本實(shí)用新型涉及智能監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于北斗浮標(biāo)的水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，湖水藍(lán)藻的治理成為一件棘手的事情，每年夏季高溫之時，許多湖泊都面臨著藍(lán)藻爆發(fā)的威脅。比如，2007年5月底，由于太湖藍(lán)藻暴發(fā)等原因，導(dǎo)致城市水源地水質(zhì)污染，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟偃f群眾的正常生活，引起社會廣泛關(guān)注。

現(xiàn)有治理藍(lán)藻爆發(fā)的技術(shù)措施主要分三類：(1)治理水體富營養(yǎng)化，逐步消除藍(lán)藻生存的基礎(chǔ)，以減慢藍(lán)藻生長繁殖速度，逐步減少藍(lán)藻爆發(fā)面積，包括控源截污、打撈藍(lán)藻、清淤、調(diào)水和生態(tài)修復(fù)五類工程技術(shù)措施。(2)直接清除藍(lán)藻，主要包括打撈清除藍(lán)藻、調(diào)水帶走藍(lán)藻、清除底泥中的藍(lán)藻，也包括部分的植物除藻和魚類食藻等。(3)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)在監(jiān)藻治理中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時智能感知，包括感知水文、感知藍(lán)藻湖泛和感知藍(lán)藻打撈處理。感知水文是指對湖水飲用水源地、調(diào)水沿線、主要入湖河流的水質(zhì)、水量等水文指標(biāo)實(shí)施實(shí)時監(jiān)測。感知藍(lán)藻湖泛是指實(shí)時感知藍(lán)藻、湖泛的發(fā)生、規(guī)模和程度。感知藍(lán)藻打撈處理是指進(jìn)行打撈、處置和利用全過程的定位、跟蹤和監(jiān)控。

雖然經(jīng)過處理后湖泊水生態(tài)健康狀況有所好轉(zhuǎn)，但多年來始終未形成一個全湖流域的水質(zhì)全天候全天時動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，將水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時發(fā)布和收集，從而實(shí)現(xiàn)湖面監(jiān)測的完整技術(shù)解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于北斗浮標(biāo)的水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于北斗浮標(biāo)的水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括北斗浮標(biāo)、監(jiān)測中心站和監(jiān)測移動終端，所述北斗浮標(biāo)設(shè)有多個，分布設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域，所述北斗浮標(biāo)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與監(jiān)測中心站連接，所述監(jiān)測移動終端與監(jiān)測中心站連接；

所述北斗浮標(biāo)包括浮標(biāo)本體以及設(shè)置于浮標(biāo)本體上的處理器、傳感器組、存儲器和供電模塊，所述處理器分別連接傳感器組、存儲器和供電模塊。

所述傳感器組包括pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器、水位傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器中的一種或多種。

所述處理器包括北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片。

所述供電模塊包括電池盒、太陽能蓄電池、電池固定板、充電線、太陽能板和充電控制器，所述太陽能蓄電池通過電池固定板固定在所述電池盒內(nèi)，所述太陽能板通過充電線與太陽能蓄電池連接，并固定于所述電池盒上方，所述電池盒固定于浮標(biāo)本體上，所述充電控制器分別連接太陽能板和太陽能蓄電池，所述太陽能板至少設(shè)有一塊。

所述浮標(biāo)本體上的還設(shè)有無線通信模塊，多個北斗浮標(biāo)通過所述無線通信模塊形成一自組織的多跳路由分布式網(wǎng)絡(luò)。

所述無線通信模塊為Zigbee模塊或WiFi模塊。

所述監(jiān)測中心站包括監(jiān)測指揮終端以及分別與所述監(jiān)測指揮終端連接的水質(zhì)情況發(fā)布終端、監(jiān)測預(yù)警終端和水質(zhì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所述監(jiān)測指揮終端通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與北斗浮標(biāo)連接，所述監(jiān)測移動終端與監(jiān)測指揮終端連接。

多個所述北斗浮標(biāo)分布設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的水下0.5米處、水底以上0.5米處以及每個斜溫層1/2處。

所述北斗浮標(biāo)上設(shè)有一錨接點(diǎn)，該錨接點(diǎn)通過錨鏈固定在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用北斗短報文通信技術(shù)對北斗浮標(biāo)的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行北斗衛(wèi)星鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，高效可靠地實(shí)現(xiàn)對太湖水質(zhì)的管理，并將水質(zhì)檢測技術(shù)進(jìn)行分析，采取有效、及時的應(yīng)對措施，有效的把控水質(zhì)管理，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型設(shè)置有北斗浮標(biāo)，并通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)連接北斗浮標(biāo)和監(jiān)測中心站，能對待監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行全面定位及監(jiān)測(包括水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測和環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測)，同時監(jiān)測中心站子也可以通過衛(wèi)星遙感技術(shù)獲得待監(jiān)測區(qū)域的水文參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更為全面、可靠的監(jiān)測。

(2)本實(shí)用新型北斗浮標(biāo)中設(shè)置有多種傳感器，有利于實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的全面監(jiān)測。

(3)本實(shí)用新型北斗浮標(biāo)中同時集成有北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片，同時實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)傳輸和全天侯全天時的定位。

(4)本實(shí)用新型北斗浮標(biāo)還設(shè)置有無線通訊模塊，可將無線傳感網(wǎng)和北斗衛(wèi)星定位通信有機(jī)地組合起來，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域監(jiān)測與管理，有助于災(zāi)情預(yù)測與應(yīng)急。

(5)本實(shí)用新型通過對北斗浮標(biāo)設(shè)置位置的限定，提高水質(zhì)監(jiān)測參數(shù)的可靠性。

(6)本實(shí)用新型設(shè)置有支持高性能預(yù)測計算、海量數(shù)據(jù)存儲的監(jiān)測中心站，為上層應(yīng)用提供良好硬件支持。

(7)本實(shí)用新型還設(shè)置有監(jiān)測移動端，提高相應(yīng)處理的實(shí)時性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型北斗浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于北斗浮標(biāo)的水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括北斗浮標(biāo)1、監(jiān)測中心站3和監(jiān)測移動終端4，北斗浮標(biāo)1通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2與監(jiān)測中心站3連接，監(jiān)測移動終端4與監(jiān)測中心站3連接。

北斗浮標(biāo)1設(shè)有多個，分布設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域，如設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的水下0.5米處、水底以上0.5米處以及每個斜溫層1/2處等。如圖2所示，北斗浮標(biāo)1包括浮標(biāo)本體以及設(shè)置于浮標(biāo)本體上的處理器101、傳感器組102、存儲器103和供電模塊，處理器101分別連接傳感器組102、存儲器103和供電模塊。傳感器組102包括pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器、水位傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器等。處理器101包括北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片，北斗一代接收芯片主要將各種傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，北斗二代接收芯片是對監(jiān)測浮標(biāo)進(jìn)行全天候全天時定位，實(shí)現(xiàn)太湖水質(zhì)的長效監(jiān)測與浮標(biāo)的狀態(tài)管理。供電模塊包括電池盒、太陽能蓄電池105、電池固定板、充電線107、太陽能板104和充電控制器106，太陽能蓄電池105通過電池固定板固定在電池盒內(nèi)，太陽能板104通過充電線107與太陽能蓄電池連接，并固定于電池盒上方，電池盒固定于浮標(biāo)本體上，充電控制器106分別連接太陽能板104和太陽能蓄電池105，太陽能板104至少設(shè)有一塊。北斗浮標(biāo)1上設(shè)有一錨接點(diǎn)，該錨接點(diǎn)通過錨鏈固定在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)。

北斗一代接收芯片將各種傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去采用短報文方式，短報文發(fā)送流程具體為：(1)北斗一代短報文發(fā)送方首先將包含接收方ID號和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的通訊申請信號加密后通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)入站；(2)地面中心站接收到通訊申請信號后，經(jīng)脫密和再加密后加入持續(xù)廣播的出站廣播電文中，經(jīng)衛(wèi)星廣播給監(jiān)測中心站；(3)監(jiān)測中心站接收出站信號，解調(diào)解密出站電文，完成一次通訊。

本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，浮標(biāo)本體上的還設(shè)有無線通信模塊108，多個北斗浮標(biāo)1通過無線通信模塊108形成一自組織的多跳路由分布式網(wǎng)絡(luò)。無線通信模塊為Zigbee模塊或WiFi模塊。

北斗浮標(biāo)1的數(shù)據(jù)監(jiān)測過程以自動監(jiān)測為主，如遇水質(zhì)異?；蜃詣颖O(jiān)測儀器故障，輔助采取手工監(jiān)測。比如，自動監(jiān)測時，每周一上報上周一至周日的有效數(shù)據(jù)均值；手工監(jiān)測時，每周1次，每周一上報上周監(jiān)測結(jié)果。每月至少采樣監(jiān)測1次，采樣時間根據(jù)具體情況選定。

監(jiān)測中心站3包括監(jiān)測指揮終端以及分別與監(jiān)測指揮終端連接的水質(zhì)情況發(fā)布終端、監(jiān)測預(yù)警終端和水質(zhì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，監(jiān)測指揮終端通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與北斗浮標(biāo)連接，監(jiān)測移動終端4與監(jiān)測指揮終端連接。

將上述監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于太湖監(jiān)測，先將太湖湖面分為9個大區(qū)，均勻設(shè)置監(jiān)測垂線，從而獲得20個監(jiān)測浮標(biāo)點(diǎn)位。太湖擁有小灣里、南泉、錫東、金墅、鎮(zhèn)湖、漁洋山、浦莊寺前和吳江等集中式飲用水水源地，分布于太湖的東半部水域。在此區(qū)域水源地加密布點(diǎn)密度。東太湖網(wǎng)圍養(yǎng)殖規(guī)模較大，故單獨(dú)布點(diǎn)測定各項(xiàng)指標(biāo)。由于太湖的平均寬度34.11公里，形狀不規(guī)則，故采取分區(qū)設(shè)置垂線的方式。雖然平均水深1.89米，但可能存在溫度分層故應(yīng)先測定不同水深處的水溫、溶解氧等參數(shù)，確定分層情況后再決定監(jiān)測垂線上采樣點(diǎn)的位置和數(shù)目。一般除在水面下0.5米處和水底以上0.5米處設(shè)浮標(biāo)采樣點(diǎn)后，還要在每個斜溫層1/2處設(shè)采樣點(diǎn)。通過北斗浮標(biāo)的設(shè)置，使太湖監(jiān)測形成“衛(wèi)星—浮標(biāo)—用戶”信息處理與預(yù)警體系。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。