本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，污水排放量不斷增加，自然界的水質(zhì)情況不斷惡化，嚴(yán)重危及到人類健康，因此，必須對(duì)水資源采取監(jiān)測措施，以確保水資源的清潔。
水質(zhì)監(jiān)測是監(jiān)視和測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，水質(zhì)監(jiān)測的主要監(jiān)測項(xiàng)目包括：溫度、電導(dǎo)率、酸堿度PH值、氧化還原能力OPR、色度等。隨著信息處理、電子技術(shù)和化學(xué)傳感器的高速發(fā)展，對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測也變得更加容易操作和實(shí)現(xiàn)。但目前的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備是對(duì)單個(gè)的水域采樣點(diǎn)分別進(jìn)行監(jiān)測，沒有實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，不能對(duì)整片監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提供一種水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)水域的自動(dòng)監(jiān)測。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：
一種水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括環(huán)保監(jiān)控中心、設(shè)置在各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)、對(duì)監(jiān)控水域的水質(zhì)進(jìn)行采樣的水質(zhì)采樣單元以及ZigBee數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，其中：
所述水質(zhì)采樣單元包括單片機(jī)，所述單片機(jī)連接有水文模塊、水質(zhì)模塊、氣象模塊、定位裝置和攝像頭中的一種或多種；
所述ZigBee數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)包括多個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器以及設(shè)置在各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)的ZigBee通信模塊；
設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的所述ZigBee通信模塊分別對(duì)應(yīng)與一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器連接，使一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的ZigBee通信模塊構(gòu)成一局域網(wǎng)；
所述ZigBee通信模塊還分別對(duì)應(yīng)與一個(gè)水質(zhì)采樣單元連接，所述水質(zhì)采樣單元的單片機(jī)用于獲取采樣的數(shù)據(jù)信息，所述ZigBee通信模塊用于將水質(zhì)采樣單元采樣的數(shù)據(jù)信息傳輸至所述ZigBee協(xié)調(diào)器；所述環(huán)保監(jiān)控中心分別與每個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器連接，所述環(huán)保監(jiān)控中心用于接收并處理所述ZigBee協(xié)調(diào)器上傳的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息。
進(jìn)一步的，水文模塊包括水位傳感器、流速傳感器、水溫傳感器中的一種或多種；水質(zhì)模塊包括PH傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率鹽分傳感器、濁度傳感器、余氯傳感器中的一種或多種。
進(jìn)一步的，所述氣象模塊包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、太陽輻射傳感器、降雨量傳感器、空氣溫度傳感器、相對(duì)濕度傳感器和紫外輻射傳感器中的一種或多種。
進(jìn)一步的，各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)設(shè)有用于給所述水質(zhì)采樣單元供電的太陽能供電子系統(tǒng)，所述太陽能供電子系統(tǒng)包括控制電路、太陽能板、蓄電池、逆變器，其中：
所述太陽能板的輸出端與所述蓄電池的輸入端連接，所述蓄電池的輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆變器的輸出端與所述控制電路的輸入端連接，所述控制電路的輸出端與所述水質(zhì)采樣單元連接；
所述蓄電池的輸出端與所述逆變器的輸入端之間依次設(shè)有濾波電路、整流電路、變壓電路；
所述控制電路的輸入端還與工頻交流電連接，所述控制電路用于控制工頻交流電與所述蓄電池對(duì)所述水質(zhì)采樣單元的供電轉(zhuǎn)換。
進(jìn)一步的，所述單片機(jī)還連接有通用串行總線、串口通信接口、傳感器接口和/或數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊。
進(jìn)一步的，所述環(huán)保監(jiān)控中心包括用于顯示接收到水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息的顯示屏和用于存儲(chǔ)接收到的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
進(jìn)一步的，所述單片機(jī)采用Intel Edison系列的芯片，所述串口通信接口采用基于TTL電平的RX接口和TX接口，所述傳感器接口采用正電壓、接地和傳感信號(hào)接口，所述水質(zhì)采樣單元包括的各傳感器通過有線或短距離無線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
進(jìn)一步的，所述單片機(jī)采用嵌入式模塊。
進(jìn)一步的，所述ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口與環(huán)保監(jiān)控中心連接。
本實(shí)用新型具有以下有益效果：
本實(shí)用新型的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過水質(zhì)采樣單元對(duì)監(jiān)控水域內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，單片機(jī)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至ZigBee通信模塊，ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的ZigBee通信模塊構(gòu)成一局域網(wǎng)，這種組網(wǎng)方式能夠?qū)φO(jiān)控水域進(jìn)行監(jiān)測，ZigBee通信模塊將水質(zhì)采樣單元采樣的數(shù)據(jù)信息傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器，環(huán)保監(jiān)控中心分別與每個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器連接，環(huán)保監(jiān)控中心接收、顯示、存儲(chǔ)并處理分析ZigBee協(xié)調(diào)器上傳的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息，大大提高了水質(zhì)監(jiān)測的時(shí)效性，并且能夠較大范圍地監(jiān)測監(jiān)控水域內(nèi)的水質(zhì)。本實(shí)用新型在使用過程中資源耗費(fèi)少，監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大且豐富，環(huán)保監(jiān)控中心能夠存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，并可對(duì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的同時(shí)，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和水質(zhì)監(jiān)測的效率。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
本實(shí)用新型提供一種水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括環(huán)保監(jiān)控中心1、設(shè)置在各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)、對(duì)監(jiān)控水域的水質(zhì)進(jìn)行采樣的水質(zhì)采樣單元3以及ZigBee數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，其中：
水質(zhì)采樣單元3包括單片機(jī)，單片機(jī)連接有用于測量水文指標(biāo)的水文模塊4、用于測量水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)模塊5、，用于測量氣象指標(biāo)的氣象模塊6、用于定位采樣點(diǎn)位置信息的定位裝置7和用于獲取圖像和視頻數(shù)據(jù)信息的攝像頭8中的一種或多種；
ZigBee數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)包括多個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器2以及設(shè)置在各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)的ZigBee通信模塊9；
設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的ZigBee通信模塊9分別對(duì)應(yīng)與一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器2連接，使一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器2與設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的ZigBee通信模塊9構(gòu)成一局域網(wǎng)；
ZigBee通信模塊9還分別對(duì)應(yīng)與一個(gè)水質(zhì)采樣單元3連接，水質(zhì)采樣單元3的單片機(jī)用于獲取采樣的數(shù)據(jù)信息，ZigBee通信模塊9用于將水質(zhì)采樣單元3采樣的數(shù)據(jù)信息傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器2；環(huán)保監(jiān)控中心1分別與每個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器2連接，環(huán)保監(jiān)控中心1用于接收并處理ZigBee協(xié)調(diào)器2上傳的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息。
本實(shí)用新型的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過水質(zhì)采樣單元對(duì)監(jiān)控水域內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，單片機(jī)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至ZigBee通信模塊，ZigBee協(xié)調(diào)器與設(shè)置在同一采樣水域內(nèi)的ZigBee通信模塊構(gòu)成一局域網(wǎng)，這種組網(wǎng)方式能夠?qū)φO(jiān)控水域進(jìn)行監(jiān)測，ZigBee通信模塊將水質(zhì)采樣單元采樣的數(shù)據(jù)信息傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器，環(huán)保監(jiān)控中心分別與每個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器連接，環(huán)保監(jiān)控中心接收、顯示、存儲(chǔ)并處理分析ZigBee協(xié)調(diào)器上傳的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息，大大提高了水質(zhì)監(jiān)測的時(shí)效性，并且能夠較大范圍地監(jiān)測監(jiān)控水域內(nèi)的水質(zhì)。本實(shí)用新型在使用過程中資源耗費(fèi)少，監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大且豐富，環(huán)保監(jiān)控中心能夠存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，并可對(duì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的同時(shí)，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和水質(zhì)監(jiān)測的效率。
優(yōu)選的，水文模塊4包括用于測量水位指標(biāo)的水位傳感器、用于測量流速指標(biāo)的流速傳感器、用于測量水溫指標(biāo)的水溫傳感器中的一種或多種；水質(zhì)模塊5包括用于測量pH值指標(biāo)的PH傳感器、用于測量溶解氧指標(biāo)的溶解氧傳感器、用于測量電導(dǎo)率鹽分指標(biāo)的電導(dǎo)率鹽分傳感器、用于測量濁度指標(biāo)的濁度傳感器、用于測量余氯指標(biāo)的余氯傳感器中的一種或多種。這樣能夠?qū)⒈粶y量點(diǎn)的水位、流速等各個(gè)參量實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電量信號(hào)。另外，氣象模塊6包括用于測量風(fēng)速指標(biāo)的風(fēng)速傳感器、用于測量風(fēng)向指標(biāo)的風(fēng)向傳感器、用于測量太陽輻射指標(biāo)的太陽輻射傳感器、用于測量降雨量指標(biāo)的降雨量傳感器、用于測量空氣溫度指標(biāo)的空氣溫度傳感器、用于測量相對(duì)濕度指標(biāo)的相對(duì)濕度傳感器和用于測量紫外輻射指標(biāo)的紫外輻射傳感器中的一種或多種。這樣可以連續(xù)監(jiān)測監(jiān)控水域的風(fēng)速、風(fēng)向等各個(gè)參量的大小，將各個(gè)參量實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電量信號(hào)。
進(jìn)一步的，各個(gè)監(jiān)控水域采樣點(diǎn)設(shè)有太陽能供電子系統(tǒng)，太陽能供電子系統(tǒng)用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能提供給水質(zhì)采樣單元3，太陽能供電子系統(tǒng)包括控制電路、太陽能板、蓄電池、逆變器，其中：
太陽能板的輸出端與蓄電池的輸入端連接，蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端連接，逆變器的輸出端與控制電路的輸入端連接，控制電路的輸出端與水質(zhì)采樣單元3連接；
蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端之間依次設(shè)有濾波電路、整流電路、變壓電路；
控制電路的輸入端還與工頻交流電連接，控制電路用于控制工頻交流電與蓄電池對(duì)水質(zhì)采樣單元3的供電轉(zhuǎn)換。
使用太陽能供電，成本較低，安全性高，太陽能發(fā)電裝置不會(huì)產(chǎn)生磨損，使用壽命較長。
進(jìn)一步的，單片機(jī)還連接有通用串行總線、串口通信接口、傳感器接口和/或數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊。
為了方便在線監(jiān)控監(jiān)控水域內(nèi)的水質(zhì)，環(huán)保監(jiān)控中心1包括用于顯示接收到水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息的顯示屏和用于存儲(chǔ)接收到的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，環(huán)保監(jiān)控中心1還可以包括數(shù)據(jù)分析處理模塊，數(shù)據(jù)分析處理模塊用于對(duì)每次接收到的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，通過將水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較得出當(dāng)前水質(zhì)情況，以及用于將當(dāng)前水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，預(yù)測未來的水質(zhì)狀況的趨勢(shì)。
優(yōu)選的，單片機(jī)采用Intel Edison系列的芯片，串口通信接口采用基于TTL電平的RX接口和TX接口，傳感器接口采用正電壓、接地和傳感信號(hào)接口，水質(zhì)采樣單元3包括的各傳感器通過有線或短距離無線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
進(jìn)一步的，單片機(jī)采用嵌入式模塊，嵌入式模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊、物理值的有效性判斷功能模塊、數(shù)據(jù)簡易處理模塊和報(bào)警模塊。
本實(shí)用新型中，ZigBee協(xié)調(diào)器2通過串口與環(huán)保監(jiān)控中心1連接。串口通信硬件實(shí)現(xiàn)簡單，不需要操作系統(tǒng)的支持，可以直接由硬件電路實(shí)現(xiàn)。
以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。