端设备2包括控制箱体、数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统，数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统配装在控制箱体内，断路器和变压器与电源开关连接，电源开关与供电设备连接，断路器和变压器与遥测终端连接，数据采集器与遥测终端通信连接。
供电设备为市电供电或者蓄电池供电或者太阳能供电或者市电和太阳能互补供电；采用太阳能供电时，设置立杆和支架支撑太阳能电池板；市电和太阳能互补供电设置市电互补控制器，根据环境温度自动调节充电电压，自动温度补偿，太阳能发电不足时，自动切换到市电供电。
遥测终端为MGTR-W型遥测终端RTU。
通讯网络模块3包括GPRS/4G模块，监测终端设备的遥测终端控制数据采集器接收数据，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站4上。
通讯网络模块3是整个河流水质移动监管系统的传送纽带，现场设备的数据采集和控制都需要通过通讯网络模块3，GPRS/4G模块的GPRS是在GSM的基础上发展起来的一种技术，GPRS通讯方式与无线集群通讯方式，GSM短消息通讯方式，CDPD短消息通讯方式相比具有接入迅速、永远在线、流量计费、传输速率高、成本低等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势。GPRS网络是数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。
GPRS/4G模块的4G通信具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，是支持高速数据率，数据率为2～20Mb/s，连接的理想模式，上网速度从2Mb/s提高到3G与4G100Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力，向下兼容GPRS网络。
监测中心站包括数据中心服务器，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站的数据中心服务器端口上；通讯网络模块采用公网专线组网方式：数据中心具有公网数据专线，数据中心服务器可以登陆INTERNET,有固定的IP或域名,分站的GPRS模块每次登陆GPRS网络时得到动态IP,可与中心的服务器进行数据交换。
数据中心服务器配装河流水质移动监管软件，河流水质移动监管软件是在WDECP-IOT物联网监控系统平台基础上，开发的为物联网远程监控管理提供支撑的软件平台。
河流水质移动监管软件包括实时数据显示模块、GIS地图展示模块、数据召测模块、异常报警模块、数据查询模块、数据统计模块、报表生产模块、调度WEB模块和系统管理模块；
实时数据显示模块，根据设置上报时间间隔采集实时数据；
GIS地图展示模块，直观展示监测点位置，名称，状态及实时监测数据；
数据召测模块，正常实时数据根据设定分时段采集数据，召测功能可以实现即时召回监测数据；
异常报警模块，设备状态及通讯异常，或监测数据越限时，以图标变色闪动及文字报表形式进行报警；
数据查询模块，可自定义查询条件进行历史数据、报警数据、登录及通讯日志、操作日志的查询；
数据统计模块，针对瞬时数据、累积数据进行统计、分析汇总，生成曲线、柱状图；
报表生成模块，支持对所有监测数据及报警信息生成日报、月报、年报并支持打印输出；
调度WEB模块，采用B/S模式，在通用web浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据；
系统管理模块，各类系统参数设定、用户权限管理，外部数据接口管理。
监测中心站还包括远程监测端，远程监测端包括移动手机，所述手机上安装水质监测APP，水质监测APP包括巡检系统、派单系统和信息系统。
所述巡检系统，用于供需要对监测站点进行日常巡检的工作人员以及相关管理人员使用，以实现对监测点日常巡检工作的记录、上报及管理，巡检系统分为巡检管理端和巡检客户端两个层级帐号，包括日常巡检和任务巡检，由巡检管理人员派发，巡检人员上传每次的巡检内容，巡检内容包括文字、图片和视频，巡检可根据上传的信息进行评论，提升巡检的任务质量；
所述派单系统分为派单维护管理端和派单维护客户端两个层级帐号，当监测中心站产生异常情况报警时，报警信息会自动下发至水质监测APP的派单系统管理端，以便于相关管理人员针对突发异常情况，及时安排调度相关人员进行快速处理；
所述信息系统是基于PC端信息平台而开发的手机端应用，集实时数据、报警数据查看，历史数据查询，设备远程控制、监测点位置导航及系统管理多功能于一体。
本发明的河道水质监测点1采用水质传感器采集河道pH、总磷、溶氧、电导率、浊度、UV-COD、氨氮共7项监测项目；监测终端设备2和监测中心站4，通过GPRS/4G网络与中心进行无线通讯。河流水质移动监管软件通过TCP/IP与现场的仪表进行通讯。实现对现场设备运行状态、监测数据进行实时采集，并传输到监测中心站4。监测中心站4通过GIS地图形式展示河道水质监测点1位置信息及实时监测数据；可设定监测指标的上限值，当监测数据越限时系统进行报警提示。利用多样的图形展示手段，进行实时、历史数据的展示，达到直观、清晰的效果。对采集链路、通讯网络进行诊断，使工作人员可随时了解系统通讯及数据传输状态。具备实时数据、历史数据、报警数据的查询功能；现场设备在网络中断、网速过慢时将数据缓存，待恢复后实现断点续传，确保数据完整性。
河流水质移动监管系统运行与考核技术标准适用于排放废污水在线监测系统中的化学需氧量(CODCr)水质在线自动监测仪、氨氮水质自动分析仪、总磷水质自动分析仪、pH水质自动分析仪、温度计、流量计等仪器设备运行和考核的技术要求。采用玻璃电极法测定水质PH值，并符合GB6920，纳氏试剂比色法进行水质铵的测定符合GB7479，水杨酸分光光度法进行水质铵的测定，符合GB7481；重铬酸盐法进行水质化学需氧量的测定，符合GB11914；钼酸铵分光光度法进行水质总磷的测定，符合GB11893；温度计或颠倒温度计测定法进行水质水温的测定，符合GB13195；化学需氧量(CODcr)水质在线自动监测仪符合环境保护产品认定技术要求HBC 6-2001；氯气校正法进行高氯废水化学需氧量的测定，符合HJ/T70；
上述本标准适用于安装于水污染源的化学需氧量(CODCr)水质在线自动监测仪、总有机碳(TOC)水质自动分析仪、紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪、氨氮水质自动分析仪、总磷水质自动分析仪、pH水质自动分析仪、温度计、流量计、水质自动采样器、数据采集传输仪的设备选型、安装、调试、试运行和监测站房的建设。
本发明的安装调试、软件编程和操作使用简便易行，容易掌握，是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以安全、方便、快捷为准则，操作简便易学。根据用场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。本发明较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。本发明以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动。
本发明具有更新、扩充和升级的可能。本发明还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；本发明的系统进行综合监控，实时动态撑握监视情况。另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
采用本发明对河道水质进行在线监测，监测数据包括pH、总磷、溶氧、电导率、浊度、UV-COD、氨氮七参数，数据通过GPRS/4G网络，最终传输到监测中心站，从而可对河道水质进行评价，确定其是否受到污染，及污染物性质及程度，以便及时采取有效措施，如此，采用本发明实现了河流水质的实时监测，保证了河流水质监测的准确性。
本发明的监测中心站4的数据中心服务器采用B/S结构的开发模式；灵活安全的操作权限管理；系统提供操作员管理功能，可以针对每个操作员和每个操作菜单进行单独的权限设置，设置方法灵活方便。操作密码等核心数据都进行了加密处理。方便快捷的操作界面。
Claims (10)
1.一种河流水质移动监管系统，其特征在于：河流水质移动监管系统包括河道水质监测点、监测终端设备、通讯网络模块和监测中心站，河道水质监测点与监测终端设备通信连接，监测终端设备通过通讯网络模块与监测中心站通信连接；
河道水质监测点采用水质传感器采集与水质有关的物理和化学参数，通过监测仪的通信接口传送到监测终端设备。
2.如权利要求1所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：河道水质监测点设置水质传感器，监测终端设备包括控制箱体、数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统，数据采集器、遥测终端、供电设备、断路器、变压器、电源开关和防雷系统配装在控制箱体内，断路器和变压器与电源开关连接，电源开关与供电设备连接，断路器和变压器与遥测终端连接，数据采集器与遥测终端通信连接。
3.如权利要求2所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：供电设备为市电供电或者蓄电池供电或者太阳能供电或者市电和太阳能互补供电；采用太阳能供电时，设置立杆和支架支撑太阳能电池板；市电和太阳能互补供电设置市电互补控制器，根据环境温度自动调节充电电压，自动温度补偿，太阳能发电不足时，自动切换到市电供电。
4.如权利要求3所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：遥测终端为MGTR-W型遥测终端RTU。
5.如权利要求4所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：通讯网络模块包括GPRS/4G模块，监测终端设备的遥测终端控制数据采集器接收数据，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站上。
6.如权利要求5所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：监测中心站包括数据中心服务器，GPRS/4G模块把数据打成TCP/IP包，发送到GPRS/4G模块中设定的具有固定IP地址或者域名的监测中心站的数据中心服务器端口上；通讯网络模块采用公网专线组网方式：数据中心具有公网数据专线，数据中心服务器可以登陆INTERNET,有固定的IP或域名,分站的GPRS模块每次登陆GPRS网络时得到动态IP,可与中心的服务器进行数据交换。
7.如权利要求6所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：数据中心服务器配装河流水质移动监管软件，河流水质移动监管软件是在WDECP-IOT物联网监控系统平台基础上，开发的为物联网远程监控管理提供支撑的软件平台。
8.如权利要求7所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：河流水质移动监管软件包括实时数据显示模块、GIS地图展示模块、数据召测模块、异常报警模块、数据查询模块、数据统计模块、报表生产模块、调度WEB模块和系统管理模块；
实时数据显示模块，根据设置上报时间间隔采集实时数据；
GIS地图展示模块，直观展示监测点位置，名称，状态及实时监测数据；
数据召测模块，正常实时数据根据设定分时段采集数据，召测功能可以实现即时召回监测数据；
异常报警模块，设备状态及通讯异常，或监测数据越限时，以图标变色闪动及文字报表形式进行报警；
数据查询模块，可自定义查询条件进行历史数据、报警数据、登录及通讯日志、操作日志的查询；
数据统计模块，针对瞬时数据、累积数据进行统计、分析汇总，生成曲线、柱状图；
报表生成模块，支持对所有监测数据及报警信息生成日报、月报、年报并支持打印输出；
调度WEB模块，采用B/S模式，在通用web浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据；
系统管理模块，各类系统参数设定、用户权限管理，外部数据接口管理。
9.如权利要求8所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：监测中心站还包括远程监测端，远程监测端包括移动手机，所述手机上安装水质监测APP，水质监测APP包括巡检系统、派单系统和信息系统。
10.如权利要求9所述的河流水质移动监管系统，其特征在于：所述巡检系统，用于供需要对监测站点进行日常巡检的工作人员以及相关管理人员使用，以实现对监测点日常巡检工作的记录、上报及管理，巡检系统分为巡检管理端和巡检客户端两个层级帐号，包括日常巡检和任务巡检，由巡检管理人员派发，巡检人员上传每次的巡检内容，巡检内容包括文字、图片和视频，巡检可根据上传的信息进行评论，提升巡检的任务质量；
所述派单系统分为派单维护管理端和派单维护客户端两个层级帐号，当监测中心站产生异常情况报警时，报警信息会自动下发至水质监测APP的派单系统管理端，以便于相关管理人员针对突发异常情况，及时安排调度相关人员进行快速处理；
所述信息系统是基于PC端信息平台而开发的手机端应用，集实时数据、报警数据查看，历史数据查询，设备远程控制、监测点位置导航及系统管理多功能于一体。
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