CN208921175U - 一种水质在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水质在线监测系统，包括浮标数据采集端，无人机数据采集端，基站以及地面监测中心；所述浮标数据采集端与所述基站通过无线通信芯片通信连接，所述无人机数据采集端包括无人机以及安装在无人机底部的CCD相机，所述CCD相机与所述基站通过串口通信连接，所述基站的信号输出端与所述地面监测中心连接。该水质在线监测系统通过浮标数据采集端和无人机数据采集端实时采集待监测水域的水质参数和图像数据，通过检测的多种水质参数和图像情况综合有效判定水质污染的整体情况，提高了水质监测数据的可靠性和准确性，同时采用无线通信远传的方式，实现了水质在线监测的网络化和信息化，进一步提高了监测数据传输的可靠性和准确性。

Description

一种水质在线监测系统

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种水质在线监测系统。

背景技术

目前，我国水污染的状况日益严重，加强水资源管理，保障水资源安全成为关系国计民生的大事，因此，水资源的治理就显得尤为关键，而目前的水质监测系统存在着以下三个问题：一是只能安装在江河湖海岸边，监测的区域很小；二是监测数据的可靠性和准确性得不到保障，不具有监测数据有效性判断和智能决策等功能；三是监测污染物参数单一，不能综合反映水污染的情况。同时，大多数的水质监测点距离监测中心站的距离较远，无法将采集数据信息实时的传送到相关部门，使得现场采集的数据无法有效的应用到分析决策中去，从而造成实时数据有效性的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有水质监测区域小、准确性低、监测数据单一以及不能实时采集数据的问题。

为此，本实用新型提供了一种水质在线监测系统，包括浮标数据采集端，无人机数据采集端，基站以及地面监测中心；

所述浮标数据采集端与所述基站通过无线通信芯片通信连接，用于实时采集待监测水质的PH值、温度、水源液位、总磷含量、总氮含量以及水质浑浊度数据；

所述无人机数据采集端包括无人机以及安装在无人机底部的CCD相机，所述CCD相机与所述基站通过串口通信连接，用于拍摄待监测水域中的水草及垃圾悬浮物图像；

所述基站的信号输入端与浮标数据采集端、无人机数据采集端连接，基站的信号输出端与所述地面监测中心连接，基站用于接收浮标数据采集端和无人机数据采集端传输的数据信号，并传输给地面监测中心；

所述地面监测中心的信号输入端与所述基站连接，接收基站传输的数据信号，地面监测中心的信号输出端与所述浮标数据采集端和无人机数据采集端连接，控制浮标数据采集端和无人机数据采集端的运行。

进一步的，所述浮标数据采集端包括悬浮在待监测水面上的浮筒，安装在浮筒上用于检测水质数据的传感器检测组件，以及安装在浮筒内给传感器检测组件供电的干电池。

进一步的，所述传感器检测组件包括水质PH值检测传感器、WQ101型热电偶温度传感器、WL700液位传感器、多通道Tres Con Uno磷含量分析传感器、VARiON氮氧含量传感器以及测量光衰减的浊度传感器。

进一步的，所述浮标数据采集端还包括用于检测浮标数据采集端的实时位置的定位模块。

进一步的，所述地面监测中心包括中央处理器、键盘输入模块、液晶显示模块、检测控制模块、数据导入模块和不间断电源，所述数据导入模块的信号输入端与所述基站的信号输出端连接，所述数据导入模块的信号输出端与所述中央处理器信号输入端连接，所述中央处理器的信号输出端与所述检测控制模块信号输入端连接，所述检测控制模块的信号输出端与所述浮标数据采集端和无人机数据采集端连接，所述键盘输入模块与所述中央处理器的信号输入端连接，所述液晶显示模块与所述中央处理器的信号输出端连接，所述中央处理器与所述不间断电源电连接。

进一步的，所述中央处理器包括STM32F107微型控制芯片，嵌套矢量中断器，多个定时器、两个12位模数转换器以及数字音频接口IIS。

进一步的，所述检测控制模块包括驱动浮标数据采集端运行的驱动电路，以及用于与无人机数据采集端通信的SIM5320通信芯片。

进一步的，所述地面监测中心还包括数据库、GSM通信模块和预警模块，所述数据库、GSM通信模块和预警模块均与所述中央处理器电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的这种水质在线监测系统通过浮标数据采集端和无人机数据采集端实时采集待监测水域的水质参数和图像数据，通过检测的多种水质参数和图像情况综合有效判定水质污染的整体情况，提高了水质监测数据的可靠性和准确性，同时采用无线通信远传的方式，实现了水质在线监测的网络化和信息化，进一步提高了监测数据传输的可靠性和准确性。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型水质在线监测系统的网络拓扑图；

图2是本实用新型中地面监测中心的原理框图。

附图标记说明：1、浮标数据采集端；2、无人机数据采集端；3、基站；4、地面监测中心。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本实施例提供了一种水质在线监测系统，包括浮标数据采集端1，无人机数据采集端2，基站3以及地面监测中心4；所述浮标数据采集端1与所述基站3通过无线通信芯片通信连接，用于实时采集待监测水域水质的PH值、温度、水源液位、总磷含量、总氮含量以及水质浑浊度数据；所述无人机数据采集端2包括无人机以及安装在无人机底部的CCD相机，所述CCD相机与所述基站3通过串口通信连接，用于拍摄待监测水域中的水草及垃圾悬浮物图像；所述基站3的信号输入端与浮标数据采集端1、无人机数据采集端2连接，基站3的信号输出端与所述地面监测中心4连接，基站3用于接收浮标数据采集端1和无人机数据采集端2传输的数据信号，并传输给地面监测中心4；所述地面监测中心4的信号输入端与所述基站3连接，接收基站3传输的数据信号，地面监测中心4的信号输出端与所述浮标数据采集端1和无人机数据采集端2连接，控制浮标数据采集端1和无人机数据采集端2的运行。本实施例中先通过悬浮在待监测水域水面上的浮标数据采集端1实时测量水质各项水质参数（即水质的PH值、温度、水源液位、总磷含量、总氮含量以及水质浑浊度数据），同时无人机数据采集端2通过CCD相机在待监测水域的上空拍摄水面区域中水面水草及垃圾的悬浮物情况的图像，浮标数据采集端1将采集的水质参数及无人机数据采集端2拍摄的图像数据实时传输给基站3进行通讯，基站3通过无线传输的方式将接受的水质参数和图像实时数据传递给地面监测中心4进行处理，处理后的数据发送到远程监控中心，同时地面监测中心4接收到监测数据后控制浮标数据采集端1和无人机数据采集端2运行。本实施例中通过检测多种水质参数和图像情况相结合的方式能够综合有效判定水质污染的整体情况，提高了水质监测数据的可靠性和准确性，同时采用无线通信远传的方式，实现了水质在线监测的网络化和信息化。

细化的实施方式，所述浮标数据采集端1包括悬浮在待监测水面上的浮筒，安装在浮筒上用于检测水质数据的传感器检测组件，以及安装在浮筒内给传感器检测组件供电的干电池。所述传感器检测组件包括水质PH值检测传感器、WQ101型热电偶温度传感器、WL700液位传感器、多通道Tres Con Uno磷含量分析传感器、VARiON氮氧含量传感器以及测量光衰减的浊度传感器。优化的，所述浮标数据采集端1还包括定位模块，通过定位模块提供检测浮标数据采集端的实时位置，为水质监测的处理提供地理依据。

如图2所示，所述地面监测中心4包括中央处理器、键盘输入模块、液晶显示模块、检测控制模块、数据导入模块和不间断电源，所述数据导入模块的信号输入端与所述基站3的信号输出端连接，数据导入模块的信号输出端与所述中央处理器信号输入端连接，数据导入模块用于导入所述浮标数据采集端1和所述无人机数据采集端2所采集的实时数据，然后传递到所述中央处理器中，所述中央处理器与所述不间断电源电连接，通过不间断电源供电，所述中央处理器的信号输出端与所述检测控制模块信号输入端连接，所述检测控制模块的信号输出端与所述浮标数据采集端1和无人机数据采集端2连接，中央处理器下发控制指令至所述检测控制模块中，由所述检测控制模块执行控制指令并驱动所述浮标数据采集端1和所述无人机数据采集端2运行，所述键盘输入模块与所述中央处理器的信号输入端连接，键盘输入模块用于输入控制指令至所述中央处理器中，所述液晶显示模块与所述中央处理器的信号输出端连接，用于实时显示采集的水质各种参数和图像。具体的，所述中央处理器包括STM32F107微型控制芯片，嵌套矢量中断器，多个定时器、两个12位模数转换器以及数字音频接口IIS；所述检测控制模块包括驱动浮标数据采集端1运行的驱动电路，以及用于与无人机数据采集端2通信的SIM5320通信芯片，该驱动电路驱动浮标数据采集端1中传感器检测组件的运行，所述SIM5320通信芯片在3G/HSDPA模式下运行。优化的，所述地面监测中心4还包括数据库、GSM通信模块和预警模块，所述数据库、GSM通信模块和预警模块均与所述中央处理器电连接，所述中央处理器接收到数据后，以短信的形式上报，上报形式以GSM短消息的数据格式进行编码，形成短消息数据包，通过所述GSM通信模块将数据包定时发送到远程监控中心，当水质超过国家标准时，由所述预警模块给指令用户发送报警信息；所述数据库用于存储采集的水质信息，并采用SQL语言标准进行扩展。

综上所述，本实用新型提供的这种水质在线监测系统通过浮标数据采集端和无人机数据采集端实时采集待监测水域的水质参数和图像数据，通过检测的多种水质参数和图像情况综合有效判定水质污染的整体情况，提高了水质监测数据的可靠性和准确性，同时采用无线通信远传的方式，实现了水质在线监测的网络化和信息化，进一步提高了监测数据传输的可靠性和准确性。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水质在线监测系统，其特征在于：包括浮标数据采集端，无人机数据采集端，基站以及地面监测中心；

所述浮标数据采集端与所述基站通过无线通信芯片通信连接，用于实时采集待监测水质的PH值、温度、水源液位、总磷含量、总氮含量以及水质浑浊度数据；

所述无人机数据采集端包括无人机以及安装在无人机底部的CCD相机，所述CCD相机与所述基站通过串口通信连接，用于拍摄待监测水域中的水草及垃圾悬浮物图像；

所述基站的信号输入端与浮标数据采集端、无人机数据采集端连接，基站的信号输出端与所述地面监测中心连接，基站用于接收浮标数据采集端和无人机数据采集端传输的数据信号，并传输给地面监测中心；

所述地面监测中心的信号输入端与所述基站连接，接收基站传输的数据信号，地面监测中心的信号输出端与所述浮标数据采集端和无人机数据采集端连接，控制浮标数据采集端和无人机数据采集端的运行。

2.如权利要求1所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述浮标数据采集端包括悬浮在待监测水面上的浮筒，安装在浮筒上用于检测水质数据的传感器检测组件，以及安装在浮筒内给传感器检测组件供电的干电池。

3.如权利要求2所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述传感器检测组件包括水质PH值检测传感器、WQ101型热电偶温度传感器、WL700液位传感器、多通道Tres Con Uno磷含量分析传感器、VARiON氮氧含量传感器以及测量光衰减的浊度传感器。

4.如权利要求2所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述浮标数据采集端还包括用于检测浮标数据采集端的实时位置的定位模块。

5.如权利要求1所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述地面监测中心包括中央处理器、键盘输入模块、液晶显示模块、检测控制模块、数据导入模块和不间断电源，所述数据导入模块的信号输入端与所述基站的信号输出端连接，所述数据导入模块的信号输出端与所述中央处理器信号输入端连接，所述中央处理器的信号输出端与所述检测控制模块信号输入端连接，所述检测控制模块的信号输出端与所述浮标数据采集端和无人机数据采集端连接，所述键盘输入模块与所述中央处理器的信号输入端连接，所述液晶显示模块与所述中央处理器的信号输出端连接，所述中央处理器与所述不间断电源电连接。

6.如权利要求5所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述中央处理器包括STM32F107微型控制芯片，嵌套矢量中断器，多个定时器、两个12位模数转换器以及数字音频接口IIS。

7.如权利要求5所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述检测控制模块包括驱动浮标数据采集端运行的驱动电路，以及用于与无人机数据采集端通信的SIM5320通信芯片。

8.如权利要求5所述的水质在线监测系统，其特征在于：所述地面监测中心还包括数据库、GSM通信模块和预警模块，所述数据库、GSM通信模块和预警模块均与所述中央处理器电连接。