本實用新型涉及智能監(jiān)測技術領域，尤其是涉及一種基于北斗浮標的水質動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

近年來，湖水藍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藻爆發(fā)的威脅。比如，2007年5月底，由于太湖藍藻暴發(fā)等原因，導致城市水源地水質污染，嚴重影響了當地近百萬群眾的正常生活，引起社會廣泛關注。

現(xiàn)有治理藍藻爆發(fā)的技術措施主要分三類：(1)治理水體富營養(yǎng)化，逐步消除藍藻生存的基礎，以減慢藍藻生長繁殖速度，逐步減少藍藻爆發(fā)面積，包括控源截污、打撈藍藻、清淤、調水和生態(tài)修復五類工程技術措施。(2)直接清除藍藻，主要包括打撈清除藍藻、調水帶走藍藻、清除底泥中的藍藻，也包括部分的植物除藻和魚類食藻等。(3)物聯(lián)網建設在監(jiān)藻治理中已經實現(xiàn)了實時智能感知，包括感知水文、感知藍藻湖泛和感知藍藻打撈處理。感知水文是指對湖水飲用水源地、調水沿線、主要入湖河流的水質、水量等水文指標實施實時監(jiān)測。感知藍藻湖泛是指實時感知藍藻、湖泛的發(fā)生、規(guī)模和程度。感知藍藻打撈處理是指進行打撈、處置和利用全過程的定位、跟蹤和監(jiān)控。

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

技術實現(xiàn)要素：

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

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種基于北斗浮標的水質動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括北斗浮標、監(jiān)測中心站和監(jiān)測移動終端，所述北斗浮標設有多個，分布設置于待監(jiān)測區(qū)域，所述北斗浮標通過北斗衛(wèi)星導航系統(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；

所述北斗浮標包括浮標本體以及設置于浮標本體上的處理器、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、電導率傳感器、溫度傳感器、水位傳感器和重金屬電化學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，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有一塊。

所述浮標本體上的還設有無線通信模塊，多個北斗浮標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絡。

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情況發(fā)布終端、監(jiān)測預警終端和水質數據庫服務器，所述監(jiān)測指揮終端通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與北斗浮標連接，所述監(jiān)測移動終端與監(jiān)測指揮終端連接。

多個所述北斗浮標分布設置于待監(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。

所述北斗浮標上設有一錨接點，該錨接點通過錨鏈固定在待監(jiān)測區(qū)域內。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用北斗短報文通信技術對北斗浮標的感知數據進行北斗衛(wèi)星鏈路的數據傳輸，結合無線傳感網的數據傳輸，高效可靠地實現(xiàn)對太湖水質的管理，并將水質檢測技術進行分析，采取有效、及時的應對措施，有效的把控水質管理，具有以下優(yōu)點：

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

(2)本實用新型北斗浮標中設置有多種傳感器，有利于實現(xiàn)對水質的全面監(jiān)測。

(3)本實用新型北斗浮標中同時集成有北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片，同時實現(xiàn)傳感器數據傳輸和全天侯全天時的定位。

(4)本實用新型北斗浮標還設置有無線通訊模塊，可將無線傳感網和北斗衛(wèi)星定位通信有機地組合起來，實現(xiàn)全區(qū)域監(jiān)測與管理，有助于災情預測與應急。

(5)本實用新型通過對北斗浮標設置位置的限定，提高水質監(jiān)測參數的可靠性。

(6)本實用新型設置有支持高性能預測計算、海量數據存儲的監(jiān)測中心站，為上層應用提供良好硬件支持。

(7)本實用新型還設置有監(jiān)測移動端，提高相應處理的實時性。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型北斗浮標的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本實施例提供一種基于北斗浮標的水質動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括北斗浮標1、監(jiān)測中心站3和監(jiān)測移動終端4，北斗浮標1通過北斗衛(wèi)星導航系統(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1設有多個，分布設置于待監(jiān)測區(qū)域，如設置于待監(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1包括浮標本體以及設置于浮標本體上的處理器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、電導率傳感器、溫度傳感器、水位傳感器和重金屬電化學傳感器等。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據發(fā)送出去，北斗二代接收芯片是對監(jiān)測浮標進行全天候全天時定位，實現(xiàn)太湖水質的長效監(jiān)測與浮標的狀態(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，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至少設有一塊。北斗浮標1上設有一錨接點，該錨接點通過錨鏈固定在待監(jiān)測區(qū)域內。

北斗一代接收芯片將各種傳感器采集的數據發(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號和水質監(jiān)測數據的通訊申請信號加密后通過衛(wèi)星轉發(fā)入站；(2)地面中心站接收到通訊申請信號后，經脫密和再加密后加入持續(xù)廣播的出站廣播電文中，經衛(wèi)星廣播給監(jiān)測中心站；(3)監(jiān)測中心站接收出站信號，解調解密出站電文，完成一次通訊。

本實用新型的另一實施例中，浮標本體上的還設有無線通信模塊108，多個北斗浮標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絡。無線通信模塊為Zigbee模塊或WiFi模塊。

北斗浮標1的數據監(jiān)測過程以自動監(jiān)測為主，如遇水質異?；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據均值；手工監(jiān)測時，每周1次，每周一上報上周監(jiān)測結果。每月至少采樣監(jiān)測1次，采樣時間根據具體情況選定。

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情況發(fā)布終端、監(jiān)測預警終端和水質數據庫服務器，監(jiān)測指揮終端通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與北斗浮標連接，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)應用于太湖監(jiān)測，先將太湖湖面分為9個大區(qū)，均勻設置監(jiān)測垂線，從而獲得20個監(jiān)測浮標點位。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)域水源地加密布點密度。東太湖網圍養(yǎng)殖規(guī)模較大，故單獨布點測定各項指標。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先測定不同水深處的水溫、溶解氧等參數，確定分層情況后再決定監(jiān)測垂線上采樣點的位置和數目。一般除在水面下0.5米處和水底以上0.5米處設浮標采樣點后，還要在每個斜溫層1/2處設采樣點。通過北斗浮標的設置，使太湖監(jiān)測形成“衛(wèi)星—浮標—用戶”信息處理與預警體系。

以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。