CN205940620U - 一种水污染监测预警*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种水污染监测预警***，所述***包括远程监控中心，数据汇聚节点以及数据采集节点，所述远程监控中心与数据汇聚节点通过GPRS数据传输连接；***通过设置在排污管道出口周边的数据采集节点实时监测水质变化情况，一旦数据采集节点坐标发生变化或监测区域内水质发生异常情况即可发出预警信息，检查人员即可去核实节点传感器是否被人为移动或是否有私设排污口等不法现象，防止企业偷排污水逃避监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及一种水污染监测预警***。
背景技术
随着社会经济的不断发展，我国的水污染情况已经十分严峻，大量的工业、农业、生活废水甚至不经过处理就直接排放到河流、湖泊、海洋中，对水质造成了严重的污染，尤其是对河流、湖泊等淡水资源的污染，已经严重威胁了人们的饮水健康。环保部门也在不断加大查处力度，但问题依然严重，不时从新闻媒体上就传出个别企业私排、偷排污水的新闻，这说明政府对排污行为的监管还存在监管不到位、监管不及时等漏洞，个别排污企业利用这种漏洞，通过各种方法逃避监管，偷排污水。
目前市场上存在的水污染检测方案主要是采用人工手持式检测仪表进行定点抽样检查，这种方案费时费力，而且需要操作人员必须暴露在有毒有害的环境中，监测滞后，而且排污企业很容易采取猫捉老鼠的方式逃避检查，甚至发生检查人员在减少排污，检查人员离开突击偷排的情况。
针对这一现象开发的针对企业污水排放的水污染预警监测***彻底改变了以往传统的污水采样监测模式，通过无线传感网络、GPRS网络将监测数据传输至监管部门中控中心，使污水采样监测操作人员不用亲自进入污水排放的有毒有害环境中就能够24小时不间断实时监测排污企业污水排放情况、日排放总量、排放规律、水质变化情况等相关信息。同时，借助高精度的GPS定位、数据采集节点的科学合理的分布式布置等方法不仅能精确监控点坐标位置，还能根据需要灵活快速改变监测点的位置，通过设置多个测点并结合一定的算法能够实现对整个监控水面大范围、连续化的监测，能有效的堵塞污水排放管理中的漏洞，防止企业私设排污管道偷排污水，及时对偷排行为发出预警。
实用新型内容
为了解决上述现有技术问题，合理监测个别排污企业利用各种漏洞，通过各种方法逃避监管，私设排污管道偷排污水的现象以及人工监测存在滞后性的问题，提出一种水污染监测预警***。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种水污染监测预警***，其特征在于：所述***包括远程监控中心，数据汇聚节点以及数据采集节点，所述远程监控中心与数据汇聚节点通过GPRS数据传输连接，所述数据汇聚节点与数据采集节点通过ZIGBEE无线传感网络连接，所述远程监控中心实现对数据汇聚节点的控制命令的发送和监测数据的采集、保存及显示功能，所述数据汇聚节点将污染监测数据、采集节点的定位数据以及流量数据等信息处理、打包后上传至监控中心，所述数据采集节点负责污染数据的采集、计算节点坐标数据并将上述数据处理、打包后上传至数据汇聚节点。
进一步的，所述数据采集节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、电源模块以及支撑模块。
进一步的，所述数据汇聚节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、GPRS模块、电源模块以及支撑模块。
进一步的，各传感器通过模数转换电路接入控制器的模拟量输入通道，所述传感器单元采用PH传感器、ORP传感器、DO传感器其中的一种或者多种。
进一步的，所述传感器单元采用采用超声波流量传感器或液位压力传感器。
进一步的，为了实现处理器内部集成的硬件资源丰富，***电路可扩展性能非常好，核心处理器自带有ADC部分，便于接入各类传感器采集模拟信号的目的，所述控制器单元采用32位嵌入式中央处理器芯片ARM9系列的S3C2410处理器。
进一步的，所述支撑模块包括SD 外部存储模块、FLASH 扩展模块、时钟电路及LCD显示模块。
进一步的，所述电源模块外接太阳能电池板和蓄电池通过电源转换电路为***各单元、模块提供适合、稳定的工作电压。
进一步的，所述数据采集节点安装在浮标上，浮标可以布置在排污口水面、排污口上游水面、排污口下游水面其中一个或者多个位置。
进一步的，所述ZIGBEE模块采用CC2430型号芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本方案是基于GPS/GPRS/ZIGBEE技术的实时在线监测，采集终端功耗低，采用太阳能或蓄电池供电，不受地理位置的限制，可以灵活布置在河流湖泊，排污管道的任何位置 ，借助快速在线检测仪，对水质的流量、浓度、PH值等数据进行快速实时的在线监测和传输。同时，由于采集节点采用了GPS定位技术，各监测点的采集节点坐标位置明确，通过设置在排污口周边的采集节点实时监测水质变化情况，一旦采集节点坐标发生变化或监测区域内水质发生异常情况即可发出预警信息，检查人员即可去现场核实监测终端传感器是否被人为移动或是否有私设排污口等不法现象，防止企业偷排污水逃避监控。
附图说明
图1为本实用新型***结构图。
图2为数据采集节点硬件结构。
图3为数据汇聚节点硬件结构。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
如图1、2和3所示，一种水污染监测预警***，其特征在于：所述***包括远程监控中心，数据汇聚节点以及数据采集节点，所述远程监控中心与数据汇聚节点通过GPRS数据传输连接，所述数据汇聚节点与数据采集节点通过ZIGBEE无线传感网络连接，所述远程监控中心实现对数据汇聚节点的控制命令的发送和监测数据的采集、保存及显示功能，所述数据汇聚节点将污染监测数据、节点的定位数据以及流量数据等信息处理、打包并上传至监控中心，所述数据采集节点负责污染数据的采集、计算节点的位置坐标并将上述数据处理、打包后上传至数据汇聚节点。所述数据采集节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、电源模块以及支撑模块。所述数据汇聚节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、GPRS模块、电源模块以及支撑模块。各传感器通过模数转换电路接入控制器的模拟量输入通道，所述传感器单元采用PH传感器、ORP传感器、DO传感器其中的一种或者多种。所述传感器单元采用超声波流量传感器或液位压力传感器。为了实现处理器内部集成的硬件资源丰富，***电路可扩展性能非常好，核心处理器自带有ADC部分，便于接入各类传感器采集模拟信号的目的，所述控制器单元采用32位嵌入式中央处理器芯片ARM9系列的S3C2410处理器。所述支撑模块包括SD 外部存储模块、FLASH 扩展模块、时钟电路及LCD显示模块。所述电源模块外接太阳能电池板和蓄电池，通过电源转换电路为***各单元、模块提供适合、稳定的工作电压。所述数据采集节点安装在浮标上，浮标设置在排污口水面、排污口上游水面、排污口下游水面其中一个或者多个位置。所述ZIGBEE模块采用CC2430型号芯片。
本实用新型***主要包括三个部分，分别是数据采集节点、数据汇聚节点和远端监控中心，数据采集节点、数据汇聚节点设置在污水排污口附近现场，负责污染数据的采集、处理和上传。远端监中心设置环保监管部门，远程无线读取现场节点的数据，对排污情况远程监控。
数据采集节点安装在浮标上，采用太阳能或蓄电池供电，因为采用无线传输数据，其安装位置灵活可变，根据需要可以设置在排污管道出口正对水面、管道出口上游水面、管道出口下游水面或其它便于水质监测的位置，负责对河流中水质的监测，监控水质变化情况，同时，数据采集节点上集成有GPS模块，可以实时监测自己的坐标位置。
数据汇聚节点固定在排污管道上面，主要负责对各个数据采集节点的网络管理和数据汇聚，它本身还连有超声波流量传感器和压力传感器，监测排污管道内实时流量，确定企业的排污量。
数据采集节点和数据汇聚节点共同组成星型网络拓扑结构的ZIGBEE无线传感网络。数据采集节点将节点的定位数据、传感器采集的水质数据通过无线传感网络实时传输至数据汇聚节点。数据汇聚节点将河流水质监测数据、采集节点的定位数据以及排污管道的流量数据等信息经过处理、打包后，经GPRS网络传输至监管部门监控中心。
监控中心计算机运行的应用软件要是基于GPRS数据传输来开发的，借助与计算机相连的GPRS数据传输模块，实现对数据汇聚节点的控制命令的发送和监测数据的采集、保存及显示功能。
如图2和3所示，数据采集节点中主要包括控制器单元、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、电源模块、控制器支撑单元等部分组成，数据汇聚节点结构与数据采集节点基本一致，不同之处在于前者多一个GPRS模块用来上传数据，还有两者所连接的传感器种类有所不同。
控制器单元：选择三星公司32位低功耗的嵌入式中央处理器芯片ARM9系列的S3C2410处理器，最高可运行于203MHz，处理器内部集成的硬件资源丰富，***电路可扩展性能非常好，核心处理器自带有ADC部分，便于接入各类传感器采集模拟信号。
传感器单元：数据采集节点连接PH传感器（用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器）、ORP传感器、DO传感器等采集河水或湖水的水质数据，数据汇聚节点连接超声波流量传感器和压力传感器检测计算排污管道的实时流量和累计流量。各传感器通过A/D转换调理电路接入控制器的模拟量输入通道。
GPS模块：采用U-blox公司推出的最小尺寸的GPS接收芯片U-BLOX-6010，这款芯片采用8x8毫米MLF小型封装方式，能够在偏远或信号较弱的地区接收到卫星信号，接口通信协议简单，易于集成，定位精度可达2米，完全满足使用要求。
ZIGBEE模块： 选用TI公司的CC2430芯片，符合IEEE802.10.4标准。CC2430除包括RF收发器外，还集成了加强型8051MCU、32/64/125kB的FLASH内存、8kB的TAM及ADC、DMA、看门口等，运行2.4GHz频段，采用低电压（2.0-3.6V）供电，功耗很低，其灵敏度高，传送速率快。
GPRS模块：选用SIMCom推出的GSM/GPRS双频SIM900 无线模块， SMT封装，内置有TCP/ IP协议集，在ARM芯片中不需要再进行额外的有关TCP/ IP 协议的处理操作，使用简单的AT指令便能方便的实现GPRS网络连接、数据发送/接收等操作。
电源模块：电源模块外接太阳能电池板和蓄电池，通过电源转换电路为***各单元、模块提供适合、稳定的工作电压。
支撑模块：SD 外部存储模块、FLASH 扩展模块、时钟电路及LCD显示模块等。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水污染监测预警***，其特征在于：所述***包括远程监控中心，数据汇聚节点以及数据采集节点，所述远程监控中心与数据汇聚节点通过GPRS数据传输连接，所述数据汇聚节点与数据采集节点通过ZIGBEE无线传感网络连接，所述远程监控中心实现对数据汇聚节点的控制命令的发送和监测数据的采集、保存及显示功能，所述数据汇聚节点将监测数据、采集节点的定位数据以及流量数据信息处理、打包后上传至监控中心，所述数据采集节点负责污染数据的采集、计算节点坐标位置并将以上述数据处理、打包后上传至数据汇聚节点；所述数据采集节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、电源模块以及支撑模块；所述数据汇聚节点包括控制器单元、模数转换电路、传感器单元、GPS定位模块、ZIGBEE模块、GPRS模块、电源模块以及支撑模块。
2.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述传感器单元采用PH传感器、ORP传感器、DO传感器其中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述传感器单元采用超声波流量传感器或液位压力传感器。
4.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述控制器单元采用32位嵌入式中央处理器芯片ARM9系列的S3C2410处理器。
5.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述支撑模块包括SD外部存储模块、FLASH 扩展模块、时钟电路及LCD显示模块。
6.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述电源模块外接太阳能电池板和蓄电池。
7.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述数据采集节点安装在浮标上，浮标可设置在排污口水面、排污口上游水面、排污口下游水面其中一个或者多个位置。
8.根据权利要求1所述的一种水污染监测预警***，其特征在于：所述ZIGBEE模块采用CC2430型号芯片。
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