CN206399481U - 水质自动监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水质自动监测系统，属于环境监测技术领域。所述水质自动监测系统包括环保监控中心、设置在各个监控水域采样点、对监控水域的水质进行采样的水质采样单元以及ZigBee数据传输子系统，水质采样单元包括单片机，单片机连接有水文模块、水质模块、气象模块、定位装置和摄像头中的一种或多种；ZigBee数据传输子系统包括多个ZigBee协调器以及设置在各个监控水域采样点的ZigBee通信模块；设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块分别对应与一个ZigBee协调器连接，使一个ZigBee协调器与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块构成一局域网。本实用新型能够实现水质的实时在线监测，提高了测量数据的准确度和水质监测效率。

Description

水质自动监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，特别是指一种水质自动监测系统。

背景技术

近年来，随着工业的发展，污水排放量不断增加，自然界的水质情况不断恶化，严重危及到人类健康，因此，必须对水资源采取监测措施，以确保水资源的清洁。

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，水质监测的主要监测项目包括：温度、电导率、酸碱度PH值、氧化还原能力OPR、色度等。随着信息处理、电子技术和化学传感器的高速发展，对水质的监测也变得更加容易操作和实现。但目前的水质监测设备是对单个的水域采样点分别进行监测，没有实现组网，不能对整片监控区域进行监测。

实用新型内容

本实用新型提供一种水质自动监测系统，其能够实现较大范围内水域的自动监测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种水质自动监测系统，包括环保监控中心、设置在各个监控水域采样点、对监控水域的水质进行采样的水质采样单元以及ZigBee数据传输子系统，其中：

所述水质采样单元包括单片机，所述单片机连接有水文模块、水质模块、气象模块、定位装置和摄像头中的一种或多种；

所述ZigBee数据传输子系统包括多个ZigBee协调器以及设置在各个监控水域采样点的ZigBee通信模块；

设置在同一采样水域内的所述ZigBee通信模块分别对应与一个ZigBee协调器连接，使一个ZigBee协调器与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块构成一局域网；

所述ZigBee通信模块还分别对应与一个水质采样单元连接，所述水质采样单元的单片机用于获取采样的数据信息，所述ZigBee通信模块用于将水质采样单元采样的数据信息传输至所述ZigBee协调器；所述环保监控中心分别与每个ZigBee协调器连接，所述环保监控中心用于接收并处理所述ZigBee协调器上传的水质采样数据信息。

进一步的，水文模块包括水位传感器、流速传感器、水温传感器中的一种或多种；水质模块包括PH传感器、溶解氧传感器、电导率盐分传感器、浊度传感器、余氯传感器中的一种或多种。

进一步的，所述气象模块包括风速传感器、风向传感器、太阳辐射传感器、降雨量传感器、空气温度传感器、相对湿度传感器和紫外辐射传感器中的一种或多种。

进一步的，各个监控水域采样点设有用于给所述水质采样单元供电的太阳能供电子系统，所述太阳能供电子系统包括控制电路、太阳能板、蓄电池、逆变器，其中：

所述太阳能板的输出端与所述蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端与所述水质采样单元连接；

所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端之间依次设有滤波电路、整流电路、变压电路；

所述控制电路的输入端还与工频交流电连接，所述控制电路用于控制工频交流电与所述蓄电池对所述水质采样单元的供电转换。

进一步的，所述单片机还连接有通用串行总线、串口通信接口、传感器接口和/或数据储存模块。

进一步的，所述环保监控中心包括用于显示接收到水质采样数据信息的显示屏和用于存储接收到的水质采样数据信息的数据存储模块。

进一步的，所述单片机采用Intel Edison系列的芯片，所述串口通信接口采用基于TTL电平的RX接口和TX接口，所述传感器接口采用正电压、接地和传感信号接口，所述水质采样单元包括的各传感器通过有线或短距离无线通信模式进行数据通信。

进一步的，所述单片机采用嵌入式模块。

进一步的，所述ZigBee协调器通过串口与环保监控中心连接。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的水质自动监测系统，通过水质采样单元对监控水域内的水质进行实时监测，单片机将监测数据传输至ZigBee通信模块，ZigBee协调器与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块构成一局域网，这种组网方式能够对整片监控水域进行监测，ZigBee通信模块将水质采样单元采样的数据信息传输至ZigBee协调器，环保监控中心分别与每个ZigBee协调器连接，环保监控中心接收、显示、存储并处理分析ZigBee协调器上传的水质采样数据信息，大大提高了水质监测的时效性，并且能够较大范围地监测监控水域内的水质。本实用新型在使用过程中资源耗费少，监测数据的数据量大且丰富，环保监控中心能够存储大量数据，并可对监测的数据进行判断，系统运行稳定，在实现对水质的实时在线监测的同时，提高了测量数据的准确度和水质监测的效率。

附图说明

图1为本实用新型的水质自动监测系统的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种水质自动监测系统，如图1所示，包括环保监控中心1、设置在各个监控水域采样点、对监控水域的水质进行采样的水质采样单元3以及ZigBee数据传输子系统，其中：

水质采样单元3包括单片机，单片机连接有用于测量水文指标的水文模块4、用于测量水质指标的水质模块5、，用于测量气象指标的气象模块6、用于定位采样点位置信息的定位装置7和用于获取图像和视频数据信息的摄像头8中的一种或多种；

ZigBee数据传输子系统包括多个ZigBee协调器2以及设置在各个监控水域采样点的ZigBee通信模块9；

设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块9分别对应与一个ZigBee协调器2连接，使一个ZigBee协调器2与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块9构成一局域网；

ZigBee通信模块9还分别对应与一个水质采样单元3连接，水质采样单元3的单片机用于获取采样的数据信息，ZigBee通信模块9用于将水质采样单元3采样的数据信息传输至ZigBee协调器2；环保监控中心1分别与每个ZigBee协调器2连接，环保监控中心1用于接收并处理ZigBee协调器2上传的水质采样数据信息。

本实用新型的水质自动监测系统，通过水质采样单元对监控水域内的水质进行实时监测，单片机将监测数据传输至ZigBee通信模块，ZigBee协调器与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块构成一局域网，这种组网方式能够对整片监控水域进行监测，ZigBee通信模块将水质采样单元采样的数据信息传输至ZigBee协调器，环保监控中心分别与每个ZigBee协调器连接，环保监控中心接收、显示、存储并处理分析ZigBee协调器上传的水质采样数据信息，大大提高了水质监测的时效性，并且能够较大范围地监测监控水域内的水质。本实用新型在使用过程中资源耗费少，监测数据的数据量大且丰富，环保监控中心能够存储大量数据，并可对监测的数据进行判断，系统运行稳定，在实现对水质的实时在线监测的同时，提高了测量数据的准确度和水质监测的效率。

优选的，水文模块4包括用于测量水位指标的水位传感器、用于测量流速指标的流速传感器、用于测量水温指标的水温传感器中的一种或多种；水质模块5包括用于测量pH值指标的PH传感器、用于测量溶解氧指标的溶解氧传感器、用于测量电导率盐分指标的电导率盐分传感器、用于测量浊度指标的浊度传感器、用于测量余氯指标的余氯传感器中的一种或多种。这样能够将被测量点的水位、流速等各个参量实时地转变为相应的电量信号。另外，气象模块6包括用于测量风速指标的风速传感器、用于测量风向指标的风向传感器、用于测量太阳辐射指标的太阳辐射传感器、用于测量降雨量指标的降雨量传感器、用于测量空气温度指标的空气温度传感器、用于测量相对湿度指标的相对湿度传感器和用于测量紫外辐射指标的紫外辐射传感器中的一种或多种。这样可以连续监测监控水域的风速、风向等各个参量的大小，将各个参量实时地转变为相应的电量信号。

进一步的，各个监控水域采样点设有太阳能供电子系统，太阳能供电子系统用于将太阳能转化为电能提供给水质采样单元3，太阳能供电子系统包括控制电路、太阳能板、蓄电池、逆变器，其中：

太阳能板的输出端与蓄电池的输入端连接，蓄电池的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与水质采样单元3连接；

蓄电池的输出端与逆变器的输入端之间依次设有滤波电路、整流电路、变压电路；

控制电路的输入端还与工频交流电连接，控制电路用于控制工频交流电与蓄电池对水质采样单元3的供电转换。

使用太阳能供电，成本较低，安全性高，太阳能发电装置不会产生磨损，使用寿命较长。

进一步的，单片机还连接有通用串行总线、串口通信接口、传感器接口和/或数据储存模块。

为了方便在线监控监控水域内的水质，环保监控中心1包括用于显示接收到水质采样数据信息的显示屏和用于存储接收到的水质采样数据信息的数据存储模块，环保监控中心1还可以包括数据分析处理模块，数据分析处理模块用于对每次接收到的水质采样数据信息进行分析处理，通过将水质采样数据信息与预设阈值进行比较得出当前水质情况，以及用于将当前水质采样数据信息与数据存储模块中所存储的历史数据进行比较，预测未来的水质状况的趋势。

优选的，单片机采用Intel Edison系列的芯片，串口通信接口采用基于TTL电平的RX接口和TX接口，传感器接口采用正电压、接地和传感信号接口，水质采样单元3包括的各传感器通过有线或短距离无线通信模式进行数据通信。

进一步的，单片机采用嵌入式模块，嵌入式模块包括数据处理模块、物理值的有效性判断功能模块、数据简易处理模块和报警模块。

本实用新型中，ZigBee协调器2通过串口与环保监控中心1连接。串口通信硬件实现简单，不需要操作系统的支持，可以直接由硬件电路实现。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水质自动监测系统，其特征在于，包括环保监控中心、设置在各个监控水域采样点、对监控水域的水质进行采样的水质采样单元以及ZigBee数据传输子系统，其中：

所述水质采样单元包括单片机，所述单片机连接有水文模块、水质模块、气象模块、定位装置和摄像头中的一种或多种；

所述ZigBee数据传输子系统包括多个ZigBee协调器以及设置在各个监控水域采样点的ZigBee通信模块；

设置在同一采样水域内的所述ZigBee通信模块分别对应与一个ZigBee协调器连接，使一个ZigBee协调器与设置在同一采样水域内的ZigBee通信模块构成一局域网；

所述ZigBee通信模块还分别对应与一个水质采样单元连接，所述水质采样单元的单片机用于获取采样的数据信息，所述ZigBee通信模块用于将水质采样单元采样的数据信息传输至所述ZigBee协调器；所述环保监控中心分别与每个ZigBee协调器连接，所述环保监控中心用于接收并处理所述ZigBee协调器上传的水质采样数据信息。

2.根据权利要求1所述的水质自动监测系统，其特征在于，水文模块包括水位传感器、流速传感器、水温传感器中的一种或多种；水质模块包括PH传感器、溶解氧传感器、电导率盐分传感器、浊度传感器、余氯传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述气象模块包括风速传感器、风向传感器、太阳辐射传感器、降雨量传感器、空气温度传感器、相对湿度传感器和紫外辐射传感器中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一所述的水质自动监测系统，其特征在于，各个监控水域采样点设有用于给所述水质采样单元供电的太阳能供电子系统，所述太阳能供电子系统包括控制电路、太阳能板、蓄电池、逆变器，其中：

所述太阳能板的输出端与所述蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端与所述水质采样单元连接；

所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端之间依次设有滤波电路、整流电路、变压电路；

所述控制电路的输入端还与工频交流电连接，所述控制电路用于控制工频交流电与所述蓄电池对所述水质采样单元的供电转换。

5.根据权利要求4所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述单片机还连接有通用串行总线、串口通信接口、传感器接口和/或数据储存模块。

6.根据权利要求5所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述环保监控中心包括用于显示接收到水质采样数据信息的显示屏和用于存储接收到的水质采样数据信息的数据存储模块。

7.根据权利要求6所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述单片机采用IntelEdison系列的芯片，所述串口通信接口采用基于TTL电平的RX接口和TX接口，所述传感器接口采用正电压、接地和传感信号接口，所述水质采样单元包括的各传感器通过有线或短距离无线通信模式进行数据通信。

8.根据权利要求7所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述单片机采用嵌入式模块。

9.根据权利要求8所述的水质自动监测系统，其特征在于，所述ZigBee协调器通过串口与环保监控中心连接。