一．項(xiàng)目背景
目前，我國(guó)常用的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式有三種，一是現(xiàn)場(chǎng)人工取樣，實(shí)驗(yàn)室分析，但其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)龐大，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)；二是建立自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，不過(guò)監(jiān)測(cè)站的位置固定，難以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和跟蹤污染；三是以常規(guī)船舶監(jiān)測(cè)為載體的用的移動(dòng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)車(chē)、船等，不僅成本高，而且存在二次污染。因此設(shè)計(jì)一套低成本的便攜式移動(dòng)在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備是一個(gè)急待解決完善的問(wèn)題。
湖南圣凱安在分析國(guó)內(nèi)外移動(dòng)在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和*技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了小型漂浮式（浮標(biāo)）水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于水質(zhì)污染事件的應(yīng)急監(jiān)測(cè)和跟蹤，以及湖泊水質(zhì)的日常巡檢，具有體積小、成本低、檢測(cè)速度快、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
二．方案建設(shè)
1. 設(shè)計(jì)原理
2. 建設(shè)目標(biāo)
用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)或電腦終端實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)情況，及時(shí)獲取異常情況的提醒及警報(bào)，幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員快速有效地采取應(yīng)對(duì)措施。
該系統(tǒng)通過(guò)水質(zhì)信息智能感知、信息智能處理和控制以及可靠的信息傳輸系統(tǒng)等成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使水質(zhì)監(jiān)測(cè)行業(yè)以及其他水息息相關(guān)的行業(yè)更加科學(xué)、*、穩(wěn)定、可靠。
此外，其運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)性、使用操作的方便性可以促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)有效擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，降低養(yǎng)殖成本，減少養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、增產(chǎn)增 收、節(jié)能減排的現(xiàn)代化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式。
3. 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
◆ 檢測(cè)速度快：水質(zhì)傳感器響應(yīng)時(shí)間短，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)。
◆ 支持多路傳感器輸入：單個(gè)采樣模塊可接入6路具有標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)的水質(zhì)傳感器，而監(jiān)測(cè)終端也支持接入多個(gè)采樣模塊，方便用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況接入相應(yīng)的傳感器。
◆ 水質(zhì)采樣標(biāo)準(zhǔn)：在采樣垂線的深度上嚴(yán)格按照《水質(zhì)采樣方案技術(shù)規(guī)定》（HJ495-2009）的要求進(jìn)行水樣采集。
◆ 安全可靠：浮標(biāo)監(jiān)測(cè)站無(wú)需專(zhuān)人駕駛，即可自動(dòng)采樣，避免了人體接觸可能的毒害性污染。高性能太陽(yáng)能電池和蓄電池，欠壓、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)
◆ 易攜帶：相比較于移動(dòng)船、移動(dòng)車(chē)等，浮標(biāo)的重量較輕，體積較小，單人即可把持運(yùn)輸。
4. 系統(tǒng)架構(gòu)
浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用太陽(yáng)能供電，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器、自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、無(wú)線傳輸?shù)?及相關(guān)分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的一套綜合性的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要分為水質(zhì)數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、云平臺(tái)監(jiān)控層三個(gè)部分組成。
數(shù)據(jù)采集層：該模塊由前端采集系統(tǒng)（水質(zhì)傳感器）和采集控制系統(tǒng)（浮標(biāo)）兩部分構(gòu)成，主要采集河流的PH、ORP、濁度、總磷、總氮等參數(shù)。
數(shù)據(jù)傳輸層：數(shù)據(jù)采樣模塊除了將檢測(cè)的水質(zhì)輸出之外，還需要將檢測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)層。
云平臺(tái)監(jiān)控層：該部分由計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備和控制軟件組成，移動(dòng)設(shè)備具有IP地址，可接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)測(cè)終端的GPRS通信。控制軟件則用來(lái)顯示通過(guò)GPRS收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。
三．相關(guān)產(chǎn)品
1. 水質(zhì)傳感器
湖南圣凱安智能型傳感器能夠全天候、連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)環(huán)境中PH、ORP、COD、氨氮、濁度等的實(shí)時(shí)變化情況，迅速、準(zhǔn)確的采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)區(qū)域水質(zhì)的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為相關(guān)行業(yè)的水質(zhì)改善措施及管理方法的調(diào)整提供詳實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料及決策參考。
這款傳感器具有精度高，壽命長(zhǎng)，漂移小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)配套有數(shù)據(jù)分析軟件（51云聯(lián)），具有監(jiān)測(cè)、上報(bào)、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)等功能，用戶(hù)可通過(guò)電腦端、手機(jī)APP或微信小程序?qū)崟r(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
2. 浮標(biāo)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站
浮標(biāo)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站由浮標(biāo)體、維護(hù)平臺(tái)、傳感器組、通訊設(shè)備、供電系統(tǒng)、錨系等組成。具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水溫、pH 值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、氨氮、硝酸鹽氮、葉綠素、藍(lán)綠藻等，
浮標(biāo)主體為不銹鋼浮體，表層噴涂高耐磨防銹防污保護(hù)層，外側(cè)搭載維護(hù)平臺(tái)，在便于用戶(hù)維護(hù)的同時(shí)，也降低了浮標(biāo)的重心，增強(qiáng)了它抗惡劣環(huán)境的能力。
手機(jī)端展示：
物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
一、背景概述
“水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。"水質(zhì)監(jiān)測(cè)是水資源管理與保護(hù)的重要基礎(chǔ)，也是保護(hù)水環(huán)境的重要手段。在新的發(fā)展階段，我們面對(duì)洪水、水資源緊缺、水污染等問(wèn)題，水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作方式也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。
我國(guó)目前的水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備雖然發(fā)展較為成熟，但遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)技術(shù)仍較為落后。大多數(shù)企業(yè)及部門(mén)依然采用的是斥巨資找所謂的行業(yè)大拿定制開(kāi)發(fā)一整套完整的系統(tǒng)，這樣不僅成本高昂，且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，后期運(yùn)維難度大。
基于此，深圳市圣凱安技術(shù)有限公司推出了一套針對(duì)水源污染等無(wú)組織污染源的在線監(jiān)控系統(tǒng)，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，配合信息化系統(tǒng)和應(yīng)用終端，幫助環(huán)保系統(tǒng)集成商或有關(guān)部門(mén)及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握水質(zhì)信息，為預(yù)警預(yù)報(bào)重大流域性水質(zhì)污染事故，監(jiān)管污染物排放，以及監(jiān)督總量控制制度落實(shí)等提供幫助。
二、系統(tǒng)架構(gòu)
湖南圣凱安水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以信息采集為基礎(chǔ)，環(huán)境大數(shù)據(jù)為支撐、水資源水環(huán)境評(píng)估預(yù)警方法為核心的物理網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)。
它可以實(shí)現(xiàn)地表水體基礎(chǔ)信息的收集和管理、水資源和水質(zhì)的實(shí)時(shí)在線評(píng)價(jià)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析預(yù)測(cè)、水體污染的及時(shí)預(yù)警報(bào)警，為地表水環(huán)境的管理和決策提供技術(shù)支持，我們的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為三層：水質(zhì)數(shù)據(jù)采集層、水質(zhì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層、水質(zhì)在線云平臺(tái)層。如下圖所示：
1：水質(zhì)數(shù)據(jù)采集層
系統(tǒng)主要通過(guò)溫度傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、含氧量傳感器等模塊以及浮標(biāo)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)采集溫度、PH值、濁度、含氧量等信息。
2：水質(zhì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層
通信網(wǎng)絡(luò)層由互聯(lián)網(wǎng)、wifi、寬帶、電信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，負(fù)責(zé)傳遞和處理采集層獲取的信息。
湖南圣凱安DTU無(wú)線遠(yuǎn)程終端設(shè)備支持串口RS485接口、USB接口等，設(shè)備可以直接與客戶(hù)的上述接口設(shè)備直接相連，把客戶(hù)的PLC設(shè)備、工控設(shè)備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶(hù)端末設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等功能。
利用GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，費(fèi)用低，穩(wěn)定性好。可以直接接入各種水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)pH、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
3：環(huán)境在線監(jiān)控應(yīng)用層
云平臺(tái)層為是應(yīng)用層的基礎(chǔ)平臺(tái)，是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與用戶(hù)的接口。云傳物聯(lián)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量及監(jiān)控點(diǎn)的傳感器，靈活配置或定制實(shí)時(shí)畫(huà)面、歷史數(shù)據(jù)畫(huà)面、報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)時(shí)報(bào)警、維護(hù)提醒，同時(shí)可將報(bào)警或超標(biāo)信息推送到相關(guān)人手機(jī)短信或手機(jī)微信中。
操作人員無(wú)需懂得編程，對(duì)電腦有一定的操作知識(shí)即可。如溫度、水位、壓力參數(shù)等，系統(tǒng)收集每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試點(diǎn)的信息動(dòng)態(tài)顯示。對(duì)異常狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警。加裝攝像頭可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)和多角度的監(jiān)測(cè)，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)和人煙稀少（包括水庫(kù)、污水井、狹窄空間等）的方法十分適用。
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