化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其包括：多個檢測井、多個采集單元、多路數(shù)據(jù)接收單元、模數(shù)轉換單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信單元以及監(jiān)控中心；該系統(tǒng)具有測量精確，測量數(shù)據(jù)多面，能遠程實時監(jiān)控等優(yōu)點。
【專利說明】化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]水是人類生活環(huán)境的重要組成部分，是生活和生產(chǎn)必不可少的重要資源，中國水儲量居世界前列，但是隨著工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種自然資源的濫開濫用，環(huán)境污染愈演愈烈，諸如:以地下水作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖漁業(yè)和生活用水的主要來源，這些地區(qū)過量開采地下水，造成地層下陷，某些沿海地區(qū)還造成海水滲入，造成地下水成化，或者生產(chǎn)和生活排出的大量污水，含有諸多有害因素，當其浸入地底后，對地下水的污染是無可估量的，嚴重危害人類的健康。而其中污染最嚴重，自然恢復最慢的廢水是化工類的工業(yè)廢水，當此類工業(yè)廢水直接流入渠道，江河，湖泊污染地表水，如果毒性較大會導致水生動植物的死亡甚至絕跡；還可能滲透到地下水，污染地下水，如果周邊居民采用被污染的地表水或地下水作為生活用水，會危害身體健康，重者死亡；還可能滲入土壤，造成土壤污染。影響植物和土壤中微生物的生長有些工業(yè)廢水還帶有難聞的惡臭，污染空氣。
[0003]如今，國家對化工廠偷排廢水的監(jiān)管力度正在逐步加強，可是在大部分情況下只是簡單地檢查是否有地面管道往河流或湖泊內(nèi)偷排廢水，但是目前卻存在許多化工廠在其廠區(qū)內(nèi)直接往地下偷排廢水，通過滲入地下河道或者土壤進行廢水排放，此類偷排廢水的行為更加隱蔽，而且危害更加嚴重。因此我們有必要針對此類現(xiàn)象，設計一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，進一步遏制化工廠偷排廢水的行為。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提供一種測量精確，測量數(shù)據(jù)多面，能遠程實時監(jiān)控的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其包括:多個檢測井、多個采集單元、多路數(shù)據(jù)接收單元、模數(shù)轉換單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信單元以及監(jiān)控中心；其中，所述多個檢測井均勻地設置在化工廠周邊；所述多個采集單元分別設置在該多個檢測井內(nèi)，用于檢測化工廠周邊地下水水質(zhì)；所述多路數(shù)據(jù)接收單元通過多根電纜與該多個采集單元相互電性連接；模數(shù)轉換單元設置在多路數(shù)據(jù)接收單元和數(shù)據(jù)處理單元之間，用于將模擬信號轉換成數(shù)字信號；無線通信單元設置在數(shù)據(jù)處理單元和監(jiān)控中心之間，其與數(shù)據(jù)處理單元相互電性連接，與監(jiān)控中心無線連接，通過該無線通信單元，數(shù)據(jù)處理單元可與監(jiān)控中心相互無線信號傳輸。
[0006]此外，本發(fā)明還提供如下附屬技術方案:
[0007]所述化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于將信號的電壓或功率進行放大的一次放大器和二次放大器，一次放大器設置在所述采集單元和多路數(shù)據(jù)接收單元之間，二次放大器設置在多路數(shù)據(jù)接收單元和模數(shù)轉換單元之間。
[0008]所述化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)還包括設置在所述多路數(shù)據(jù)接收單元和二次放大器之間的濾波器。
[0009]所述化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)還包括預警模塊，該預警模塊的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端相互電性連接，且為單向連接。
[0010]所述化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)還包括分別與所述數(shù)據(jù)處理單元相互電性連接，并且分別設置在所述多個檢測井內(nèi)的多個深井泵。
[0011]所述多個檢測井為4個，其分別設置在化下廠東南西北四個方向，并且井深度為2-4 米。
[0012]所述采集單元包括水位檢測計、水溫檢測計、COD檢測計、電導率檢測計、pH檢測計、溶解氧檢測計、分光光度計的其中一種或多種。
[0013]所述無線通信單元為GPRS、CDMA、3G、4G、WIF1、WLAN或者WIMAX通信模塊。
[0014]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:提供一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括檢測井、采集單元、多路數(shù)據(jù)接收單元、模數(shù)轉換單元、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信單元，采集單元設置在檢測井內(nèi)，可實時采集化工廠周邊地下水的水質(zhì)，通過無線通信單元，可使得數(shù)據(jù)處理單元能與監(jiān)控中心進行無線通信，從而體現(xiàn)了該系統(tǒng)具有測量精確，測量數(shù)據(jù)多面，能遠程實時監(jiān)控等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是對應于本發(fā)明較佳實施例的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)流程圖。
[0016]圖2是圖1中檢測井的分布示意圖。
[0017]圖3是圖1中采集單元的結構示意圖。
[0018]圖4是圖1中無線通信單元數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。

【具體實施方式】
[0019]以下結合較佳實施例及其附圖對本發(fā)明技術方案作進一步非限制性的詳細說明。
[0020]圖1所示是化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其主要用于實時檢測化工廠地下水的水質(zhì)情況，生成數(shù)據(jù)信號，并且將該些數(shù)據(jù)信號遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，使得監(jiān)控中心處的監(jiān)控人員不用到野外實地勘察也能實時了解當?shù)氐乃|(zhì)情況。由于，化工廢水具有以下特點:水溫度較高、COD(化學需氧量)較高、pH值不穩(wěn)定、氮和磷含量過高，因此，本發(fā)明的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，主要從此入手，同時監(jiān)測地下水水質(zhì)的多項化學指標，多面并且精確。
[0021]具體地，參照圖1，該化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)主要包括以下模塊:均勻地設置在化工廠100周邊的多個檢測井50 ;設置在該多個檢測井50內(nèi)，并與地下水相互接觸，實時檢測水質(zhì)的多個采集單元I ;接收、整合處理和轉送采集單元I的信號的多路數(shù)據(jù)接收單元2 ;用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號的模數(shù)轉換單元3 ;數(shù)據(jù)處理單元4 ;與數(shù)據(jù)處理單元4相互電性連接，且為雙向連接的無線通信單元5 ;通過該無線通信單元5而與數(shù)據(jù)處理單兀4進行無線信號傳輸?shù)谋O(jiān)控中心6。該系統(tǒng)由輸出電壓為10V-15V的電源供電,該電源可為蓄電池、鋰電池或者太陽能電池。
[0022]參照圖2，檢測井50的數(shù)量為4個，分別分布在化工廠東南西北四個方向，這樣多方位的檢測使得數(shù)據(jù)較為全面，避免了檢測的遺漏。該4個檢測井50的深度與普通飲水井的深度類似，大致在6-12米之間，本實施例采用的深度是8米深，與化工廠的距離大致為500米，這是綜合考慮成本以及水的滲透性而設定的。
[0023]采集單元I的數(shù)量也為4個，分別設置在上述4個檢測井50內(nèi)，對井內(nèi)地下水進行檢測。參照圖3，本實施例的采集單元I包括水位檢測計a、水溫檢測計b、C0D檢測計C、PH檢測計d、分光光度計e，其分別用于檢測水位、水溫、COD含量、pH值、氮磷含量，當然，如果還需要檢測其他信號，諸如:濁度、硬度和高錳酸鹽指數(shù)等等，還可以在更換或增加其他測量儀器。綜上所述，采集單元I將地下水參數(shù)的物理量轉換成了電信號，并且這些電信號為模擬型號。
[0024]多路數(shù)據(jù)接收單元2為多路模擬開關，設置在采集單元I和模數(shù)轉換單元3之間，由于采集單元I采集和輸出的信號較多，而在多路信號共用一路模數(shù)轉換單元3的情況下，就需要使用多路數(shù)據(jù)接收單元2將多路信號分別傳送給模數(shù)轉換單元3進行轉換。該多路數(shù)據(jù)接收單元2由雙極型晶體開關組成。
[0025]模數(shù)轉換單元3為模數(shù)轉換單元，其從多路數(shù)據(jù)接收單元2處接收到采集單元I的信號，由于采集單元I包含的均為傳感器，而傳感器輸出的信號為模擬信號，又由于數(shù)據(jù)處理單元4只能對數(shù)據(jù)信號進行處理，無法對模擬信號進行處理的，因此使用模數(shù)轉換單元3將模擬信號轉換為數(shù)字信號，以供數(shù)據(jù)處理單元4進行綜合邏輯處理。
[0026]模數(shù)轉換單元3的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元4的輸入端相互電性連接，數(shù)據(jù)處理單元4接收模數(shù)轉換單元3轉換后的數(shù)字信號，并對這些信號進行邏輯處理。具體地，數(shù)據(jù)處理單元4內(nèi)設定有各種水質(zhì)信號的初始范圍值，當數(shù)據(jù)處理單元4接收到模數(shù)轉換單元3發(fā)送過來的信號后，首先拿該信號與初始范圍值比較，繼而將該信號壓縮加密成數(shù)據(jù)包。本實施例中，數(shù)據(jù)處理單元4為AT89C52型數(shù)據(jù)處理單元。
[0027]根據(jù)傳輸距離的遠近，以及傳輸速率的不同要求，無線通信單元5可為GPRS、CDMA、3G、4G、WIF1、WLAN或者WIMAX通信模塊，而本實施例中，無線通信單元5采用的是GPRS (General Packet Rad1 Service)即通用分組無線業(yè)務，GPRS網(wǎng)絡是通過在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡中增加了 GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點(GGSN)和GPRS服務支持節(jié)點(SGSN)來實現(xiàn)的，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，其具有實時在線、按量計費、高速穩(wěn)定傳輸?shù)忍攸c，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，并且相對于其他無線通信網(wǎng)絡，GPRS網(wǎng)絡具有抗干擾性好、數(shù)據(jù)可靠性高、通信費用低廉、無需考慮信道的維護問題等優(yōu)點。
[0028]數(shù)據(jù)處理單元4通過無線通信單元5將數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控中心6。具體地，參照圖4所示，首先配置無線通信單元5初始化，然后發(fā)送AT指令到基站服務器，通過雙方協(xié)商、認證建立點對點連接；連接成功后，無線通信單元5就會從移動基站服務器上獲得一個IP地址，接著在點對點傳輸協(xié)議(PPP)框架中嵌入TCP/IP數(shù)據(jù)包，用socket編程實現(xiàn)與Internet上的數(shù)據(jù)中心進行傳輸。如果GPRS終端與Internet連接斷線,可按流程圖重撥恢復連接。
[0029]地下水監(jiān)控系統(tǒng)還包括分別與數(shù)據(jù)處理單元4相互電性連接的預警模塊11和深井泵12。預警模塊11包括揚聲器和LED燈，與數(shù)據(jù)處理單元4的連接為單向連接，數(shù)據(jù)處理單元4內(nèi)部設置有各種水質(zhì)參數(shù)的標準范圍值，當任意一項或多項水質(zhì)參數(shù)超過該標準值時，預警模塊11啟動，揚聲器發(fā)出警報聲，LED燈常亮；深井泵12設置在檢測井50內(nèi)，與數(shù)據(jù)處理單元4電性連接，啟動受數(shù)據(jù)處理單元4控制，當數(shù)據(jù)處理單元4發(fā)現(xiàn)水質(zhì)受污染后，控制深井泵12啟動，將檢測井50內(nèi)的水抽出，防止污水繼續(xù)滲透，同時抽出的水還可留作污染證據(jù)，或者在實驗室里做進一步檢驗處理。深井泵12由輸出電壓為220V的電源供電。
[0030]為了使信號在傳輸過程保持較好的完整性，和較低的失真，該化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)還可以包括一次放大器7、濾波器8和二次放大器9，其中，一次放大器7和二次放大器8用于把輸入信號的電壓或功率放大，減少信號在傳輸過程中的衰減率，而濾波器8可以對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的信號，或消除一個特定頻率后的信號，它讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的反射。
[0031]具體地，一次放大器7的輸入端和輸出端分別與采集單元I和多路數(shù)據(jù)接收單元2相互電性連接，用于放大采集單元I采集并發(fā)出的信號；濾波器8的輸入端與多路數(shù)據(jù)接收單元2相互電性連接；二次放大器的輸入端和輸出端分別與濾波器8和模數(shù)轉換單元3相互電性連接，用于放大經(jīng)濾波器8過濾后的信號。
[0032]綜上所述，本發(fā)明的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)通過使用靈敏的傳感器能實時并且精確地測量出水質(zhì)參數(shù)，同時由于使用的傳感器數(shù)量多而且全面，從而測量出的水質(zhì)參數(shù)較全面；通過無線通信使得遠端的監(jiān)控中心能監(jiān)測到遠距離外的水源，方便了監(jiān)測而且節(jié)約了人工成本；通過顯示模塊和預警模塊能直觀形象地顯示出水質(zhì)的好壞，使得非專業(yè)人員也能看懂，存儲模塊能實時存儲相關數(shù)據(jù)。
[0033]需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于其包括:多個檢測井、多個采集單元、多路數(shù)據(jù)接收單元、模數(shù)轉換單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信單元以及監(jiān)控中心；其中， 所述多個檢測井均勻地設置在化工廠周邊； 所述多個采集單元分別設置在該多個檢測井內(nèi)，用于檢測化工廠周邊地下水水質(zhì)； 所述多路數(shù)據(jù)接收單元通過多根電纜與該多個采集單元相互電性連接； 模數(shù)轉換單元設置在多路數(shù)據(jù)接收單元和數(shù)據(jù)處理單元之間，用于將模擬信號轉換成數(shù)字信號； 無線通信單元設置在數(shù)據(jù)處理單元和監(jiān)控中心之間，其與數(shù)據(jù)處理單元相互電性連接，與監(jiān)控中心無線連接，通過該無線通信單元，數(shù)據(jù)處理單元可與監(jiān)控中心相互無線信號傳輸。
2.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于其還包括用于將信號的電壓或功率進行放大的一次放大器和二次放大器，一次放大器設置在所述采集單元和多路數(shù)據(jù)接收單元之間，二次放大器設置在多路數(shù)據(jù)接收單元和模數(shù)轉換單元之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于其還包括設置在所述多路數(shù)據(jù)接收單元和二次放大器之間的濾波器。
4.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于其還包括預警模塊，該預警模塊的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理單元的輸出端相互電性連接，且為單向連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于其還包括分別與所述數(shù)據(jù)處理單元相互電性連接，并且分別設置在所述多個檢測井內(nèi)的多個深井泵。
6.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述多個檢測井為4個，其分別設置在化工廠東南西北四個方向，并且井深度為2-4米。
7.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述采集單元包括水位檢測計、水溫檢測計、COD檢測計、電導率檢測計、pH檢測計、溶解氧檢測計、分光光度計的其中一種或多種。
8.根據(jù)權利要求1所述的化工廠周邊地下水的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述無線通信單元為 GPRS、CDMA、3G、4G、WIF1、WLAN 或者 WIMAX 通信模塊。
【文檔編號】G01N33/18GK104345130SQ201410428415
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】陳劍鋒 申請人:陳劍鋒