一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和經(jīng)GPRS與之相聯(lián)的多個(gè)監(jiān)測(cè)終端。監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中心處理器連接數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)分析處理和數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，還連接顯示器/用戶(hù)終端，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊連接存儲(chǔ)各監(jiān)測(cè)終端的GPS、GIS以及相關(guān)重金屬濃度的數(shù)據(jù)庫(kù)。各監(jiān)測(cè)終端的主控模塊包括嵌入式處理器及時(shí)鐘和GPRS子模塊，檢測(cè)模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器陣列。運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)終端所測(cè)水環(huán)境的溫度和重金屬濃度發(fā)送到監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)并顯示。數(shù)據(jù)分析處理模塊將其與標(biāo)準(zhǔn)值和歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，當(dāng)為污染水質(zhì)或某種重金屬濃度突升則報(bào)警。本實(shí)用新型實(shí)時(shí)采樣分析，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水體污染。組網(wǎng)簡(jiǎn)單、易擴(kuò)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水環(huán)境監(jiān)測(cè)是水資源管理與保護(hù)的重要手段。
[0003]隨著社會(huì)和工業(yè)的發(fā)展，大量生活污水和工業(yè)廢水排入江河湖泊中，我國(guó)大部分地區(qū)的江河湖海都已經(jīng)存在不同程度的重金屬污染。重金屬元素污染已經(jīng)成為威脅人類(lèi)生存環(huán)境的重大問(wèn)題。而傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作主要以人工采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主，存在著監(jiān)測(cè)頻次低、監(jiān)測(cè)范圍小、采樣誤差大、實(shí)時(shí)性差。缺乏對(duì)大范圍內(nèi)的水環(huán)境重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、并進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)分析的技術(shù)手段，極易錯(cuò)失在污染初期進(jìn)行及時(shí)防治的最佳時(shí)期。為了保護(hù)環(huán)境、提高人們的生存質(zhì)量，極需一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域水環(huán)境重金屬濃度的系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在待檢測(cè)的區(qū)域各水域內(nèi)安裝監(jiān)測(cè)終端，監(jiān)測(cè)終端包括電源模塊、可檢測(cè)重金屬的檢測(cè)模塊和主控模塊，多個(gè)監(jiān)測(cè)終端與監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)經(jīng)通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)寫(xiě)為GPRS，英文為General PacketRadio Service)連接，定時(shí)將檢測(cè)的重金屬含量數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和安裝在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各水域內(nèi)的I?1024監(jiān)測(cè)終端，各監(jiān)測(cè)終端與監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)經(jīng)通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接；所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括中心處理器及其所連接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)。所述數(shù)據(jù)庫(kù)為存儲(chǔ)各監(jiān)測(cè)終端的GPS (全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng),英文為Global Positioning System)信息、GIS (地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文為Geographic Information System)信息以及各監(jiān)測(cè)終端檢測(cè)其所處位置的相關(guān)重金屬濃度的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，中心處理器還連接顯示器和/或用戶(hù)終端。
[0006]每臺(tái)監(jiān)測(cè)終端包括檢測(cè)模塊、主控模塊和電源模塊，電源模塊為監(jiān)測(cè)終端各部件提供電源，主控模塊包括嵌入式處理器及其連接的時(shí)鐘子模塊和GPRS子模塊，檢測(cè)模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器陣列，溫度傳感器的電信號(hào)輸出端接入主控模塊嵌入式處理器，重金屬電化學(xué)傳感器陣列的電信號(hào)輸出端接入信號(hào)調(diào)理電路，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路濾波和調(diào)理后、接入主控模塊嵌入式處理器。
[0007]所述監(jiān)測(cè)終端的電源模塊包括太陽(yáng)能電池板、充電電池及充放電管理電路，太陽(yáng)能電池板和充電電池均與充放電管理電路連接，充放電管理電路的輸出為電源模塊的輸出。太陽(yáng)能電池板在陽(yáng)光下得到電量，一部分經(jīng)充放電管理電路直接提供終端使用，其余經(jīng)充放電管理電路儲(chǔ)存于充電電池，當(dāng)陽(yáng)光不足，太陽(yáng)能電池板得到的電量不能滿足終端使用時(shí)，充放電管理電路調(diào)取充電電池電量提供給終端使用。[0008]所述監(jiān)測(cè)終端的重金屬電化學(xué)傳感器陣列為包括鉛、鎘、汞、銅離子電極的重金屬電化學(xué)傳感器陣列。
[0009]所述監(jiān)測(cè)終端在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各江、河、湖、水庫(kù)等自然水體內(nèi)均布，且在支流匯流處、工廠排水口、生活污水排水口加裝。
[0010]所述用戶(hù)終端為臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦和移動(dòng)智能手機(jī)中的任一種或多種。
[0011]所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)連接服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置在服務(wù)器內(nèi)，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊連接服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0012]所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的中心處理器還接有報(bào)警模塊，其內(nèi)包括聲光報(bào)警電路。
[0013]本實(shí)用新型區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用時(shí)各監(jiān)測(cè)終端的檢測(cè)模塊的溫度傳感器檢測(cè)所處水環(huán)境的溫度，重金屬電化學(xué)傳感器陣列檢測(cè)所處水環(huán)境的相關(guān)重金屬濃度，主控模塊嵌入式處理器根據(jù)時(shí)鐘子模塊的信號(hào)定時(shí)采集檢測(cè)模塊的溫度數(shù)據(jù)和各重金屬濃度數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)和本監(jiān)測(cè)終端編碼一起經(jīng)GPRS子模塊發(fā)送到監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。
[0014]監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊收到各監(jiān)測(cè)終端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，傳送到中心處理器，中心處理器將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)分析處理模塊，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊將數(shù)據(jù)按監(jiān)測(cè)終端編碼和時(shí)間存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0015]數(shù)據(jù)分析處理模塊對(duì)當(dāng)前重金屬濃度數(shù)據(jù)與其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的濃度值比對(duì)，與該監(jiān)測(cè)終端所處位置的歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，得到分析結(jié)果的圖像或圖表送入中心處理器。
[0016]監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的中心處理器將數(shù)據(jù)分析處理模塊所得的分析結(jié)果和根據(jù)該監(jiān)測(cè)終端編碼得到的其所處位置的GPS數(shù)據(jù)、GIS地形數(shù)據(jù)送入顯示器和/或用戶(hù)終端顯示。
[0017]當(dāng)某種重金屬濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的濃度值，或者某種重金屬濃度突然升高，中心處理器發(fā)送指令到報(bào)警模塊，聲光報(bào)警，且在顯示屏顯示報(bào)警信息。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為:
[0019]1、系統(tǒng)將傳感器陣列、GPRS網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)結(jié)合，形成一個(gè)能夠進(jìn)行水環(huán)境中重金屬濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析和報(bào)警系統(tǒng)，能對(duì)較大區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)采樣、并進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)分析，從而保證在污染初期進(jìn)行及時(shí)防治。
[0020]2、系統(tǒng)采用GPS技術(shù)，對(duì)各監(jiān)測(cè)終端精確定位，結(jié)合GIS，在監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)上可形象、直觀地看到監(jiān)測(cè)終端的分布的地形情況及相關(guān)重金屬濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。
[0021]3、監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)本區(qū)域內(nèi)各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)位置重金屬濃度數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期可靠存儲(chǔ)，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可按要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)各項(xiàng)報(bào)表，還具有歷史查詢(xún)功能，能按要求查詢(xún)?nèi)我鈺r(shí)間段、本系統(tǒng)任一監(jiān)測(cè)終端的歷史數(shù)據(jù)，并以表格或圖形的形式直觀顯示。
[0022]4、監(jiān)測(cè)終端通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)終端的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)終端采用太陽(yáng)能供電，具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、隨機(jī)部署、環(huán)保、低成本、易擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1中一個(gè)監(jiān)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0025]一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和安裝在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各水域內(nèi)的600個(gè)監(jiān)測(cè)終端，各監(jiān)測(cè)終端與監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)經(jīng)通用GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，各監(jiān)測(cè)終端有其GPS定位信息和唯一的編碼存儲(chǔ)于監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)；所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括中心處理器及其所連接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，中心處理器還連接用戶(hù)終端筆記本電腦和顯示器。中心處理器連接服務(wù)器，其內(nèi)為數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)管理模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)。所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)各監(jiān)測(cè)終端的GPS信息、GIS信息以及各監(jiān)測(cè)終端檢測(cè)其所處位置的相關(guān)重金屬濃度的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)中還存儲(chǔ)有還存儲(chǔ)有標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB38382002的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)重金屬允許的濃度標(biāo)準(zhǔn)值和相關(guān)重金屬濃度增量的報(bào)警值。每種重金屬濃度由O至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的濃度值，均分為五級(jí)濃度，O至一級(jí)濃度為I類(lèi)水質(zhì)，一級(jí)至二級(jí)濃度為II類(lèi)水質(zhì)，如此類(lèi)推，四級(jí)至五級(jí)濃度(即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的濃度值)為V類(lèi)水質(zhì)，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的濃度值為VI類(lèi)水質(zhì)，即污染水質(zhì)。
[0026]所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的中心處理器還接有包括聲光報(bào)警電路的報(bào)警模塊。
[0027]監(jiān)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括檢測(cè)模塊、主控模塊和電源模塊，電源模塊為監(jiān)測(cè)終端各部件提供電源，主控模塊包括嵌入式處理器及其連接的時(shí)鐘子模塊和GPRS子模塊，檢測(cè)模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器陣列，溫度傳感器的電信號(hào)輸出端接入主控模塊嵌入式處理器，重金屬電化學(xué)傳感器陣列的電信號(hào)輸出端接入信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路接入主控模塊嵌入式處理器。
[0028]本例監(jiān)測(cè)終端的電源模塊包括太陽(yáng)能電池板、充電電池及充放電管理電路，太陽(yáng)能電池板和充電電池均與充放電管理電路連接，充放電管理電路的輸出為電源模塊的輸出。
[0029]本例監(jiān)測(cè)終端的重金屬電化學(xué)傳感器陣列為包括鉛、鎘、汞、銅離子電極的重金屬電化學(xué)傳感器陣列。
[0030]所述監(jiān)測(cè)終端在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各江、河、湖、水庫(kù)等水域內(nèi)均布，且在支流匯流處、工廠排水口、生活污水排水口加裝。
[0031]上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開(kāi)的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和安裝在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各水域內(nèi)的I?1024個(gè)監(jiān)測(cè)終端，其特征在于: 各監(jiān)測(cè)終端與監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)經(jīng)通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接；所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括中心處理器及其所連接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和顯示器，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)，中心處理器還連接顯示器和/或用戶(hù)終端； 每臺(tái)監(jiān)測(cè)終端包括檢測(cè)模塊、主控模塊和電源模塊，電源模塊為監(jiān)測(cè)終端各部件提供電源，主控模塊包括嵌入式處理器及其連接的時(shí)鐘子模塊和GPRS子模塊，檢測(cè)模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器陣列，溫度傳感器的電信號(hào)輸出端接入主控模塊嵌入式處理器，重金屬電化學(xué)傳感器陣列的電信號(hào)輸出端接入信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路接入主控模塊嵌入式處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)終端的電源模塊包括太陽(yáng)能電池板、充電電池及充放電管理電路，太陽(yáng)能電池板和充電電池均與充放電管理電路連接，充放電管理電路的輸出為電源模塊的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)終端的重金屬電化學(xué)傳感器陣列為包括鉛、鎘、汞、銅離子電極的重金屬電化學(xué)傳感器陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)終端在待監(jiān)測(cè)區(qū)域各江、河、湖、水庫(kù)自然水體內(nèi)均布，且在支流匯流處、工廠排水口、生活污水排水口加裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)連接服務(wù)器，所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置在服務(wù)器內(nèi)，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊連接服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的中心處理器還接有報(bào)警模塊，其內(nèi)包括聲光報(bào)警電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述用戶(hù)終端為臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦和移動(dòng)智能手機(jī)中的任一種或多種。
【文檔編號(hào)】G01N33/18GK203630938SQ201320688736
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】黃廷磊, 林科, 覃志松, 劉杰, 張姿, 張紀(jì)元, 甘國(guó)寧, 梁海, 盧艷梅 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)