本發(fā)明涉及水質(zhì)在線檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)外的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)某一固定水深不同水質(zhì)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。流?dòng)式可移動(dòng)的測(cè)量車(船)或浮標(biāo)式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也僅能實(shí)現(xiàn)不同空間表層水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。當(dāng)水深較大，水質(zhì)分層時(shí)，傳統(tǒng)的剖面監(jiān)測(cè)方法包括手動(dòng)垂直剖面測(cè)量是用人工監(jiān)測(cè)儀器分別置于水體中不同深度獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)，以掌握水體垂直剖面水質(zhì)特性，而此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，數(shù)據(jù)獲取有限；以及錨系儀器/傳感器垂直陣列測(cè)量，如溫度鏈，以獲取水體垂直剖面上的有限深度的連續(xù)水質(zhì)數(shù)據(jù)和生物差別，但此方法資金投入大，數(shù)據(jù)獲取之后，水下不確定性風(fēng)險(xiǎn)較高。

要實(shí)現(xiàn)水體垂直剖面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，目前還存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，如對(duì)監(jiān)測(cè)體系的精密控制，大水深下設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸及線纜纏繞，野外運(yùn)行的可靠性，根據(jù)水位變化自動(dòng)調(diào)整水上平臺(tái)等。目前只有美國(guó)ysi公司研發(fā)了ysi6950系列能初步實(shí)現(xiàn)，但該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水深只能在100m以內(nèi)，對(duì)大于100m的水庫(kù)無(wú)能為力，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作性不是很好，水深間距0.5m過(guò)大，不能滿足高精度水深斷面水溫分層監(jiān)測(cè)的需求且智能化控制程度有限。同時(shí)該系統(tǒng)為進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格往往在百萬(wàn)左右，想在國(guó)內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用并非易事。

因此，結(jié)合現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測(cè)的特殊需求發(fā)現(xiàn)，要想系統(tǒng)監(jiān)測(cè)西南諸河流的水質(zhì)特性，借助傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法太費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作性太低，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在西南諸河流也不成熟，而目前水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)大多數(shù)為點(diǎn)式，對(duì)于沿水流縱向和沿水深垂向都需要關(guān)注的大水深水庫(kù)也很難滿足要求，目前的水體垂直剖面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依然存在功能和使用上的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為一套大水深垂直剖面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，有助于提升大水深水體中水質(zhì)變化研究的觀測(cè)能力的實(shí)現(xiàn)。對(duì)比傳統(tǒng)的剖面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法，本系統(tǒng)將具有連續(xù)監(jiān)測(cè)、智能控制、數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，對(duì)比國(guó)外昂貴的剖面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)與智能傳輸、擴(kuò)展性和集成性、gps及視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)預(yù)警及用戶客戶端智能化和便捷化等方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)水體垂直剖面水溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的空缺，為我國(guó)西南諸河流梯級(jí)水庫(kù)以及全國(guó)各大水庫(kù)水質(zhì)的研究提供技術(shù)支持，為水質(zhì)的綜合指標(biāo)的評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐，為我國(guó)大水深水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供借鑒和參考。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括水上平臺(tái)，所述水上平臺(tái)上設(shè)置有中控室和u形軌道；所述中控室內(nèi)部安裝有配電箱；所述u形軌道上安裝有收繩器及機(jī)電設(shè)備；所述中控室屋面頂部通過(guò)支撐架安裝有監(jiān)控?cái)z像頭；

所述配電箱內(nèi)部安裝有220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源、中央控制主機(jī)、gps模塊、4g無(wú)線路由器、dam0404a控制器、電機(jī)調(diào)速器、220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源和來(lái)電自動(dòng)重啟模塊；

所述收繩器通過(guò)鋼絲繩及多芯屏蔽線與多參數(shù)水質(zhì)分析儀連接；所述收繩器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)通過(guò)電纜線與電機(jī)調(diào)速器相連。

所述中央控制主機(jī)通過(guò)rs232串口連接線與gps模塊連接，所述gps模塊通過(guò)紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源連接，并給gps模塊供電，所述gps模塊還連接有g(shù)ps天線；所述中央控制主機(jī)通過(guò)接線柱以及多芯屏蔽線與多參數(shù)水質(zhì)分析儀連接；中央控制主機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與4g無(wú)線路由器連接，4g無(wú)線路由器通過(guò)紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源連接，給路由器供電；中央控制主機(jī)通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器以及紅黑雙芯電線與dam0404a控制器連接；中央控制主機(jī)通過(guò)來(lái)電自動(dòng)重啟模塊以及紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源連接，給主機(jī)供電；中央控制主機(jī)通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器以及紅黑雙芯電線與監(jiān)控?cái)z像頭連接。

所述dam0404a控制器包含21個(gè)接線柱，各接線柱連接方式如下，接線柱①接12v電源+極，接線柱②接12v電源﹣極，接線柱③接usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器的信號(hào)a+極，接線柱④接usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器的b﹣極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器cow端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器com端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器cw端，接線柱接220v供電電源﹣極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器ac端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器ac端，接線柱接220v供電電源﹢極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器ac端，電機(jī)調(diào)速器另一端通過(guò)連接線連接自動(dòng)提升系統(tǒng)電機(jī)端。

所述收繩器一端通過(guò)定滑輪以及鋼絲繩及多芯屏蔽線連接多參數(shù)水質(zhì)分析儀，定滑輪通過(guò)鐵質(zhì)支撐架支撐于收繩器外側(cè)；電機(jī)通過(guò)鏈條以及齒輪與收繩器中心軸連接，并驅(qū)動(dòng)收繩器。

所述鋼絲繩及多芯屏蔽線由編織線套包裹，編織線套內(nèi)部有多芯屏蔽線和鋼絲繩，所述多芯屏蔽線內(nèi)一共有4根線，包括電源﹣極線、電源+極線、信號(hào)線a+和信號(hào)線b﹣。

所述監(jiān)控?cái)z像頭固定于焊接在水上平臺(tái)的支撐架的頂端，支撐架采用截面形狀為方形的中空長(zhǎng)條鋼材，監(jiān)控?cái)z像頭的信號(hào)線通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器與主機(jī)相連，電源線為紅黑雙色線，接于220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源上，給監(jiān)控?cái)z像頭供電，信號(hào)線與電源線均穿過(guò)支撐架。

所述水上平臺(tái)的頂部安裝有操作平臺(tái)，所述操作平臺(tái)的邊緣安裝有護(hù)欄，所述u形軌道設(shè)置在操作平臺(tái)的中部。

采用任意一項(xiàng)大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，它包括機(jī)電設(shè)備和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的聯(lián)合運(yùn)行和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢：

機(jī)電設(shè)備和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的聯(lián)合運(yùn)行：監(jiān)測(cè)包括固定斷面和垂直斷面的循環(huán)監(jiān)測(cè)，當(dāng)客戶端軟件發(fā)出固定斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，將水質(zhì)分析儀移動(dòng)至固定水深進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每1min一組數(shù)據(jù)；當(dāng)客戶端軟件發(fā)出垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，從水體表面開(kāi)始監(jiān)測(cè)，因系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間，故設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀在0m水深時(shí)的停留時(shí)間為2min，待2min后，主機(jī)發(fā)出指令，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀下降，系統(tǒng)設(shè)置電機(jī)運(yùn)行速度為0.2m/s，5s之后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)測(cè)儀處于水深為1m處，停留1min，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，1min后，系統(tǒng)重復(fù)上述操作，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)儀器施放到底部，識(shí)別到兩個(gè)深度變化很小或者不變時(shí)即為到底，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備停止施放，轉(zhuǎn)而收起監(jiān)測(cè)儀器。當(dāng)儀器快到水面，中央控制主機(jī)所接收到儀器測(cè)得深度小于0.5m時(shí)，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備將監(jiān)測(cè)儀器停留在表層，等待下一次垂直剖面監(jiān)測(cè)指令，如此循環(huán)。系統(tǒng)不斷重復(fù)上述操作，即可得到垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理查詢：當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀完成水質(zhì)監(jiān)測(cè)后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)線傳輸至中央控制主機(jī)，用戶可登陸客戶端軟件，進(jìn)入查詢界面后點(diǎn)擊數(shù)據(jù)查詢，即可查到水溫、溶解氧、電導(dǎo)率、ph、濁度、葉綠素a、藍(lán)綠藻蛋白和水深數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以在辦公室遠(yuǎn)程運(yùn)行野外現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，切換手動(dòng)運(yùn)行模式或自動(dòng)運(yùn)行模式；數(shù)據(jù)處理可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查和實(shí)時(shí)處理，按規(guī)定格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分析能分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)，并能按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)和各類圖表處理；監(jiān)測(cè)預(yù)警可根據(jù)設(shè)定的參數(shù)限值或計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析并預(yù)警；同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊，由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)該模塊主要用于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，如查詢、更新、插入、刪除、創(chuàng)建；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)按指定要求進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所研發(fā)的大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用c#開(kāi)發(fā)具備智能控制、自動(dòng)采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、自動(dòng)傳輸功能的中央控制主機(jī)，集成適用于長(zhǎng)期大水深水質(zhì)監(jiān)測(cè)的傳感器和水深控制單元對(duì)大水深垂直斷面水質(zhì)特性進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，利用現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)胶蠓街行姆?wù)器，研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、查詢、統(tǒng)計(jì)分析和監(jiān)測(cè)預(yù)警。同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置視頻監(jiān)控及gps定位模塊和系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。本發(fā)明裝置成本較低，且可彌補(bǔ)目前深水型水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏。鑒于現(xiàn)如今我國(guó)深水型水庫(kù)的大力修建，本發(fā)明可為深水水質(zhì)狀況提供大量的數(shù)據(jù)支持，并為我國(guó)大水深水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供借鑒和參考。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2提升系統(tǒng)主視圖及側(cè)視圖。

圖3提升系統(tǒng)側(cè)視圖。

圖4電機(jī)控制部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5鋼絲繩及屏蔽線截面圖。

圖6水上平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7系統(tǒng)操作界面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1-7，大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括水上平臺(tái)1，所述水上平臺(tái)1上設(shè)置有中控室40和u形軌道41；所述中控室40內(nèi)部安裝有配電箱18；所述u形軌道41上安裝有收繩器26及機(jī)電設(shè)備；所述中控室40屋面頂部通過(guò)支撐架19安裝有監(jiān)控?cái)z像頭20；

進(jìn)一步的，所述配電箱18內(nèi)部安裝有220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源2、中央控制主機(jī)8、gps模塊4、4g無(wú)線路由器7、dam0404a控制器9、電機(jī)調(diào)速器14、220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源17和來(lái)電自動(dòng)重啟模塊11；

進(jìn)一步的，所述收繩器26通過(guò)鋼絲繩及多芯屏蔽線29與多參數(shù)水質(zhì)分析儀30連接；所述收繩器26通過(guò)電機(jī)23驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)23通過(guò)電纜線22與電機(jī)調(diào)速器14相連。

進(jìn)一步的，所述中央控制主機(jī)8通過(guò)rs232串口連接線3與gps模塊4連接，所述gps模塊4通過(guò)紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源2連接，并給gps模塊供電，所述gps模塊4還連接有g(shù)ps天線5；所述中央控制主機(jī)通過(guò)接線柱12以及多芯屏蔽線21與多參數(shù)水質(zhì)分析儀30連接；中央控制主機(jī)通過(guò)網(wǎng)線6與4g無(wú)線路由器7連接，4g無(wú)線路由器7通過(guò)紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源16連接，給路由器供電；中央控制主機(jī)通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器10以及紅黑雙芯電線與dam0404a控制器9連接；中央控制主機(jī)通過(guò)來(lái)電自動(dòng)重啟模塊11以及紅黑雙芯電線與220v轉(zhuǎn)12v開(kāi)關(guān)電源16連接，給主機(jī)供電；中央控制主機(jī)通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器10以及紅黑雙芯電線與監(jiān)控?cái)z像頭20連接。

進(jìn)一步的，所述dam0404a控制器9包含21個(gè)接線柱，各接線柱連接方式如下，接線柱①接12v電源+極，接線柱②接12v電源﹣極，接線柱③接usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器10的信號(hào)a+極，接線柱④接usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器10的b﹣極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14cow端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14com端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14cw端，接線柱接220v供電電源﹣極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14ac端，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14ac端，接線柱接220v供電電源﹢極，接線柱接電機(jī)調(diào)速器14ac端，電機(jī)調(diào)速器14另一端通過(guò)連接線連接自動(dòng)提升系統(tǒng)電機(jī)端。

進(jìn)一步的，所述鋼絲繩及多芯屏蔽線29由編織線套39包裹，編織線套39內(nèi)部有多芯屏蔽線35和鋼絲繩38，所述多芯屏蔽線35內(nèi)一共有4根線，包括電源﹣極線33、電源+極線34、信號(hào)線a+36和信號(hào)線b﹣37。

進(jìn)一步的，所述鋼絲繩及多芯屏蔽線29由編織線套39包裹，多芯屏蔽線35內(nèi)一共有4根線，包括電源﹣極線33、電源+極線34、信號(hào)線a+36和信號(hào)線b﹣37。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)控?cái)z像頭20固定于焊接在水上平臺(tái)的支撐架19的頂端，支撐架19采用截面形狀為方形的中空長(zhǎng)條鋼材，監(jiān)控?cái)z像頭的信號(hào)線通過(guò)usb轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器10與主機(jī)相連，電源線為紅黑雙色線，接于220v轉(zhuǎn)5v開(kāi)關(guān)電源2上，給監(jiān)控?cái)z像頭供電，信號(hào)線與電源線均穿過(guò)支撐架。

進(jìn)一步的，所述水上平臺(tái)1的頂部安裝有操作平臺(tái)43，所述操作平臺(tái)43的邊緣安裝有護(hù)欄42，所述u形軌道41設(shè)置在操作平臺(tái)43的中部。

一種大水深斷面水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各模塊自動(dòng)運(yùn)行步驟及相應(yīng)功能如下：

(1)水深控制模塊：水深控制模塊主要由一套機(jī)電設(shè)備、控制設(shè)備與自動(dòng)平衡校正模塊組成。其中，機(jī)電設(shè)備主要通過(guò)控制收繩器來(lái)提升或下放水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器至指定水深，控制設(shè)備主要通過(guò)接收中央控制主機(jī)的相關(guān)指令來(lái)控制機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行方式。其中深度控制的基本原理是，監(jiān)測(cè)儀器不斷試測(cè)，所測(cè)深度反饋給中央控制主機(jī)，當(dāng)儀器施放到底部，識(shí)別到兩個(gè)深度變化很小或者不變時(shí)即為到底，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備停止施放，轉(zhuǎn)而收起監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)儀器快到水面，中央控制主機(jī)所接收到儀器測(cè)得深度小于0.5m時(shí)，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備將監(jiān)測(cè)儀器停留在表層，等待下一次垂直剖面監(jiān)測(cè)指令，如此循環(huán)。同時(shí)，若流量較大、流速較快時(shí)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器沉入水中會(huì)隨著水流流動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)并移動(dòng)。通過(guò)水下流速儀模塊、高精度陀螺儀模塊以及振動(dòng)傳感器模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并反饋至中央控制主機(jī)，根據(jù)分析結(jié)果來(lái)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行模式或數(shù)據(jù)采集模式，并隨時(shí)啟動(dòng)保護(hù)模式對(duì)水下儀器進(jìn)行保護(hù)。

(2)水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊：多參數(shù)水質(zhì)分析儀采用單項(xiàng)傳感器集成，包括水溫、溶解氧、電導(dǎo)率、ph、濁度、葉綠素a、藍(lán)綠藻蛋白、水深等傳感器。該系統(tǒng)還可以拓展成氣象站，水下光強(qiáng)測(cè)量及數(shù)據(jù)在線傳輸。水質(zhì)分析儀由水深控制模塊來(lái)控制其自動(dòng)升降，多參數(shù)水質(zhì)分析儀的供電電壓為12v，主要由多芯屏蔽線來(lái)連接12v開(kāi)關(guān)電源給水質(zhì)分析儀供電，同時(shí)中央控制主機(jī)通過(guò)兩根信號(hào)線(一正一負(fù))來(lái)控制水質(zhì)分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)包括固定斷面和垂直斷面的循環(huán)監(jiān)測(cè)，當(dāng)客戶端軟件發(fā)出固定斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，將水質(zhì)分析儀移動(dòng)至固定水深進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每1min一組數(shù)據(jù)；當(dāng)客戶端軟件發(fā)出垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，從水體表面開(kāi)始監(jiān)測(cè)，因系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間，故設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀在0m水深時(shí)的停留時(shí)間為2min，待2min后，主機(jī)發(fā)出指令，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀下降，系統(tǒng)設(shè)置電機(jī)運(yùn)行速度為0.2m/s，5s之后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)測(cè)儀處于水深為1m處，停留1min，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，1min后，系統(tǒng)重復(fù)上述操作，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)儀器施放到底部，識(shí)別到兩個(gè)深度變化很小或者不變時(shí)即為到底，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備停止施放，轉(zhuǎn)而收起監(jiān)測(cè)儀器。系統(tǒng)不斷重復(fù)上述操作，即可得到垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(3)網(wǎng)絡(luò)模塊：網(wǎng)絡(luò)模塊由4g無(wú)線路由器控制，路由器插4g卡通過(guò)網(wǎng)線連接中央控制主機(jī)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(4g)傳輸至服務(wù)器中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。任何與服務(wù)器端相關(guān)的操作以及握手檢測(cè)均通過(guò)本功能來(lái)實(shí)現(xiàn)；在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中與服務(wù)器端完成統(tǒng)一配套的數(shù)據(jù)加密及解密過(guò)程。同時(shí)本系統(tǒng)支持的4g網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸，即使在野外無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況下，數(shù)據(jù)自動(dòng)保存至本地，在有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況下自動(dòng)傳輸至服務(wù)器。

(4)來(lái)電自動(dòng)重啟模塊：來(lái)電自動(dòng)重啟模塊一端與主機(jī)電源開(kāi)關(guān)連接，另一端與12v電源連接，該模塊的主要作用是在停電后再來(lái)電時(shí)可自動(dòng)開(kāi)機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)通電后，模塊能自動(dòng)接通按鈕，實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管的功能。

(5)gps模塊：gps模塊與主機(jī)以及gps天線連接，其供電電壓為5v,主要用于記錄系統(tǒng)終端所在位置，同時(shí)支持電子圍欄報(bào)警(如異常移動(dòng)超出指定范圍)、軌跡記錄等功能。gps模塊采用高靈敏度芯片，雙路ldo，支持gps、galieo、北斗系統(tǒng)以及qzss衛(wèi)星系統(tǒng)，精度小于2.5m，工作溫度范圍-40℃至80℃，濕度范圍5％至95％。

(6)視頻監(jiān)控模塊：視頻監(jiān)控模塊主要包括一套室外監(jiān)控?cái)z像頭設(shè)備，其供電電壓為5v，由紅黑雙色線接于5v開(kāi)關(guān)電源上，信號(hào)線接于中央控制主機(jī)上，客戶端軟件通過(guò)發(fā)出視頻監(jiān)控指令，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面的功能，同時(shí)具有監(jiān)控視頻記錄、移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警、光學(xué)變焦、紅外夜視、云臺(tái)控制等功能。

(7)中心服務(wù)器模塊：中心服務(wù)器安裝在后方，主要用于客戶端的數(shù)據(jù)通信管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密、用戶權(quán)限管理以及其他相關(guān)設(shè)置功能，具體功能如下：

1)數(shù)據(jù)通信及加密：實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信，并采用相應(yīng)的加密方式對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解密便于服務(wù)器處理數(shù)據(jù)，同時(shí)采用加密方式對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸至客戶端；數(shù)據(jù)加密采用改進(jìn)的aes算法(在標(biāo)準(zhǔn)aes算法基礎(chǔ)上進(jìn)行二次加密改進(jìn))，并在服務(wù)器上可指定或自動(dòng)生成(根據(jù)時(shí)間設(shè)置自動(dòng)生成)加密密文以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕?/p>

2)用戶登入驗(yàn)證及反饋處理服務(wù)：接收并處理客戶端發(fā)送的用戶驗(yàn)證需求，根據(jù)驗(yàn)證需求對(duì)用戶的身份信息進(jìn)行驗(yàn)證，并反饋該信息至客戶端；

3)數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊：由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)該模塊主要用于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，如查詢、更新、插入、刪除、創(chuàng)建等；

4)數(shù)據(jù)備份服務(wù)：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)按指定要求進(jìn)行數(shù)據(jù)備份；

5)用戶權(quán)限管理：主要針對(duì)用戶類型、用戶可使用功能模塊等進(jìn)行權(quán)限等級(jí)管理；

6)其他：包括用戶掉線設(shè)置(當(dāng)用戶與服務(wù)器連接斷開(kāi)超過(guò)一定時(shí)間時(shí)客戶端自動(dòng)停止)、多類型客戶端(如部分用戶通過(guò)internet訪問(wèn)、有部分用戶通過(guò)vpdn進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，可采用同一套服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)及數(shù)據(jù)交換)、分布式服務(wù)器設(shè)置(可將服務(wù)器端以及數(shù)據(jù)庫(kù)分布在多個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行以減輕負(fù)荷，提高執(zhí)行速度)等。

(7)數(shù)據(jù)管理查詢模塊：數(shù)據(jù)管理查詢系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控預(yù)警的功能。遠(yuǎn)程控制可以在辦公室遠(yuǎn)程運(yùn)行野外現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，切換手動(dòng)運(yùn)行模式或自動(dòng)運(yùn)行模式等。數(shù)據(jù)處理可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查和實(shí)時(shí)處理，按規(guī)定格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分析能分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)(如月均值、年均值及日、月、年統(tǒng)計(jì)值)，并能按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)和各類圖表處理。監(jiān)測(cè)預(yù)警可根據(jù)設(shè)定的參數(shù)限值或計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析并預(yù)警。同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊，由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)該模塊主要用于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，如查詢、更新、插入、刪除、創(chuàng)建等；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)按指定要求進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

該發(fā)明的具體實(shí)施包括機(jī)電設(shè)備和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的聯(lián)合運(yùn)行，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢。

(1)機(jī)電設(shè)備和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的聯(lián)合運(yùn)行：監(jiān)測(cè)包括固定斷面和垂直斷面的循環(huán)監(jiān)測(cè)，當(dāng)客戶端軟件發(fā)出固定斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，將水質(zhì)分析儀移動(dòng)至固定水深進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每1min一組數(shù)據(jù)；當(dāng)客戶端軟件發(fā)出垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)的指令時(shí)，中央控制主機(jī)通過(guò)控制機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備帶動(dòng)收繩器運(yùn)轉(zhuǎn)，從水體表面開(kāi)始監(jiān)測(cè)，因系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間，故設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀在0m水深時(shí)的停留時(shí)間為2min，待2min后，主機(jī)發(fā)出指令，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀下降，系統(tǒng)設(shè)置電機(jī)運(yùn)行速度為0.2m/s，5s之后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)測(cè)儀處于水深為1m處，停留1min，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，1min后，系統(tǒng)重復(fù)上述操作，進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)儀器施放到底部，識(shí)別到兩個(gè)深度變化很小或者不變時(shí)即為到底，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備停止施放，轉(zhuǎn)而收起監(jiān)測(cè)儀器。當(dāng)儀器快到水面，中央控制主機(jī)所接收到儀器測(cè)得深度小于0.5m時(shí)，發(fā)出指令給控制設(shè)備，通過(guò)機(jī)電設(shè)備將監(jiān)測(cè)儀器停留在表層，等待下一次垂直剖面監(jiān)測(cè)指令，如此循環(huán)。系統(tǒng)不斷重復(fù)上述操作，即可得到垂直斷面循環(huán)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(2)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理查詢：當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀完成水質(zhì)監(jiān)測(cè)后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)線傳輸至中央控制主機(jī)，用戶可登陸客戶端軟件——大水深水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，查詢界面如圖7所示，進(jìn)入查詢界面后點(diǎn)擊數(shù)據(jù)查詢，即可查到水溫、溶解氧、電導(dǎo)率、ph、濁度、葉綠素a、藍(lán)綠藻蛋白、水深等數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以在辦公室遠(yuǎn)程運(yùn)行野外現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，切換手動(dòng)運(yùn)行模式或自動(dòng)運(yùn)行模式等。數(shù)據(jù)處理可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查和實(shí)時(shí)處理，按規(guī)定格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分析能分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)(如月均值、年均值及日、月、年統(tǒng)計(jì)值)，并能按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)和各類圖表處理。監(jiān)測(cè)預(yù)警可根據(jù)設(shè)定的參數(shù)限值或計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析并預(yù)警。同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊，由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)該模塊主要用于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，如查詢、更新、插入、刪除、創(chuàng)建等；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)按指定要求進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。