專利名稱：水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)，特別是指能夠?qū)λw質(zhì)量進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水質(zhì)的安全對人類生活的影響越來越重大，對于一些大的國際化大城市來說， 水質(zhì)安全就是城市的生命，相應(yīng)水體質(zhì)量監(jiān)測方法也愈來愈重要。我國水質(zhì)監(jiān)測初期采用的人工取樣、實(shí)驗(yàn)室分析方式。采用的水質(zhì)檢測儀器 一般都是離線式的實(shí)驗(yàn)室檢測方式，檢測結(jié)果反饋周期長，如此取樣及分析過程費(fèi)工費(fèi) 時(shí)、效率低下，并且覆蓋面有限。同時(shí)由于生產(chǎn)和生活的影響，水質(zhì)的變化呈現(xiàn)出復(fù)雜 的動態(tài)突變新特點(diǎn)，上述方式得到的檢測結(jié)果已沒有太大的參考價(jià)值。后來采用的定點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測的方式雖比上述方式較精確一些，但也難以解決取樣 點(diǎn)分散，無法實(shí)時(shí)反映水質(zhì)動態(tài)變化的難題。隨著科技的發(fā)展，人們開始采用多種專用的監(jiān)測傳感器對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測， 但是，如何把傳感器的數(shù)據(jù)集中起來，實(shí)時(shí)傳回到水質(zhì)監(jiān)測機(jī)構(gòu)，對重要水體質(zhì)量的動 態(tài)變化實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測，以便對污染事件及時(shí)采取防控措施，依是一個(gè)待需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有的水體質(zhì)量監(jiān)測方 法中存在的取樣點(diǎn)分散，無法實(shí)時(shí)反映水質(zhì)動態(tài)變化的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)包括遙控模塊、水上平臺模 塊、水質(zhì)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊及數(shù)據(jù)接收與分析模塊，其中遙控模塊包括操 作裝置及設(shè)于水上平臺模塊上的接收裝置，水上平臺模塊至少包括船體及動力裝置，水 質(zhì)監(jiān)測模塊設(shè)置于船體上，設(shè)有對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測的監(jiān)測傳感器，數(shù)據(jù)處理與傳輸模 塊接收水質(zhì)監(jiān)測模塊輸出的信息并通過傳送至數(shù)據(jù)接收與分析模塊，數(shù)據(jù)接收與分析模 塊接收數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊輸出的信息并進(jìn)行分析。依據(jù)上述主要特征，該水上平臺模塊還包括一設(shè)于船體之下并與船體連接的船 體穩(wěn)定裝置。依據(jù)上述主要特征，該水質(zhì)監(jiān)測模塊至少包括溫度傳感器與PH值傳感器。依據(jù)上述主要特征，該水質(zhì)監(jiān)測模塊還包括一水下攝像裝置，該水下攝像裝置 提供多角度的可見光和紅外線實(shí)時(shí)監(jiān)測視頻信號。依據(jù)上述主要特征，該水質(zhì)監(jiān)測模塊還包括一水上攝像裝置，該水上攝像裝置 提供多角度的可見光和紅外線實(shí)時(shí)監(jiān)測視頻信號。依據(jù)上述主要特征，該遙控模塊的操作裝置包括一攝像裝置控制單元，以對水 下與水上攝像裝置進(jìn)行360度的自由旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。
依據(jù)上述主要特征，該遙控模塊的操作裝置還包括一船體控制單元，以對船體 的運(yùn)動進(jìn)行控制。依據(jù)上述主要特征，該數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊還包括一 OSD視頻字符疊加單元， 其通過將溫度傳感器與PH值傳感器感測的數(shù)值疊加于水下與水上攝像裝置拍攝的圖像 上。依據(jù)上述主要特征，該數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊通過無線方式將信息傳送至數(shù)據(jù)接 收與分析模塊。依據(jù)上述主要特征，該水上平臺模塊還包括一電源單元，以提供船體及該數(shù)據(jù) 處理與傳輸模塊工作所需的電力。依據(jù)上述主要特征，該水上平臺模塊的電源單元為太陽能供電單元。依據(jù)上述主要特征，該水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)還包括GPS導(dǎo)航裝置，以對船體的運(yùn) 動方位進(jìn)行控制及跟蹤。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過將水質(zhì)監(jiān)測模塊設(shè)置于水上平臺模塊上，并通 過遙控模塊進(jìn)行控制，如此可以對水源地進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)處理與傳輸 模塊及數(shù)據(jù)接收與分析模塊實(shí)時(shí)地對水質(zhì)進(jìn)行分析，從而有利于探索人類活動與水體質(zhì) 量變化的相關(guān)性，并提出相應(yīng)的防控措施，為建立水質(zhì)安全體系貢獻(xiàn)力量，并且本發(fā)明 通過遙控模塊與水上平臺模塊結(jié)合，可動態(tài)控制水體質(zhì)量取樣點(diǎn)位置，不需設(shè)置固定的 取樣點(diǎn)，并且可自動完成水體質(zhì)量的監(jiān)測，因此與人工取樣的方式相比可以大幅度降低 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的成本，并且監(jiān)測結(jié)果更加精確。


圖1為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的組成框架示意圖。圖2為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的主要構(gòu)件的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的主要部分的電路系統(tǒng)架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式請參考圖1所示，為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的組成框架示意圖，該水 質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)1包括遙控模塊(未圖示)、水上平臺模塊11、水質(zhì)監(jiān)測模塊12、數(shù)據(jù)處 理與傳輸模塊13及數(shù)據(jù)接收與分析模塊14，其中遙控模塊包括操作裝置100及設(shè)于水上 平臺模塊上的接收裝置101 (如圖2所示)，水上平臺模塊11至少包括船體110及動力裝 置(未圖示)，水質(zhì)監(jiān)測模塊12與數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊13均設(shè)置于船體110上，該水質(zhì) 監(jiān)測模塊12設(shè)有對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測的監(jiān)測傳感器(如后詳述)，數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊 13接收水質(zhì)監(jiān)測模塊12輸出的信息并通過傳送至數(shù)據(jù)接收與分析模塊14，數(shù)據(jù)接收與分 析模塊14接收數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊13輸出的信息并進(jìn)行分析。請參考圖2所示，為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)1的主要構(gòu)件的機(jī)械結(jié)構(gòu)示 意圖，主要表現(xiàn)為水上平臺模塊11的船體Iio與水質(zhì)監(jiān)測模塊12的硬件結(jié)構(gòu)，其中水質(zhì) 監(jiān)測模塊12與數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊13均設(shè)置在船體110上。為防止船體110在風(fēng)浪情 況下側(cè)翻，該船體UO下面設(shè)有一船體穩(wěn)定裝置，在具體實(shí)施時(shí)可為一重力錘111。而 該水質(zhì)監(jiān)測模塊12至少包括溫度傳感器120與PH值傳感器121，其中溫度傳感器120可為DS18B20傳感器芯片，可直接輸出數(shù)字式溫度信號，PH值傳感器121輸出一個(gè)電壓模 擬量。在具體實(shí)施時(shí)，該重力錘111可為中空設(shè)置，如此溫度傳感器120、PH值傳感器 121及水下攝像裝置123 (容后詳述)均可設(shè)置在重力錘111內(nèi)部的空腔(未標(biāo)號)里。當(dāng) 然，該水質(zhì)監(jiān)測模塊12還可以包括其他類型的傳感器，以對水質(zhì)的其他參數(shù)進(jìn)行測量。另外，該水質(zhì)監(jiān)測模塊12還可包括水上攝像裝置122與水下攝像裝置123，該水 上攝像裝置122可為一小型標(biāo)準(zhǔn)清晰度的監(jiān)控專用攝像頭，并安排在船體110上表面，該 水上攝像裝置122與水下攝像裝置123可以提供多角度的可見光和紅外線實(shí)時(shí)監(jiān)測視頻信 號。同時(shí)，為了遙控水上攝像裝置122與水下攝像裝置123能夠在360度的范圍內(nèi)自由 旋轉(zhuǎn)以對水質(zhì)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，該遙控模塊的操作裝置100還包括一攝像裝置控制單 元102，以對水上與水下攝像裝置122、123的自由旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，對驅(qū)動水上與水下攝 像裝置122、123進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，在安全監(jiān)控中已有應(yīng)用，此處不再詳細(xì)描 述。請參閱圖3所示，為實(shí)施本發(fā)明的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的主要部分的電路系統(tǒng)架 構(gòu)圖，其中單片機(jī)控制單元130、OSD視頻字符疊加單元131及遠(yuǎn)程圖像傳輸單元132均 為數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊13的組成部分，而接收裝置101為遙控模塊的組成部分，與遙控 模塊的操作裝置100相對應(yīng)，其中該操作裝置100包括船體控制單元101與攝像裝置控 制單元102，其中船體控制單元101用以對船體110的運(yùn)動進(jìn)行控制，而攝像裝置控制單 102元用以對水下與水上攝像裝置122、123的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。在具體實(shí)施時(shí)，船體控制 單元101可為一個(gè)RD8000遙控器。該遙控器信號頻率低，基本不與其它信號干擾，共 8通道，為與其他遙控單元的聯(lián)結(jié)整合提供了可能，攝像裝置控制單元102也通過遙控方 式遠(yuǎn)程控制水上與水下攝像裝置122、123的俯仰與左右視角，同時(shí)能因任務(wù)需要而增加 變、對焦功能。其中船體控制單元101與攝像裝置控制單元102發(fā)出的控制信號均由接 收裝置101接收并傳輸至單片機(jī)控制單元130，對于船體控制單元101發(fā)出的控制信號， 單片機(jī)控制單元130再發(fā)出相應(yīng)的控制命令至相應(yīng)的裝置(如船體110的動力裝置等)以 控制船體110的運(yùn)動，而對于攝像裝置控制單元102發(fā)出的控制信號，則由單片機(jī)控制 單元130輸出至一攝像裝置控制器124，由攝像裝置控制器124驅(qū)動水上與水下攝像裝置 122、123相行相應(yīng)的處理，在具體實(shí)施時(shí)，該攝像裝置控制器124與水上與水下攝像裝 置122、123可整合在一起。在工作時(shí)，單片機(jī)控制單元130將溫度和PH值傳感器120、121監(jiān)測到的溫度 值與PH值通過RS232串口傳送給OSD視頻字符疊加單元131，同時(shí)水上與水下攝像裝置 122、123將攝取的視頻信號也傳輸至OSD視頻字符疊加單元131，OSD視頻字符疊加單 元131將溫度信號、PH值信號及視頻信號疊加形成視頻合成信號，并通過遠(yuǎn)程圖像傳輸 單元132編碼后進(jìn)行發(fā)射傳輸。之后數(shù)據(jù)接收與分析模塊14遠(yuǎn)程接收該信號并解碼后， 即可在數(shù)據(jù)接收與分析模塊14的屏幕(未圖示)上實(shí)時(shí)的顯示出含有當(dāng)前采樣點(diǎn)水樣的 溫度及PH值的畫面。其中遠(yuǎn)程圖像傳輸單元132是通過對信號進(jìn)行編碼、調(diào)制、射頻處 理及放大等處理，之后通過發(fā)射天線發(fā)射出，而數(shù)據(jù)接收與分析模塊14則經(jīng)過相反的過 程而將信號恢復(fù)并顯示。在具體實(shí)施時(shí)，遙控模塊的操作裝置100也可以和數(shù)據(jù)接收與 分析模塊14整合在一起。另外，該水上平臺模塊11還包括一電源單元(未圖示)，該電源單元設(shè)置于船體110上，以提供船體110、水質(zhì)監(jiān)測模塊12及數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊13工作所需的電力， 該電源單元可為充電電池或太陽能供電單元。同時(shí)，該水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)1還可包括GPS 導(dǎo)航裝置(未圖示)，該GPS導(dǎo)航裝置可設(shè)置于船體110上并可與操作裝置聯(lián)動，如此不 僅可利其該GPS導(dǎo)航裝置以對船體110進(jìn)行跟蹤，還可以通過預(yù)先設(shè)定需要監(jiān)測的地理 位置信息，船體110便可依該地理位置信息行駛至預(yù)定的位置自動監(jiān)測水質(zhì)并傳回?cái)?shù)據(jù) 及圖像，從而實(shí)現(xiàn)全自動的動態(tài)水質(zhì)監(jiān)測。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過將水質(zhì)監(jiān)測模塊12設(shè)置于一水上平臺模塊11 上，并通過遙控模塊進(jìn)行控制，如此可以對水源地進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)處 理與傳輸模塊13及數(shù)據(jù)接收與分析模塊14實(shí)時(shí)地對水質(zhì)進(jìn)行分析，從而有利于探索人 類活動與水體質(zhì)量變化的相關(guān)性，并提出相應(yīng)的防控措施，為建立水質(zhì)安全體系貢獻(xiàn)力 量，并且本發(fā)明通過遙控模塊與水上平臺模塊11結(jié)合，可動態(tài)控制水體質(zhì)量取樣點(diǎn)位 置，不需設(shè)置固定的取樣點(diǎn)，并且可自動完成水體質(zhì)量的監(jiān)測，因此與人工取樣的方式 相比可以大幅度降低水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的成本，并且監(jiān)測結(jié)果更加精確。
權(quán)利要求
1.一種水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，用以對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，其特征在于該水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān) 測系統(tǒng)包括遙控模塊、水上平臺模塊、水質(zhì)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊及數(shù)據(jù)接收 與分析模塊，其中遙控模塊包括操作裝置及設(shè)于水上平臺模塊上的接收裝置，水上平臺 模塊至少包括船體及動力裝置，水質(zhì)監(jiān)測模塊設(shè)置于船體上，設(shè)有對水體質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測 的監(jiān)測傳感器，數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊接收水質(zhì)監(jiān)測模塊輸出的信息并通過傳送至數(shù)據(jù)接 收與分析模塊，數(shù)據(jù)接收與分析模塊接收數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊輸出的信息并進(jìn)行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水上平臺模塊還包括一 設(shè)于船體之下并與船體連接的船體穩(wěn)定裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水質(zhì)監(jiān)測模塊至少包括 溫度傳感器與PH值傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水質(zhì)監(jiān)測模塊還包括一 水下攝像裝置，該水下攝像裝置提供多角度的可見光和紅外線實(shí)時(shí)監(jiān)測視頻信號。
5.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水質(zhì)監(jiān)測模塊還包括一 水上攝像裝置，該水上攝像裝置提供多角度的可見光和紅外線實(shí)時(shí)監(jiān)測視頻信號。
6.如權(quán)利要求5所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該遙控模塊的操作裝置包 括一攝像裝置控制單元，以對水下與水上攝像裝置進(jìn)行360度的自由旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。
7.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該遙控模塊的操作裝置還 包括一船體控制單元，以對船體的運(yùn)動進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求6所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊還 包括一 OSD視頻字符疊加單元，其通過將溫度傳感器與PH值傳感器感測的數(shù)值疊加于 水下與水上攝像裝置拍攝的圖像上。
9.如權(quán)利要求8所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊通 過無線方式將信息傳送至數(shù)據(jù)接收與分析模塊。
10.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水上平臺模塊還包括一 電源單元，以提供船體及該數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊工作所需的電力。
11.如權(quán)利要求10所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水上平臺模塊的電源 單元為太陽能供電單元。
12.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)還包 括GPS導(dǎo)航裝置，以對船體的運(yùn)動方位進(jìn)行控制及跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，該水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)通過將水質(zhì)監(jiān)測模塊設(shè)置于水上平臺模塊上，并通過遙控模塊進(jìn)行控制，如此可以對水源地進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊及數(shù)據(jù)接收與分析模塊實(shí)時(shí)地對水質(zhì)進(jìn)行分析，從而有利于探索人類活動與水體質(zhì)量變化的相關(guān)性，并提出相應(yīng)的防控措施，并且本發(fā)明通過遙控模塊與水上平臺模塊結(jié)合，可動態(tài)控制水體質(zhì)量取樣點(diǎn)位置，不需設(shè)置固定的取樣點(diǎn)，并且可自動完成水體質(zhì)量的監(jiān)測，因此與人工取樣的方式相比可以大幅度降低水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的成本，并且監(jiān)測結(jié)果更加精確。
文檔編號B63C11/00GK102023202SQ20101029109
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者夏爾凡 申請人:夏爾凡