便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀及其水質(zhì)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及環(huán)境污染檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端，所述采集節(jié)點(diǎn)包括水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集接口、MCU微處理器以及Zigbee模塊，所述手持終端包括Zigbee協(xié)調(diào)器和數(shù)據(jù)處理模塊，所述MCU微處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口讀取所述傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)，由所述Zigbee模塊將采集水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至所述Zigbee協(xié)調(diào)器，所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、保存和顯示。本發(fā)明還公開了水質(zhì)檢測(cè)方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)檢測(cè)儀檢測(cè)方式的缺陷，不僅在檢測(cè)項(xiàng)目方面更全面，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集部分與手持終端的分離，檢測(cè)更為靈活。
【專利說明】便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀及其水質(zhì)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及環(huán)境污染檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀及其水質(zhì)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水是人類賴以生存的自然資源，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，因人類活動(dòng)所造成的水體污染正在不斷加劇，而水質(zhì)檢測(cè)是水資源管理與保護(hù)的重要基礎(chǔ)，水質(zhì)的檢測(cè)和治理關(guān)系到各行各業(yè)的生產(chǎn)和人民的生活，因此人們對(duì)水質(zhì)檢測(cè)儀也提出了更好的要求。
[0003]對(duì)于采樣頻率較低的水質(zhì)檢測(cè)區(qū)域，一般采用便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀人工采樣、實(shí)驗(yàn)室分析的方式。這種水質(zhì)檢測(cè)儀通常由多參數(shù)水質(zhì)傳感器(大概5-6種參數(shù))和手持儀組成，檢測(cè)時(shí)，在手持儀上接入傳感器便可對(duì)水質(zhì)進(jìn)行采樣，通過手持儀顯示所采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)。采用這種方式只能檢測(cè)少量的水質(zhì)參數(shù)，無(wú)法全面反映所檢測(cè)水域的水體質(zhì)量，所檢測(cè)參數(shù)固定，不能根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展，并且檢測(cè)時(shí)傳感器與手持儀不能分離，給檢測(cè)帶來了不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀及其水質(zhì)檢測(cè)方法，通過短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)檢測(cè)儀檢測(cè)方式的缺陷，不僅在檢測(cè)項(xiàng)目方面更全面，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集部分與手持終端的分離，檢測(cè)更為靈活。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征是，包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端，所述采集節(jié)點(diǎn)包括水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集接口、MCU微處理器以及Zigbee模塊，所述手持終端包括Zigbee協(xié)調(diào)器和數(shù)據(jù)處理模塊，所述MCU微處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口讀取所述傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)，由所述Zigbee模塊將采集水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至所述Zigbee協(xié)調(diào)器，所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、保存和顯示。
[0006]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)均通過各自的Zigbee模塊形成Zigbee網(wǎng)絡(luò)與所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
[0007]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的MCU微處理器為STM32F107芯片。
[0008]進(jìn)一步，所述手持終端還包括GPRS模塊，所述手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊通過所述GPRS模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)端。
[0009]進(jìn)一步，所述手持終端還包括GIS模塊，所述GIS模塊采集當(dāng)前地理信息并將當(dāng)前地理信息加入所述水質(zhì)數(shù)據(jù)中。
[0010]進(jìn)一步，所述手持終端采用Windows Mobile操作系統(tǒng)，配有3.5寸觸控屏，所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器采用串口通信與所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊通信。
[0011]進(jìn)一步，所述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀還包括電源模塊，所述電源模塊為所述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀提供電能，所述電源模塊包括太陽(yáng)能電板、電源控制單元和蓄電池。
[0012]一種基于上述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征是，包括如下步驟:
(1)所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的所述MCU微處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口讀取所述傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)；
(2)所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊將所述水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器；
(3)所述手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并保存于所述手持終端的水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0013]進(jìn)一步，所述水質(zhì)數(shù)據(jù)包括溶解氧、濁度、KMn04指數(shù)、電導(dǎo)率中的一種或多種。
[0014]進(jìn)一步，所述手持終端包括GPS模塊，所述GPS采集當(dāng)前地理數(shù)據(jù)后添加到所述水質(zhì)數(shù)據(jù)中。
[0015]進(jìn)一步，還包括如下步驟:
(4)所述手持終端對(duì)所述水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)時(shí)顯示在所述手持終端的顯示裝置
上；
進(jìn)一步，所述手持終端包括GPRS模塊，所述水質(zhì)檢測(cè)方法還包括如下步驟:
(5)所述GPRS模塊通過TCP/IP協(xié)議將所述水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器中。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用Zigbee近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，檢測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端相互分離，從而降低了儀器的開發(fā)難度和成本。節(jié)點(diǎn)與手持終端通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，整個(gè)檢測(cè)過程更快捷、方便和直觀，用戶無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間處于待測(cè)點(diǎn)便可完成水質(zhì)數(shù)據(jù)的取樣工作，從而人身安全亦得到一定的保障。
[0017](2)本發(fā)明提出的檢測(cè)方法中，節(jié)點(diǎn)的傳感器接口囊括了市場(chǎng)上通用的傳感器接口，用戶可根據(jù)檢測(cè)要求選擇合適的傳感器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)準(zhǔn)確性要求較高的可選用總線協(xié)議或輸出直接為數(shù)字信號(hào)的數(shù)字傳感器，其次是一些模擬量信號(hào)傳感器。由此，用戶不僅在傳感器類型的選擇上更豐富，而這種檢測(cè)方法在實(shí)用性和通用性方面也得到了提高。
[0018](3)本發(fā)明提出的檢測(cè)方法中，節(jié)點(diǎn)具有良好的可擴(kuò)展性，當(dāng)檢測(cè)參數(shù)較多時(shí)，可通過增加節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)所有項(xiàng)目的檢測(cè)，新加入的節(jié)點(diǎn)與手持終端通過Zigbee可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)，其并不影響整個(gè)檢測(cè)過程，從而得到全面的水體取樣信息，而檢測(cè)結(jié)果也更為精確。
[0019](4)檢測(cè)時(shí)，手持終端采用Windows Mobile系統(tǒng)，其具備良好的人機(jī)界面，用戶可對(duì)其進(jìn)行觸摸操作，查看采集的水質(zhì)參數(shù)值并進(jìn)行存儲(chǔ)。此外，手持終端自帶的GPRS模塊還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，而GIS電子地圖系統(tǒng)的開發(fā)，使整個(gè)檢測(cè)更為直觀，該手持終端給用戶的使用帶來了極大的方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1是本發(fā)明的整體框架結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2是數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的模塊化結(jié)構(gòu)圖；
附圖3是太陽(yáng)能供電系統(tǒng)總體架構(gòu)圖；
附圖4是電源控制模塊工作流程示意圖；
附圖5是手持終端的軟件功能模塊圖； 附圖6是本水質(zhì)檢測(cè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀及其水質(zhì)檢測(cè)方法的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0022]近些年來隨著無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐步應(yīng)用與水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域。
[0023]本發(fā)明為基于近距離無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)(GPRS)、配合移動(dòng)式手持終端和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)所提出的一種常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)方法，檢測(cè)時(shí)，通過數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端兩部分共同實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)水質(zhì)的檢測(cè)工作。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包含水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集接口、MCU微處理器以及Zigbee模塊，MCU通過數(shù)據(jù)采集接口讀取傳感器采集的水質(zhì)參數(shù)值，由Zigbee模塊將采集數(shù)據(jù)傳輸至手持終端。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有多種傳感器接口，如常見的總線接口、模擬量傳感器接口、數(shù)字信號(hào)接口等，用戶可根據(jù)自身需要選擇相應(yīng)的傳感器，以完成水體取樣。移動(dòng)式手持終端軟件通過WinCE開發(fā)，用于接收、處理和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示所測(cè)得水質(zhì)參數(shù)值，其帶有GPRS模塊，可通過無(wú)線通信方式將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)端。此外，工作人員可通過手持終端的用戶界面對(duì)其上的水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，如查看歷史數(shù)據(jù)、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析等。
[0024]本發(fā)明的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端，采集節(jié)點(diǎn)包括水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集接口、MCU微處理器以及Zigbee模塊，MCU微處理器選用STM32F107芯片。手持終端包括Zigbee協(xié)調(diào)器和數(shù)據(jù)處理模塊，MCU微處理器通過數(shù)據(jù)采集接口讀取傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)，由Zigbee模塊將采集水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至Zigbee協(xié)調(diào)器，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、保存和顯示。當(dāng)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)為多個(gè)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)均通過各自的Zigbee模塊形成Zigbee網(wǎng)絡(luò)與手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。持終端還可包括GIS模塊和GPRS模塊，GPS模塊采集當(dāng)時(shí)地理信息作為水質(zhì)數(shù)據(jù)的一部分，手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊通過GPRS模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)端。
[0025]基于便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀的水質(zhì)檢測(cè)方法的步驟如下:
(1)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的MCU微處理器通過數(shù)據(jù)采集接口讀取傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)；
(2)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送至手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器；
(3)手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并保存于手持終端的水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0026](4)手持終端對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)時(shí)顯示在手持終端
(5)GPRS模塊通過TCP/IP協(xié)議將水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器中。
[0027]下面對(duì)各部分內(nèi)容作詳細(xì)介紹。
[0028]參見附圖1，該圖為本發(fā)明所提出的水質(zhì)檢測(cè)方法整體架構(gòu)圖，其主要由相互分離的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端組成，其中數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可根據(jù)用戶需求柔性增加，以完成多鐘參數(shù)的檢測(cè)，通過Zigbee完成自動(dòng)組網(wǎng)功能。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包含多種傳感器接口，傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)MCU簡(jiǎn)單處理后，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)形式向接有Zigbee協(xié)調(diào)器的手持終端發(fā)送水質(zhì)數(shù)據(jù)(如溶解氧、濁度、KMn04指數(shù)、COD信息等)。手持終端數(shù)據(jù)處理中間件對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后(數(shù)據(jù)過濾、亂碼處理等)，存入所設(shè)計(jì)的水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，手持終端的用戶軟件可實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，用戶通過界面便可訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的水質(zhì)數(shù)據(jù)，如對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)的查詢等。檢測(cè)時(shí),手持終端的GPS模塊可完成檢測(cè)點(diǎn)地理信息的采集，并通過手持終端的電子地圖完成標(biāo)識(shí)，以顯示其在整個(gè)水域的實(shí)際地理位置，使整個(gè)檢測(cè)更直觀，從而提高了檢測(cè)過程的可視化程度。此外，因手持終端自帶GPRS模塊，用戶還可根據(jù)具體情況選擇是否將所采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)端，以便及時(shí)完成數(shù)據(jù)的分析工作。由于數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端之間通過Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，其可完成自動(dòng)組網(wǎng)工作，當(dāng)所需檢測(cè)的水質(zhì)參數(shù)較多時(shí)，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展，采用多個(gè)節(jié)點(diǎn)完成水質(zhì)項(xiàng)目的取樣工作。其主要特征在于:數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端的相互分離、手持終端的GIS電子地圖標(biāo)示、通用性的傳感器接口以及WinCE嵌入式用戶軟件開發(fā)。
[0029]參見附圖2，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包括MCU微處理器、各種總線協(xié)議傳感器接口、數(shù)字信號(hào)傳感器接口、模擬量傳感器接口及相應(yīng)的信號(hào)處理單元、電池供電單元、時(shí)鐘和復(fù)位模塊以及Zigbee無(wú)線射頻模塊。在水質(zhì)數(shù)據(jù)采集部分，對(duì)于SD1-12傳感器，通過SD1-12總線協(xié)議讀取傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)；對(duì)于總線協(xié)議傳感器信號(hào)，相應(yīng)的通信協(xié)議獲取其采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)；對(duì)于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出信號(hào)，通過多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)在所接入傳感器之間的相互轉(zhuǎn)換，經(jīng)由I/V轉(zhuǎn)換電路和通用的信號(hào)調(diào)理電路后輸出MCU能采樣的電壓信號(hào)，進(jìn)而由單片機(jī)內(nèi)部的AD模塊轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。上述水質(zhì)數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，按照自定義的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行封裝，然后通過Zigbee傳送至手持終端。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)向手持終端發(fā)送的數(shù)據(jù)主要包括節(jié)點(diǎn)地址、檢測(cè)項(xiàng)目標(biāo)識(shí)符和水質(zhì)數(shù)據(jù)等部分組成。本檢測(cè)方法中,將采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)協(xié)議，因此不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性也有所加強(qiáng)。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、便于攜帶，同時(shí)檢測(cè)時(shí)易于放置，方便取樣。
[0030]參見附圖3，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)既可采用電池供電，亦可使用自行設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能供電電源，前者主要用于便攜式檢測(cè)，而后者則使得數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用更為廣泛和靈活，進(jìn)一步應(yīng)用于大范圍的在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)中。電源模塊部分的太陽(yáng)能供電部分主要分為太陽(yáng)能電板、穩(wěn)壓電容、電源控制模塊、DC/DC變換電路以及蓄電池與其充電電路組成的電源儲(chǔ)能單元等。其中，電源控制模塊是整個(gè)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的核心部分，它能夠?qū)⑻?yáng)能電池板轉(zhuǎn)化而來的波動(dòng)較大的直流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流或者交流電，并實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的開關(guān)控制、保護(hù)檢測(cè)等，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板能量的控制與轉(zhuǎn)移，保證供電系統(tǒng)的可靠持續(xù)性工作。電源控制模塊主要包括電源檢測(cè)電路模塊和電源切換電路模塊兩部分，其中電壓檢測(cè)主要檢測(cè)太陽(yáng)能電池板的輸出電壓和蓄電池的電壓狀態(tài)，電流檢測(cè)電路主要是檢測(cè)蓄電池充電電流，溫度檢測(cè)用于檢測(cè)電源系統(tǒng)的內(nèi)部溫度，將采集的溫度數(shù)據(jù)給單片機(jī)，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的處理與溫度補(bǔ)償?shù)目刂?，而電源切換電路主要指各路開關(guān)電路(光伏電池板供電電路、蓄電池充電開關(guān)電路、蓄電池供電開關(guān)電路)及單片機(jī)外圍電路(溫度檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路)。
[0031]參見附圖4，
參見附圖5，手持終端硬件采用工業(yè)級(jí)的手持終端，配有3.5寸觸控屏、GPS、GPRS、大容量電池，以及模塊接入接口。手持終端與Zigbee協(xié)調(diào)器采用串口通信，通過接入Zigbee模塊，手持終端通過電平控制給模塊上電，使模塊供電，正常工作，并向手持終端發(fā)送數(shù)據(jù)，手持儀接收到數(shù)據(jù)，通過解析處理，在手持終端上實(shí)時(shí)顯示，并將其存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上，進(jìn)而手持終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和封裝，通過TCP/IP協(xié)議采用GPRS將數(shù)據(jù)傳入遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)端的服務(wù)器，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歸檔。手持終端系統(tǒng)采用WinCE開發(fā)平臺(tái)，監(jiān)測(cè)終端程序采用C#編寫，主要包括以下幾個(gè)功能模塊:系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、GIS地理信息模塊。系統(tǒng)設(shè)置模塊主要包括用戶的添加刪改、權(quán)限的管理，以及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間隔時(shí)間，水質(zhì)參數(shù)的報(bào)警閾值等。數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)處理通過數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的協(xié)議將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并通過圖表顯示出來。數(shù)據(jù)分析模塊則是通過數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取所需的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)處理，得出平均值、最大值、最小值等參考數(shù)據(jù)，并導(dǎo)出周、月、年水質(zhì)信息統(tǒng)計(jì)表，用圖表指示出水質(zhì)的變化趨勢(shì)，并通過一定的處理的出水質(zhì)的參考質(zhì)量等級(jí)，做出水質(zhì)質(zhì)量分析。GIS地理信息模塊是采用電子地圖，手持終端自帶的GPS模塊對(duì)地理信息進(jìn)行采集，將其位置直接于地圖上標(biāo)示出來，而檢測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)信息也可直接顯示在電子地圖上，從而直觀的顯示該區(qū)域的水質(zhì)分布情況，并且可以通過各種專題地圖形式來展示水質(zhì)情況，如水溫專題地圖、溶解氧專題地圖等。手持終端采用Windows Mobile操作系統(tǒng),其如同一臺(tái)小型的計(jì)算機(jī),具備文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等模塊，在水質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用程序中，設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)界面，采用觸摸式操作，不僅可查看采集的水質(zhì)參數(shù)值，還能將其存儲(chǔ)于手持終端的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中或通過GPRS模塊傳輸至水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心。此外，手持終端應(yīng)用程序中的GIS電子地圖系統(tǒng)可標(biāo)記出各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的具體位置，使檢測(cè)更直觀，給用戶帶來了極大的方便。
[0032]參見附圖6，首先按照需求將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)放置在檢測(cè)點(diǎn)，通過用戶接入的傳感器采集水質(zhì)數(shù)據(jù)，然后節(jié)點(diǎn)的微處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并封裝成自定義的數(shù)據(jù)格式，通過Zigbee模塊發(fā)送至手持終端。手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器接收來自節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，一方面通過手持終端的數(shù)據(jù)處理中間件對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后存入手持終端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，另一方面用戶可從界面中觀察到各參數(shù)的實(shí)時(shí)值、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作、查看電子地圖等。例如，用戶點(diǎn)擊界面上的遠(yuǎn)程傳輸按鈕便可將數(shù)據(jù)通過GPRS傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)端，以供有關(guān)部門使用；打開GIS地理信息系統(tǒng)，檢測(cè)點(diǎn)的位置可直接標(biāo)記在電子地圖上，通過點(diǎn)擊標(biāo)記便可查看該節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)參數(shù)值，用戶還可設(shè)定參數(shù)，導(dǎo)出特定的水質(zhì)參數(shù)專題地圖；而進(jìn)入數(shù)據(jù)分析板塊后，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)查詢，可通過條件查詢查詢某段時(shí)間某個(gè)參數(shù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，并通過圖表顯示出來，當(dāng)輸入所需參數(shù)，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算出所需的統(tǒng)計(jì)信息，也可以通過表格或者圖表直觀的顯示出來。
[0033]以上所述僅是本發(fā)明的優(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，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和手持終端，所述采集節(jié)點(diǎn)包括水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集接口、MCU微處理器以及Zigbee模塊，所述手持終端包括Zigbee協(xié)調(diào)器和數(shù)據(jù)處理模塊，所述MCU微處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口讀取所述傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)，由所述Zigbee模塊將采集水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸至所述Zigbee協(xié)調(diào)器，所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、保存和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)均通過各自的Zigbee模塊形成Zigbee網(wǎng)絡(luò)與所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的MCU微處理器為STM32F107芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述手持終端還包括GPRS模塊，所述手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊通過所述GPRS模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述手持終端還包括GIS模塊，所述GIS模塊采集當(dāng)前地理信息并將當(dāng)前地理信息加入所述水質(zhì)數(shù)據(jù)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述手持終端采用WindowsMobile操作系統(tǒng)，配有3.5寸觸控屏，所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器采用串口通信與所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，其特征在于:所述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀還包括電源模塊，所述電源模塊為所述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀提供電能，所述電源模塊包括太陽(yáng)能電板、電源控制單元和蓄電池。
8.一種基于如權(quán)利要求1所述便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟:` (1)所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的所述MCU微處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口讀取所述傳感器采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)； (2)所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊將所述水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述手持終端的Zigbee協(xié)調(diào)器； (3)所述手持終端的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述Zigbee協(xié)調(diào)器接收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并保存于所述手持終端的水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于:所述水質(zhì)數(shù)據(jù)包括溶解氧、濁度、KMn04指數(shù)、電導(dǎo)率中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于:所述手持終端包括GPS模塊，所述GPS采集當(dāng)前地理數(shù)據(jù)后添加到所述水質(zhì)數(shù)據(jù)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于:還包括如下步驟: (4)所述手持終端對(duì)所述水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)時(shí)顯示在所述手持終端的顯示裝置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水質(zhì)檢測(cè)方法，其特征在于:所述手持終端包括GPRS模塊，所述水質(zhì)檢測(cè)方法還包括如下步驟:(5)所述GPRS模塊通過TCP/IP協(xié)議將所述水質(zhì)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器中。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103675225SQ201310630457
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】易建軍, 梁承美, 顧春華, 姜輝, 羅飛, 王玉軍, 黃孝慈 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 上海電力學(xué)院