一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是涉及一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水質(zhì)監(jiān)測(cè)是監(jiān)視和測(cè)定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況的過程。反映水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)有溫度、色度、濁度、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、化學(xué)需氧量和生物需氧量等。
[0003]傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法有人工采樣法、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)法、水生物監(jiān)測(cè)法和無線遙感監(jiān)測(cè)法。人工采樣法有間斷瞬時(shí)和積時(shí)式兩種，除pH、水溫在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定外，其它測(cè)定項(xiàng)目的水樣需加入保存劑，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)送實(shí)驗(yàn)室及時(shí)測(cè)定，其優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)，人力成本耗費(fèi)大；水質(zhì)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)法能連續(xù)測(cè)定和記錄現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)水質(zhì)參數(shù)，需要建立用于安裝儀器設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站房，其優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度高，不受外界環(huán)境因素影響，缺點(diǎn)在于建立監(jiān)測(cè)站點(diǎn)耗費(fèi)大量資本，監(jiān)測(cè)的水域范圍有限；水生物監(jiān)測(cè)法是利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)水體污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)來闡明水體污染狀況，其優(yōu)點(diǎn)在于能從生物學(xué)的角度直觀地反應(yīng)水體的情況，監(jiān)測(cè)成本低，缺點(diǎn)在于容易受水域限制，監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)；無線遙感監(jiān)測(cè)法利用水體的光波特性和輻射溫度情況，利用飛行器進(jìn)行航空或航天攝影，獲得黑白或彩色照片和紅外掃描圖像，再進(jìn)行色調(diào)判讀測(cè)知水質(zhì)參數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋面積大，信息獲取速度快，缺點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)成本高，不能量化到具體監(jiān)測(cè)指標(biāo)。因此需提出一種水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法，既能充分反映水質(zhì)狀況，又能節(jié)約時(shí)間、人力、物力、投資成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能充分反映水質(zhì)狀況及節(jié)約成本的問題。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案解決上述問題:
[0006]一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由遠(yuǎn)程終端、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)及至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)組成；
[0007]遠(yuǎn)程終端與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)無線連接，各路由器節(jié)點(diǎn)相互無線連接，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)均與至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)無線連接；
[0008]在每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)均由處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊及電源模塊組成；
[0009]在每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)中，監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊與處理器模塊連接，電源模塊的輸出端與處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊的電源端口連接。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與路由器節(jié)點(diǎn)的無線連接，為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的無線通信模塊與路由器節(jié)點(diǎn)的無線連接；
[0011]所述監(jiān)測(cè)模塊由溫度監(jiān)測(cè)子模塊、色度監(jiān)測(cè)子模塊、濁度監(jiān)測(cè)子模塊、pH監(jiān)測(cè)子模塊、電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)子模塊、溶解氧監(jiān)測(cè)子模塊和生物需氧量監(jiān)測(cè)子模塊組成，各監(jiān)測(cè)子模塊分別與其所在的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的處理器模塊連接。
[0012]所述處理器模塊為支持ZigBee的嵌入式微處理器。
[0013]所述監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步地包括濕度監(jiān)測(cè)子模塊，且與其所在的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的處理器模塊連接。
[0014]所述電源模塊支持接口供電、穩(wěn)壓電源供電和/或電池供電。
[0015]所述遠(yuǎn)程終端通過ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)無線連接。
[0016]所述各路由器節(jié)點(diǎn)之間，以及數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與路由器節(jié)點(diǎn)之間的無線通信方式為WiF1、Blue Tooth 和 ZigBee 中的至少一種。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0018]本實(shí)用新型提供的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能測(cè)定溫度、色度、濁度、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、化學(xué)需氧量和生物需氧量，能充分反映水質(zhì)狀況，采用無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能節(jié)約時(shí)間、人力、物力、投資等成本。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型硬件設(shè)計(jì)的框圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào)為:1、遠(yuǎn)程終端；2、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；3、路由器節(jié)點(diǎn)；4、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于這些實(shí)施例。
[0022]圖1給出了本實(shí)用新型硬件設(shè)計(jì)的框圖，在該實(shí)施方式中，一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由遠(yuǎn)程終端1、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2、至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3及至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4組成。
[0023]遠(yuǎn)程終端I通過ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2無線連接。遠(yuǎn)程終端I負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分析、處理、存儲(chǔ)以及下發(fā)控制指令；協(xié)調(diào)器是無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)協(xié)調(diào)器可容納255個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3。
[0024]協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2與每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3無線連接，各路由器節(jié)點(diǎn)3相互無線連接。路由器節(jié)點(diǎn)3是傳遞信息的中轉(zhuǎn)站，接收其它路由器節(jié)點(diǎn)3或數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4的信息，轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2，還可搜索附近網(wǎng)絡(luò)，向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求。
[0025]在每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4均與至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3無線連接，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4均由處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊及電源模塊組成。
[0026]在每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4中，監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊與處理器模塊連接，電源模塊的輸出端與處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊的電源端口連接，且數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4與路由器節(jié)點(diǎn)3的無線連接，實(shí)為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4的無線通信模塊與路由器節(jié)點(diǎn)3的無線連接。
[0027]各路由器節(jié)點(diǎn)3之間，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4與路由器節(jié)點(diǎn)3之間的無線通信方式為WiF1、Blue Tooth和ZigBee中的至少一種。WiFi的傳輸速度快，但價(jià)格昂貴，BlueTooth傳輸速度快，但通信距離短，ZigBee傳輸距離較長(zhǎng)且具備自組網(wǎng)功能，價(jià)格低廉，綜合考慮傳輸質(zhì)量以及成本，本實(shí)用新型選用ZigBee。
[0028]處理器模塊為支持ZigBee的嵌入式微處理器，高性能、低功耗。
[0029]監(jiān)測(cè)模塊由溫度監(jiān)測(cè)子模塊、色度監(jiān)測(cè)子模塊、濁度監(jiān)測(cè)子模塊、pH監(jiān)測(cè)子模塊、電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)子模塊、溶解氧監(jiān)測(cè)子模塊和生物需氧量監(jiān)測(cè)子模塊組成，各監(jiān)測(cè)子模塊分別與其所在的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4的處理器模塊連接。
[0030]各監(jiān)測(cè)子模塊的介紹如下:
[0031]水的物理化學(xué)特性與水溫有非常密切的關(guān)系，即溫度的不同，會(huì)影響其它水質(zhì)參數(shù)的指標(biāo)，因此要根據(jù)水體實(shí)際情況，在不同的水層布設(shè)采樣點(diǎn)，溫度監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有溫度傳感器，可用于監(jiān)測(cè)水體溫度；
[0032]色度是指水中溶解性物質(zhì)或膠狀物所呈現(xiàn)出顏色的程度，色度監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有色度傳感器，能感受物質(zhì)的色度，并轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)，可用于監(jiān)測(cè)水體的色度；
[0033]濁度是指水中懸浮物對(duì)光線透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度，水中懸浮物泥土、砂粒、有機(jī)物和無機(jī)物等的含量、大小、形狀和折射系數(shù)都會(huì)影響濁度，濁度監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有濁度傳感器，可用于監(jiān)測(cè)水體的濁度；
[0034]pH監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有pH傳感器，用于監(jiān)測(cè)水體的酸堿度；
[0035]電導(dǎo)率用來衡量水體導(dǎo)電能力的大小，能反應(yīng)水中存在的電解質(zhì)的程度，與離子的種類有關(guān)，電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有電導(dǎo)率傳感器，可用于監(jiān)測(cè)水體的電導(dǎo)率；
[0036]溶解氧即溶解在水中的分子態(tài)氧，溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度有密切關(guān)系，水溫愈低，水中溶解氧的含量愈高，溶解氧監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有溶解氧傳感器，可用于監(jiān)測(cè)溶解氧；
[0037]生物需氧量是指在一定期間內(nèi)，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物，所消耗的溶解氧的量，生物需氧量監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有溶解氧傳感器，可用于監(jiān)測(cè)水體的生物需氧量。
[0038]進(jìn)一步地，各監(jiān)測(cè)模塊還包括濕度監(jiān)測(cè)子模塊，濕度監(jiān)測(cè)子模塊中設(shè)置有濕度傳感器。為使得數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4正常工作，需將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4置于特制防水盒中，防水盒內(nèi)濕度是有要求的，濕度監(jiān)測(cè)子模塊設(shè)置有濕度傳感器，用于監(jiān)測(cè)防水盒內(nèi)的濕度。
[0039]電源模塊4支持接口供電、穩(wěn)壓電源供電和/或電池供電。為用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試、野外工作、以及備用，配備了 USB接口、穩(wěn)壓電源和電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 由遠(yuǎn)程終端(I)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(2)、至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)(3)及至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)組成； 遠(yuǎn)程終端(I)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(2)無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(2)與每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)(3)無線連接，各路由器節(jié)點(diǎn)(3)相互無線連接，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)均與至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)(3)無線連接； 在每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)均由處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊及電源模塊組成； 在每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)中，監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊與處理器模塊連接，電源模塊的輸出端與處理器模塊、監(jiān)測(cè)模塊、無線通信模塊的電源端口連接； 所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)與路由器節(jié)點(diǎn)(3)的無線連接，為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)的無線通信模塊與路由器節(jié)點(diǎn)(3)的無線連接； 所述監(jiān)測(cè)模塊由溫度監(jiān)測(cè)子模塊、色度監(jiān)測(cè)子模塊、濁度監(jiān)測(cè)子模塊、PH監(jiān)測(cè)子模塊、電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)子模塊、溶解氧監(jiān)測(cè)子模塊和生物需氧量監(jiān)測(cè)子模塊組成，各監(jiān)測(cè)子模塊分別與其所在的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)的處理器模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器模塊為支持ZigBee的嵌入式微處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步地包括濕度監(jiān)測(cè)子模塊，且與其所在的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)的處理器模塊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊⑷支持接口供電、穩(wěn)壓電源供電和/或電池供電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)程終端(I)通過ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(2)無線連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述各路由器節(jié)點(diǎn)(3)之間，以及數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(4)與路由器節(jié)點(diǎn)(3)之間的無線通信方式為WiF1、BlueTooth和ZigBee中的至少一種。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種飲用水水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由遠(yuǎn)程終端1、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2、多個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3及多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4組成。在每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)4，每個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)4可監(jiān)測(cè)溫度、色度、濁度、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、化學(xué)需氧量和生物需氧量，能充分反映水質(zhì)狀況；每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)4與至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3無線連接，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)3均可與調(diào)器節(jié)點(diǎn)2無線連接，再通過ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程終端1無線連接，能給監(jiān)測(cè)活動(dòng)節(jié)約時(shí)間、人力、物力、投資等成本，易于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號(hào)】CN204666190
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520291056
【發(fā)明人】吳建平, 宋紅軍, 黃山松, 韋芳寧, 葛麗妮, 林秋蓮, 何平茜
【申請(qǐng)人】廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日