CN112394695A - 一种流域水生态环境监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流域水生态环境监测***。其包括多个监测台和监管中心，监管中心设置有总控计算机，多个监测台分别与监管中心信号连接，多个监测台分别设立在流域水生态环境的上游、中游和下游，监测台内设置有工控机、存储器、显示终端和主控制器，工控机分别与总控计算机、存储器、显示终端和主控制器信号连接，主控制器上设置有用于接收数据的无线通信模块，流域水生态环境中还设置有数据采集模块，数据采集模块包括水质分析单元、河流监测单元和生物采集单元，主控制器通过无线通信模块与数据采集模块信号连接。本发明通过设置监测台、监管中心和数据采集模块，三者间通讯连接，实现对水域生态环境全方位、多参数、智能化定量分析。
Description
技术领域
本发明涉及水生态环境监测的技术领域，尤其是涉及一种流域水生态环境监测***。
背景技术
人类社会诞生发展于河流生态***，河流、湖泊与人类的生活和发展息息相关，为人类提供了丰富的生态服务。然而近年来，由于流域经济的快速发展和人类不合理的资源开发和利用，湖泊生态***承受的外部压力不断增加，生态***呈现逐渐退化的趋势，环境问题日益突出。流域环境问题在一定程度上已经严重威胁到人类的身体健康和社会经济的可持续发展，提出适宜的生态环境整治方案是解决上述问题的有效手段和前提。
发明内容
本发明的目的是提供一种流域水生态环境监测***，其通过设置监测台、监管中心和数据采集模块，三者间通讯连接，实现对水域生态环境全方位、多参数、智能化定量分析。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种流域水生态环境监测***，包括多个监测台和监管中心，监管中心设置有总控计算机，多个监测台分别与监管中心信号连接，多个所述监测台分别设立在流域水生态环境的上游、中游和下游，监测台内设置有工控机、存储器、显示终端和主控制器，工控机分别与总控计算机、存储器、显示终端和主控制器信号连接，主控制器上设置有用于接收数据的无线通信模块，流域水生态环境中还设置有数据采集模块，数据采集模块包括水质分析单元、河流监测单元和生物采集单元，主控制器通过无线通信模块与数据采集模块信号连接。
优选地，所述生物采集单元有多个，多个生物采集单元均匀分布在流域水生态环境的上游、中游和下游的水域中，生物采集单元包括浮台、锚固件、水下摄像机和超声波探测仪，浮台通过锚固件固定漂浮在水面上，水下摄像机和超声波探测仪均设置于浮台的下表面且位于水面下方，水下摄像机和超声波探测仪均与浮台铰接，水下摄像机和超声波探测仪均与主控制器信号连接。
优选地，所述水质分析单元也有多个，多个水质分析单元分别对应安装在多个浮台上，水质分析单元包括水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪，水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪均设置于浮台上且位于水面下方，水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪均与主控制器信号连接。
优选地，所述河流监测单元包括液位计和流量计，液位计和流量计均有多个，多个液位计分别设置于流域水生态环境的上游、中游和下游，液位计和流量计均与主控制器信号连接。
优选地，所述流域水生态环境的上游、中游和下游还分别设置有微生物检测装置，微生物检测装置包括样本采集皿和微生物检测仪。
优选地，所述总控计算机与工控机采用网络电缆连接，无线通信模块采用LTE-Cat1的方式。
本发明还公开了一种流域水生态环境监测方法，所述方法基于上述一种流域水生态环境监测***，所述方法包括如下步骤：
步骤一：建立对比数据库，根据水域生态现行标准，将流域水生态环境的健康标准参数范围输入计算机存储单元，形成对比数据库，将对比库预存于总控计算机中；
步骤二：将通过数据采集模块采集到的数据通过无线通信模块发送给主控制器，主控制器再通过工控机发送给总控计算机；
步骤三：工作人员定期采集水流样本放入样本采集皿中，并通过微生物检测仪对样本进行测定，之后将检测到的微生物种类和含量数据存入存储单元中，再通过工控机将存储单元的数据发送给总控计算机；
步骤四：监测台将采集到的数据发送到监管中心后，监管中心的总控计算将采集到的数据与对比数据库进行对比分析，给出分析报告，并在总控计算机上显示出来，监管人员根据分析报告给出治理方案。
优选地，所述步骤二中采集到的数据包括水中氮、磷含量、浑浊度、污染成分的含量、pH值、水中溶氧量、液位变化和水域流量变化。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
通过设置多个监测台和监管中心，监管中心设置有总控计算机，多个监测台分别与监管中心信号连接，多个监测台分别设立在流域水生态环境的上游、中游和下游，监测台内设置有工控机、存储器、显示终端和主控制器，工控机分别与总控计算机、存储器、显示终端和主控制器信号连接，主控制器上设置有用于接收数据的无线通信模块，流域水生态环境中还设置有数据采集模块，数据采集模块包括水质分析单元、河流监测单元和生物采集单元，主控制器通过无线通信模块与数据采集模块信号连接，实现对水域生态环境全方位、多参数、智能化定量分析，监管人员可根据分析结果做出相对应的治理方案。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是浮台的连接结构示意图；
图3是方法流程图。
图中，1、浮台；11、铁链；12、锚栓；2、水下摄像机；3、超声波探测仪；4、水质分析仪；5、浊度测定仪；6、pH计；7、溶解氧测定仪。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1-图3，为本发明公开的一种流域水生态环境监测***，包括三个监测台和一个监管中心，三个监测台分别设立在流域水生态环境的上游、中游和下游，分别用于监测流域上游、中游和下游的水生态环境状况，监测范围广，得出的数据更加全面。监管中心设置有总控计算机，三个监测台均与总控计算机信号连接，总控计算机用于收集、处理三个监测台传输来的数据。
每个监测台内均设置有工控机、存储器、显示终端和主控制器，工控机与总控计算机采用网络电缆连接，工控机与存储器、显示终端和主控制器均采用RS485通讯接口信号连接，显示终端采用液晶显示屏，主控制器采用PLC控制器。主控制器上设置有无线通信模块，无线通信模块采用LTE-Cat1的方式。流域水生态环境中还设置有数据采集模块，数据采集模块包括水质分析单元、河流监测单元和生物采集单元，主控制器通过LTE-Cat1的方式与数据采集模块信号连接，主控制器用于控制数据采集模块的运行，同时可以传输收集的数据。
生物采集单元均匀分布在流域水生态环境的上游、中游和下游的水域中，从而测定不同区域的水下植被和水下生物的种类及其分布情况。生物采集单元包括浮台1、锚固件、水下摄像机2和超声波探测仪3，浮台1漂浮在水面上，锚固件包括两条铁链11和两个锚栓12，两条铁链11分别固定连接在赴台的下表面上，锚栓12分别固定连接在铁链11远离浮台1的一端，锚栓12嵌入水底的泥土里，从而起到固定浮台1的作用。水下摄像机2用于拍摄水下的画面，超声波探测仪3用于探测水下的生物种类和分布。水下摄像机2和超声波探测仪3均设置于浮台1的下表面且位于水面下方，水下摄像机2和超声波探测仪3均通过铰接轴与浮台1铰接，使水下摄像机2和超声波探测仪3在水下能够调整角度，从而方便采集数据。水下摄像机2和超声波探测仪3均与主控制器通过LTE-Cat1的方式信号连接，水下摄像机2和超声波探测仪3会将采集到的数据发送给主控制器。
水质分析单元分别对应安装在每个浮台1上，水质分析单元包括水质分析仪4、浊度测定仪5、pH计6和溶解氧测定仪7，水质分析仪4、浊度测定仪5、pH计6和溶解氧测定仪7均设置于浮台1上且位于水面下方，水质分析仪4、浊度测定仪5、pH计6和溶解氧测定仪7均与主控制器LTE-Cat1连接。水质分析仪4采用全自动离子分析仪，能简便、快速地定量检测水中营养盐、金属离子、COD等各种污染物的准确浓度，从而检测水污染物的含量、是否富营养化。浊度测定仪5用于检测水中的泥沙含量，pH计6用于检测水质的酸碱性，溶解氧测定仪7用于测量水中的含氧量。
河流监测单元包括液位计和流量计，液位计和流量计均均匀设置于流域水生态环境的上游、中游和下游，液位计和流量计均与主控制器LTE-Cat1连接。液位计用于监测水域液位的变化，从而判断当地的降雨量以及农田、林地浇灌用水量，进而起到一定的监管作用，防止水位下降过多，流量计用于实时监测水流的流量。
流域水生态环境的上游、中游和下游还分别设置有微生物检测装置，微生物检测装置包括样本采集皿和微生物检测仪，操作人员定期采集样本到样本采集皿中，并通过微生物检测仪对样本进行检测，从而测定水域中微生物的种类和含量。
本发明还公开了一种流域水生态环境监测方法，所述方法基于上述一种流域水生态环境监测***，所述方法包括如下步骤：
步骤一：建立对比数据库，根据《地表水环境质量标准》和《河湖健康评价技术指导》，将流域水生态环境的健康标准参数范围输入计算机存储单元，形成对比数据库，将对比库预存于总控计算机中；
步骤二：将通过数据采集模块采集到的数据通过无线通信模块发送给主控制器，主控制器再通过工控机发送给总控计算机，采集到的数据包括水中氮、磷含量、浑浊度、污染成分的含量、pH值、水中溶氧量、液位变化和水域流量变化；
步骤三：工作人员定期采集水流样本放入样本采集皿中，并通过微生物检测仪对样本进行测定，之后将检测到的微生物种类和含量数据存入存储单元中，再通过工控机将存储单元的数据发送给总控计算机；
步骤四：监测台将采集到的数据发送到监管中心后，监管中心的总控计算将采集到的数据与对比数据库进行对比分析，给出分析报告，并在总控计算机上显示出来，监管人员根据分析报告给出治理方案。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种流域水生态环境监测***，包括多个监测台和监管中心，监管中心设置有总控计算机，多个监测台分别与监管中心信号连接，其特征在于：多个所述监测台分别设立在流域水生态环境的上游、中游和下游，监测台内设置有工控机、存储器、显示终端和主控制器，工控机分别与总控计算机、存储器、显示终端和主控制器信号连接，主控制器上设置有用于接收数据的无线通信模块，流域水生态环境中还设置有数据采集模块，数据采集模块包括水质分析单元、河流监测单元和生物采集单元，主控制器通过无线通信模块与数据采集模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述生物采集单元有多个，多个生物采集单元均匀分布在流域水生态环境的上游、中游和下游的水域中，生物采集单元包括浮台、锚固件、水下摄像机和超声波探测仪，浮台通过锚固件固定漂浮在水面上，水下摄像机和超声波探测仪均设置于浮台的下表面且位于水面下方，水下摄像机和超声波探测仪均与浮台铰接，水下摄像机和超声波探测仪均与主控制器信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述水质分析单元也有多个，多个水质分析单元分别对应安装在多个浮台上，水质分析单元包括水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪，水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪均设置于浮台上且位于水面下方，水质分析仪、浊度测定仪、pH计和溶解氧测定仪均与主控制器信号连接。
4.根据权利要求1-3所述的任意一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述河流监测单元包括液位计和流量计，液位计和流量计均有多个，多个液位计分别设置于流域水生态环境的上游、中游和下游，液位计和流量计均与主控制器信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述流域水生态环境的上游、中游和下游还分别设置有微生物检测装置，微生物检测装置包括样本采集皿和微生物检测仪。
6.根据权利要求5所述的一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述总控计算机与工控机采用网络电缆连接，无线通信模块采用LTE-Cat1的方式。
7.一种流域水生态环境监测方法，其特征在于：所述方法基于如权利要求1-6所述的一种流域水生态环境监测***，所述方法包括如下步骤：
步骤一：建立对比数据库，根据水域生态现行标准，将流域水生态环境的健康标准参数范围输入计算机存储单元，形成对比数据库，将对比库预存于总控计算机中；
步骤二：将通过数据采集模块采集到的数据通过无线通信模块发送给主控制器，主控制器再通过工控机发送给总控计算机；
步骤三：工作人员定期采集水流样本放入样本采集皿中，并通过微生物检测仪对样本进行测定，之后将检测到的微生物种类和含量数据存入存储单元中，再通过工控机将存储单元的数据发送给总控计算机；
步骤四：监测台将采集到的数据发送到监管中心后，监管中心的总控计算将采集到的数据与对比数据库进行对比分析，给出分析报告，并在总控计算机上显示出来，监管人员根据分析报告给出治理方案。
8.根据权利要求7所述的一种流域水生态环境监测***，其特征在于：所述步骤二中采集到的数据包括水中氮、磷含量、浑浊度、污染成分的含量、pH值、水中溶氧量、液位变化和水域流量变化。
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