CN201615902U

CN201615902U - 一种水华预警系统

Info

Publication number: CN201615902U
Application number: CN2009202931163U
Authority: CN
Inventors: 蔡庆华; 高超; 翟松
Original assignee: Beijing Precision Environmental Technology Research Center Co ltd; Institute of Hydrobiology of CAS
Current assignee: Beijing Precision Environmental Technology Research Center Co ltd; Institute of Hydrobiology of CAS
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2019-12-16

Abstract

本实用新型涉及一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，所述浮台两端下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，水下光量子传感器和水位传感器分别连接到GPRS数据采集器上，所述一体化气象传感器、多参数水质传感器和水下温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器。本实用新型有益效果为：设计科学、合理，使用方便，避免了人工维护，系统运行稳定，测量精度高。

Description

一种水华预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种有害藻华形成环境监测分析系统，特别是有害藻华形成的早期数据通过GPRS网络进行无线传输的一种水华预警系统。

背景技术

伴随着我国经济的快速发展，生态环境亦持续恶化。近年来工农业及人们日常生活大量用水排污，导致湖泊和近海水域污染越来越重，水体富营养化导致我国水体中因有害藻华(包括海洋赤潮和淡水水华)导致的大规模污染持续频繁发生，已严重影响居民的饮水安全及水产养殖业、旅游业等国民经济各领域，我国各级政府部门和科研机构亟需对水体中浮游植物群落的动态变化进行快速监测、对淡水蓝藻水华和近海硅藻/甲藻赤潮进行早期预警。尽早预警并采取治理措施，对经济可持续发展具有重要意义。

目前我国浮游植物和有害藻华形成的监测主要采用显微计数、叶绿素含量测定、卫星遥感等技术。显微计数采集的样品需要经过鲁格氏液、甲醛等固定液固定，带回实验室沉淀浓缩后进行定性定量分析，需要花费的时间较长。此外，显微镜下藻类分类和计数需要非常专业的人员操作，且分析样品的速度较慢、效率较低，一个样品同时进行定性定量分析约需2小时。

叶绿素含量测定是一种相对快速简单的测量技术，但传统的测量方法多为现场提取样品带回实验室分析，所需设备昂贵，而且这种方法需要1-2天才能获得结果。这两种方法均要经过一段分析时间，不能立即反映出水体中的藻类信息，从而降低了生物监测的时效性，大大影响有害藻华的监测/预警。

卫星遥感具备监测范围广、测量信息量大、不受地理位置和人为条件限制等优点，但其容易受天气条件影响，且往往需要藻类细胞累积到一定程度(可能已经发生藻华)时才能监测到，往往达不到预警的效果，而且购买卫星遥感数据费用高、分析复杂，因此卫星遥感多在专业机构进行，不利于推广应用。

早期的监测方法由于技术的限制，可测量的参数比较少，技术手段不足，不能完全准确的对藻华产生的水下环境，水上环境全面采集分析，并建立预报的科学依据，申请号为：200810033012.9所提出的系统，不能进行水上气象环境、水下温度梯度数据的采集，对藻华形成的相关性数据依据太少，不能准确反应早期的形成。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水华预警系统，克服了上述产品的缺点，能够准确、全面的测量水上、下环境，有利于保障水华形成早期反应情况。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，所述浮台两端下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述一体化气象传感器通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器，所述GPRS数据采集器上设有天线，GPRS数据采集器内设有RS232通信接口，所述GPRS数据采集器通过充电控制器连接太阳能电池板和蓄电池。

所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链通过固定扣锁接在浮台下侧的锁扣上，所述水下光量子传感器和水位传感器分别连接到GPRS数据采集器的模拟输入接口上，所述多参数水质传感器和水下温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器的SDI-12接口上。

本实用新型所述的水华预警系统的有益效果为：本设计科学合理，既进行了水华形成的早期形成的水质数据、水位数据、水温数据、水下辐射量进行采集，同进也对水上的气象环境数据进行采集，并通过GPRS数据采集器记录并传输到internet的数据接收中心服务器上，科研人员可以随时随地观察这些数据。避免了人工维护，系统运行稳定，测量精度高。对水上环境，水下环境，及水质变化，同步测量，实时传输。对藻华的早期形成预警，使用者可以对，重要传感器参量进行阈值设置，当设置值达到或超出阈值，GPRS数据采集器立即向用户发送信息。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的水华预警系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的水华预警系统的原理图。

图中：

1、一体化气象传感器；2、太阳能电池板；3、GPRS数据采集器；4、浮台；5、浮筒；6、水下光量子传感器；7、多参数水质传感器；8、水位传感器；9、水下温度链；10、天线；11、固定扣；12、充电控制器；13、蓄电池；14、RS232通信接口；15、SDI-12总线。

具体实施方式

如图1和2所示，本实用新型实施例所述的水华预警系统，包括一体化气象传感器1、太阳能电池板2、GPRS数据采集器3、浮台4、浮筒5、水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9，所述浮台4两端下侧分别固定浮筒5，通过浮筒5可将浮台4浮于水面上，所述浮台4中部的立杆上安装太阳能电池板2、一体化气象传感器1和GPRS数据采集器3，GPRS数据采集器3可将采集到的各种测量数据本地备份存贮，并通过GPRS网络将数据传送到指定的internet的数据接收中心服务器上，所述一体化气象传感器1通过SDI-12总线15连接到GPRS数据采集器3，通过WXT520一体化气象传感器1可测量水上气象环境，从而获取水上气象环境变换对水下环境影响的数据，所述GPRS数据采集器3上设有天线10，通过天线10可将GPRS数据采集器3的数据信号进行无线传输，GPRS数据采集器3内设有RS232通信接口14，通过RS232通信接口14可以对GPRS数据采集器3进行本地数据传输和数据设置；所述GPRS数据采集器3通过充电控制器12连接太阳能电池板2和蓄电池13，在使用时，太阳能电池板2获取的电能通过充电控制器12向蓄电池13供电，蓄电池13贮存电能，并向GPRS数据采集器3供电。

所述浮台4下侧设有水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9，水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9通过固定扣11锁接在浮台4下侧的锁扣上，通过浮台4下方的锁扣连接可以加强水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9得承受力，防止丢失，所述水下光量子传感器6和水位传感器8分别连接到GPRS数据采集器3的模拟输入接口上，通过光量子传感器6可测量藻华产生所需要的有效光辐射强度；所述多参数水质传感器7和水下温度链9分别通过SDI-12总线15连接到GPRS数据采集器3的SDI-12接口上，通过YSI6600多参数水质传感器7可对水中溶解氧、叶绿素、蓝藻生物和总藻类生物量进行测量，通过水下温度链9可研究水下温度梯度和藻类分布的关系。

本实用新型实施例所述的水华预警系统，其工作流程为：

太阳能电池板2接受阳光照射，产生电能，通过充电控制器12向蓄电池13充电，充电控制器12可自动调节来自太阳能电池板2的电流防止蓄电池13过充电；充电控制器12根据蓄电池13的放电量来控制向GPRS数据采集器3供电，GPRS数据采集器3内时钟按已经设置的时间间隔唤醒，中断休眠，系统开始工作；GPRS数据采集器3向水位传感器8发出信号进行测量，并将测量结果存贮，对于SDI-12总线12上的传感器，GPRS数据采集器3会以命令方式进行通信。SDI-12总线12上的每个传感器都有一个唯一的地址，GPRS数据采集器3将会按顺序，一个一个访问：向GPRS数据采集器3的SDI-12接口总线上的YSI6600多参数水质传感器7(SDI-12编址为1)发出数据测量命令，YSI6600多参数水质传感器7收到命令后向GPRS数据采集器3回应一个应答信息，应答信息包括它测量所需要的时间，它所测量的内容；GPRS数据采集器3延迟一段时间，满足YSI6600多参数水质传感器7测量所需要的时间，再向YSI6600多参数水质传感器7发出数据获取命令，YSI收到命令后会将数据逐个发送到数采，数采收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3向水下温度链9(SDI-12编址为2)发送测量命令，水下温度链9向GPRS数据采集器3回应一个信息，应答信息包括它测量所需要的时间，它所测量的内容，GPRS数据采集器3延迟一段时间，满足水下温度链9测量所需要的时间，再向水下温度链9发出数据获取命令，水下温度链9会将链路上的所有测量点上的温度值逐个发送到GPRS数据采集器3，GPRS数据采集器3收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3向总线上的WXT520一体化气象传感器1(SDI-12编址为3)发送测量命令，WXT520一体化气象传感器1向GPRS数据采集器3回应一个信息，应答信息包括它测量所需要的时间，它所测量的内容，GPRS数据采集器3延迟一段时间，满足WXT520一体化气象传感器1测量所需要的时间，再向WXT520一体化气象传感器1发出数据获取命令，WXT520一体化气象传感器1会将链路上的所有测量点上的风速、风向、气温、相对湿度、大气压、降雨量数据逐个发送到GPRS数据采集器3，GPRS数据采集器3收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3可以根据调整采样间隔，GPRS数据采集器3上具有本地RS232通信接口14，可以连接计算机，进行初始化设置，本地数据下载。

GPRS数据采集器3根据设定的GPRS发送时间向数据库发送已存贮数据；根据预设的邮件地址向用户发送已存贮的数据；根据测量阈值，对超出阈值的数据以短信形式向用户移动电话发送数据。

GPRS数据采集器3上设置SIM卡安装在电路板的插槽上，通过服务器端软件，可以组成网络。

所述YSI6600多参数水质传感器7：是一款适用于多点采样测量、长期现场监测与剖面分析的多参数水质传感器7，叶绿素传感器提供的现场监测，可探测浮游植物的叶绿素状况，用于预测藻类生长状况和水营养状况；最多可选择8个探头进行17种参数检测溶解氧、电导率、酸碱度、氧化还原电位、盐度、深度(深水)透气式水位、浊度、罗丹明、铵氮/氨氮、氯化物、明渠流量，根据透气式水位计算得出、叶绿素绿素a。

所述水下温度链9：一种基于SDI-12总线的温度传感器，仅用一条电缆将每个总线式传感器，通过微控制器读取总线上的传感器温度值，再通过接口电路将获取到的温度利用SDI-12协议发送给GPRS数据采集器3。

所述水下光量子传感器6：球形光量子传感器用于测量水下的光合有效辐射和特定的光合量子通量流动速率，可以测量水下各个方向的量子流量。例如当研究浮游植物利用各个方向的有效辐射用于光合作用时，该仪器就显得非常重要。

所述GPRS数据采集器3：由德国GeoPrecision公司生产的，基于GPRS传输技术的数据采集器，它内部集成了基于GSM网络GPRS数据传输业务的通信模块，可插入SIM卡；它同时具有SDI-12标准协议的总线接口，具有辅助的模拟量输入通道，一体化设计，功耗小，稳定性好。

所述一体化气象传感器1：芬兰维萨拉VAISALA公司产品WXT520，一体化的六要素气象传感器，可以测量风速、风向、气温，相对温度、大气压，降雨量。数字化输出，具有SDI-12总线输出功能。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换，都应包含在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，其特征在于：所述浮台两端下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述GPRS数据采集器上设有可以进行GPRS数据传输的天线，GPRS数据采集器内设有RS232通信接口，GPRS数据采集器通过充电控制器连接太阳能电池板和蓄电池；所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链通过固定扣锁接在浮台下侧的锁扣上。

2.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于：所述一体化气象传感器通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器。

3.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于：所述水下光量子传感器和水位传感器分别连接到GPRS数据采集器的模拟输入接口上。

4.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于：所述多参数水质传感器和水下温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器的SDI-12接口上。