CN103808907A

CN103808907A - 一种水环境物联网方法与装置

Info

Publication number: CN103808907A
Application number: CN201210454310.1A
Authority: CN
Inventors: 王涛; 杨双华; 王茁; 高尚策; 姚建铨; 韩莎; 高海涛; 杨羽
Original assignee: Wuxi Jintianyang Laser Electronic Co Ltd
Current assignee: Wuxi Jintianyang Laser Electronic Co Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-21

Abstract

一种水环境物联网方法与装置，它设置自然水源物联网探测器，设置地包括地表水，江河，地下水，井水、暗河，监测水源水质，监测天然净化效果，设置水环境物联网探测器，设置地包括：河道、管道及水设施等的监测点上，监测流动水质，设置城镇供水物联网探测器，设置地点包括：饮用水源、工业用水、供水设施，监测人工净化水质，设置污染源物联网探测器，设置地点包括：污染物污水口，城镇居民生活污水口，工业废水口等，组成感知层即物联网传感器，网络层包括：无线传感器、无线网络传输，数据链路，传输到水环境物联网智能控制中心，它通过云计算中心进行数据处理，发出指令，实施智能实时监控水环境，形成良性水生态平衡，实现智慧水环境。

Description

一种水环境物联网方法与装置

背景技术

水环境的污染是指水体对水中污染物有自净能力，当水中污染物的数量超过了其自净能力时，就造成了水环境的污染。水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人们的身体健康。随着污染的加剧和人们环保意识的提高，由于水环境污染引起的经济纠纷和社会问题逐年增加。目前，各类工业与大型企业密集在城市，排入城区河段的污染物数量极大，造成流经城市的河流污染；陆地水体中，湖泊交换能力弱，污染物能长期停留，易使水质恶化和引起富营养化；地下水遭受工业废水和城市污水日益严重，而且一旦污染，不易恢复。

发明内容：

本发明方案一、水资源物联网。

利用水资源物联网对水环境实施实时智慧监控，节约资源和保护环境，在城镇供水工程规划中，保障供水的安全性、可靠性，实现区域联网供水，改造现有供水设施，配套建设新区供水设施，形成完善的智慧供水***，合理布置水厂，在城市新建水厂，在滨江、滨湖、滨海区域设置海水淡化厂，实行实施分质供水，生活用水按照国家饮用水水质标准，工业用水与市政杂用水和生态用水按低的水质要求供水，实现水环境智慧处理。

利用物联网传感器实时检测水质情况，并通过无线传感网络将处理结果传给上位机，通过水环境物联网智能控制中心分析处理后，发出处理恶性水质的方案指令，物联网用于水质监测，监测有机化学物、重金属等造成的水污染程度，动态实时监控水体富营养化程度，真实反映河流、湖泊、海洋等水体质量状况。

本发明方案二、水环境的物联网监控

采用物联网，建立无线传感器网络，监控水环境、治理水环境，用无线传感器网路，通过对实施地表水水质的自动监测，实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况。

本发明方案三、采用zigbee技术自组网。

采用Zigbee通过IEEE 802.15.4协议，实施短距离、低功耗的无线通信，实现近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络，嵌入水文传感与执行设备，实施自动采集、控制和远程控制，它采用2.4GHz波段，采用跳频技术和扩频技术，与254个节点联网；

Zigbee水联网结构体系，设置为高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层，由IEEE802.15.4协议支撑制定物理层和MAC子层协议工作，其余协议采用现有的无线技术的标准。

本发明方案四、云计算与智慧中心

在水环境监测中，在江河湖海等水域设置大量的底层传感器，组成感知层，采用无线传输方式实现大范围的传感器信息的传输，在局部设置高密度网关节点，实现数据群的传输，在网络体系中，采用云计算与智慧中心控制，采用集成化、全数字化、通用化的电路的硬件物理层，实现无线传感网络的云传输，在数据链路层采用智能信道分配，柔性应对拓扑结构、信道质量动态变化，为上层应用提供节能、可靠、实时性高的数据传输。

本发明方案五、建立水环境动态智慧模型，

采用的水环境物联网全面监控水环境污染及富营养化问题，建立水环境监测和评价标准，利用物联网监测的水与环境的各项指标、气象环境要素等数据，采用云计算处理与关联性分析，建立水环境智能数据库，准确判断水源水质与环境现状，建立水环境动态智慧模型，模拟预测未来的变化趋势，实现智慧环保水环境。

本发明方案六、

水环境物联网实施水环境综合治理，实现水环境的前瞻性治理，全面实施水环境综合治理，在重点监控区内设立系列传感浮标监测点，实现了24小时对重点监测区水质监测，对水环境的现代治理与未来发展模式，提供了原始数据，监测水环境，治理水环境，实现智慧水环境。

本发明核心内容：

设置自然水源物联网探测器，设置地包括地表水，江河、湖泊、海洋、地上泉水、雨水与雪水；地下水，有，井水、暗河、地下泉水，监测水源水质，监测天然净化效果。

设置水环境物联网探测器，设置地包括：河道、海床、沟渠、管道、容器、大气、自然界与人工水设施等的监测点上，监测流动水质。

设置城镇供水***物联网探测器，设置地点包括：供水，高水质的：饮用水源、医用水，低水质的：生活用水、生态用水、农用水、工业用水、市政杂用水，供水设施：水厂，输送管道，海水淡化厂，监测人工净化水质。

设置用水口的物联网探测器，设置地点包括：人居水龙头，畜与生活用水口，农业、工业与商业用水口，还包括城镇公共事业用水口，监测终端出水水质，真实反映水体质量状况。

设置污染源物联网探测器，设置地点包括：污染物污水口，城镇居民生活污水口，城市污水口，工业废水口，富营养化点，有机化学物点点，重金属，细菌点，包括：微生物，病毒、灰尘，监测污染指数，控制超标。

以上物联网探测器组成感知层。

监控中心即水资源物联网，包括，感知层即物理层包括：物联网传感器、嵌入水文传感器、底层传感器；网络层包括：无线传感器、自动采集水质情况信息，无线网络传输包括：采用IEEE 802.15.4协议的Zigbee、网关、网络节点、数据链路层，实施数据信息信息汇聚传输；传输到上位机的智能高层即水环境物联网智能控制中心，它通过云计算中心进行数据处理，发出指令，实施智能信道分配、柔性应对拓扑结构、信道质量动态变化，实施动态实时监控。

建立水资源物联网标准，包括：水环境动态智慧模模式，水环境监测和评价标准，水环境智能数据库。

水环境物联网智能控制中心将感知层的数据与上述标准比照，分析处理后，发出，处理指令，发送给水管理部门，同时发给执行机构，实现智慧监控，连续监测和远程监控，同时执行水环境治理，包括：预警预报，洁净水源，清整管道，截断污染源，处理重大或流域性水质污染事故，同时实施前瞻性治理，形成水自净的良性循环，形成良性水生态平衡，实现智慧水环境，保障人们健康生活。

附图为本发明的结构图，下面结合附图说明工作情况。附图中，分别是：

1、自然水源物联网探测器，设置地包括地表水，江河、湖泊、海洋、地上泉水、雨水与雪水；地下水，有，井水、暗河、地下泉水。

2、水环境物联网探测器，设置地包括：河道、海床、沟渠、管道、容器、大气、自然界与人工水设施等的监测点上。

3、城镇供水***物联网探测器，设置地点包括：供水，高水质的：饮用水源、医用水，低水质的：生活用水、生态用水、农用水、工业用水、市政杂用水，供水设施：水厂，输送管道，海水淡化厂。

4、用水口的物联网探测器，设置地点包括：人居水龙头，畜与生活用水口，农业、工业与商业用水口，还包括城镇公共事业用水口。

5、污染源物联网探测器，设置地点包括：污染物污水口，城镇居民生活污水口，城市污水口，工业废水口，富营养化点，有机化学物点点，重金属，细菌点，包括：微生物，病毒、灰尘。

6、感知层，7、感知层即物理层包括：物联网传感器、嵌入水文传感器、底层传感器；8、网络层包括：无线传感器、自动采集器、无线网络、网络节点、数据链路，9、智能高层即水环境物联网智能控制中心，10、云计算中心，11、发出指令：实施智能信道分配、柔性应对拓扑结构、信道质量动态变化，实施动态实时监控；12、水资源物联网标准，包括：水环境动态智慧模模式，水环境监测和评价标准，水环境智能数据库。

13、水管理部门，14、执行机构，15、智慧监控，连续监测和远程监控，16、执行水环境治理，17、前瞻性治理，形成水自净的良性循环，形成良性水生态平衡，实现智慧水环境，保障人们健康生活。

工作过程：

设置1自然水源物联网探测器，设置地包括地表水，江河、湖泊、海洋、地上泉水、雨水与雪水；地下水，有，井水、暗河、地下泉水，监测水源水质，监测天然净化效果。

设置2水环境物联网探测器，设置地包括：河道、海床、沟渠、管道、容器、大气、自然界与人工水设施等的监测点上，监测流动水质。

设置3城镇供水***物联网探测器，设置地点包括：供水，高水质的：饮用水源、医用水，低水质的：生活用水、生态用水、农用水、工业用水、市政杂用水，供水设施：水厂，输送管道，海水淡化厂，监测人工净化水质。

设置4用水口的物联网探测器，设置地点包括：人居水龙头，畜与生活用水口，农业、工业与商业用水口，还包括城镇公共事业用水口，监测终端出水水质，真实反映水体质量状况。

设置5污染源物联网探测器，设置地点包括：污染物污水口，城镇居民生活污水口，城市污水口，工业废水口，富营养化点，有机化学物点点，重金属，细菌点，包括：微生物，病毒、灰尘，监测污染指数，控制超标。

1至5物联网探测器组成6感知层，监控中心即水资源物联网，包括，7感知层即物理层包括：物联网传感器、嵌入水文传感器、底层传感器；8网络层包括：无线传感器、自动采集水质情况信息，无线网络传输包括：采用IEEE802.15.4协议的Zigbee、网关、网络节点、数据链路层，实施数据信息信息汇聚传输；传输到上位机的智能高层即9水环境物联网智能控制中心，它通过10云计算中心进行数据处理，发出指令11，实施智能信道分配、柔性应对拓扑结构、信道质量动态变化，实施动态实时监控。

建立12水资源物联网标准，包括：水环境动态智慧模模式，水环境监测和评价标准，水环境智能数据库。

9将6的数据与12比照，分析处理后，发出，处理指令，发送给13水管理部门，同时发给14执行机构，实现15智慧监控，连续监测和远程监控，同时执行16水环境治理，包括：预警预报，洁净水源，清整管道，截断污染源，处理重大或流域性水质污染事故，同时实施17前瞻性治理，形成水自净的良性循环，形成良性水生态平衡，实现智慧水环境，保障人们健康生活。

Claims

1.一种水环境物联网方法与装置，其特征是：设置自然水源物联网探测器，设置地包括地表水，江河、湖泊；地下水，井水、暗河，监测水源水质，监测天然净化效果；设置水环境物联网探测器，设置地包括：河道、管道与人工水设施等的监测点上，监测流动水质；设置城镇供水***物联网探测器，设置地点包括：供水，高水质的：饮用水源，低水质的：生活用水、工业用水、市政杂用水，供水设施：水厂，输送管道，海水淡化厂，监测人工净化水质；设置用水口的物联网探测器，设置地点包括：人居水龙头，畜与生活用水口，还包括城镇公共事业用水口，监测终端出水水质，真实反映水体质量状况；设置污染源物联网探测器，设置地点包括：污染物污水口，城镇居民生活污水口，工业废水口，富营养化点，有机化学物点点，重金属，细菌点，监测污染指数，控制超标，以上物联网探测器组成感知层，包括，感知层即物理层包括：物联网传感器、嵌入水文传感器、底层传感器；网络层包括：无线传感器、自动采集水质情况信息，无线网络传输、Zigbee、网关、网络节点、数据链路层，实施数据信息信息汇聚传输；传输到上位机的智能高层即水环境物联网智能控制中心，它通过云计算中心进行数据处理，发出指令，实施智能信道分配、柔性应对拓扑结构、信道质量动态变化，实施动态实时监控。

2.根据权利要求1，所述，其特征为：建立水资源物联网标准，包括：水环境动态智慧模模式，水环境监测和评价标准，水环境智能数据库，水环境物联网智能控制中心将感知层的数据与上述标准比照，分析处理后，发出，处理指令，发送给水管理部门，同时发给执行机构，实现智慧监控，连续监测和远程监控，同时执行水环境治理，包括：预警预报，洁净水源，清整管道，截断污染源，处理重大或流域性水质污染事故，同时实施前瞻性治理，形成水自净的良性循环，形成良性水生态平衡，实现智慧水环境，保障人们健康生活。