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水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的構建分析

2017-07-19 22:09:13蔣超
卷宗 2017年12期
關鍵詞:系統(tǒng)構建

摘 要:近年來,隨著人們環(huán)保意識的不斷增強,人們逐漸認識到了我國水環(huán)境污染的嚴重性,因此在水資源管理中給予了高度重視,只有加強水資源管理才能為人們提供安全可靠的水資源,促進社會和諧發(fā)展。在水資源管理中,人們可以充分利用先進的科學技術構建水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng),實現(xiàn)對水資源的自動化和智能化監(jiān)測。本文就水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的構建進行闡述,旨在為人們提供重要的參考。

關鍵詞:水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng);智能化環(huán)保系統(tǒng);系統(tǒng)構建

現(xiàn)階段我國的水資源污染非常嚴重,做好水污染治理勢在必行。在水污染治理中,水質(zhì)監(jiān)測具有重要的作用。近年來,我國在水污染控制方面進行了深入的研究,在全國范圍內(nèi)建立了環(huán)境監(jiān)測站,并安裝了水質(zhì)測試系統(tǒng),實現(xiàn)對水環(huán)境的監(jiān)測。隨著我國科學技術的不斷發(fā)展,人們對水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)給予了高度重視,逐漸實現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測智能化和環(huán)保性。

1 水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的結構設計

固定監(jiān)測站點是水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)結構設計中最基礎的功能,其主要包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲模塊、主控制模塊、檢測箱控制模塊、遠程通信模塊以及遠距離預警模塊等模塊組成,實現(xiàn)對固定站點的水質(zhì)監(jiān)測;生物遠程監(jiān)測主要由云臺、遠程通信模塊、攝像頭和生物網(wǎng)箱等組成,實現(xiàn)對水資源中生物狀況的監(jiān)測;移動站點的監(jiān)測模塊主要由電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、定位模塊、遠程通信模塊、水質(zhì)監(jiān)測船等組成。

在實際的水質(zhì)監(jiān)測過程中,首先檢測箱控制模塊發(fā)揮作用,實現(xiàn)水資源的采樣,將其運輸?shù)綑z測箱中,開始對水質(zhì)進行檢測;數(shù)據(jù)采集模塊負責對被監(jiān)測水中的硬度、渾濁度、氨氮含量、溫度、鹽度、溶氧量等指標進行采集,并將相關的指標數(shù)據(jù)等傳輸?shù)街骺刂颇K中,由主控制模塊對數(shù)據(jù)進行處理;然后遠程通信模塊將水質(zhì)監(jiān)測的結果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,實現(xiàn)對水質(zhì)的智能化環(huán)保監(jiān)測[1]。如果水質(zhì)監(jiān)測的結果不符合國家的相關標準,此時遠距離預警模塊還會發(fā)出報警信息,使指定用戶了解到水質(zhì)監(jiān)測的結果。遠距離報警模塊發(fā)出預警信息之后,環(huán)保部門就可以根據(jù)報警信息找出水質(zhì)污染指標超標的位置。系統(tǒng)中的存儲器可以存儲各種水質(zhì)測量指標的數(shù)值,環(huán)保部門可以對數(shù)據(jù)進行查詢。生物網(wǎng)箱中的生物活動狀況可以通過攝像頭、遠程通信模塊傳輸?shù)娇刂浦行?,控制中心對攝像頭拍攝的圖像進行處理,就能夠顯示出生物活動狀況,對水質(zhì)污染情況進行識別和分析。

2 水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 移動監(jiān)測站點的實現(xiàn)

移動監(jiān)測站點的電源模塊采用鉛酸蓄電池供電,主控制器采用處理器MsP430,其消耗的能源比較低,是一種環(huán)保型的處理器。系統(tǒng)的通信模塊采用GSM模塊TC35,GPS模塊選擇GBIO型號。在檢測過程中,控制中心向通信模塊GSM發(fā)送指定位置經(jīng)緯度的消息,處理器MsP430解碼船載GSM接收到的消息,得出制定的位置經(jīng)緯度,并將這個數(shù)值和GPS模塊得到的經(jīng)緯度數(shù)值進行比較,以此為依據(jù)對水質(zhì)監(jiān)測船的舵機旋轉(zhuǎn)角度進行控制,就可以對水質(zhì)監(jiān)測船進行控制,使其在制定的位置采樣,并將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?,一般情況下,采樣數(shù)據(jù)每隔10分鐘傳輸一次,實現(xiàn)實時監(jiān)控[2]。

2.2 固定監(jiān)測站點的實現(xiàn)

固定監(jiān)測站點的主控制器采用嵌入式產(chǎn)品STM32103VBT6芯片,STM32103VBT6芯片是一種價格低廉、執(zhí)行代碼效率高、功耗低的產(chǎn)品,將其應用到固定監(jiān)測站點中可以實現(xiàn)高效執(zhí)行。在固定監(jiān)測站點的設計中,最重要的設計部位為傳感器測量電路的設計,具體又分為溶氧量傳感器測量電路、鹽度傳感器測量電路、氨氮傳感器測量電路、硬度傳感器測量電路、PH傳感器測量電路和渾濁度傳感器測量電路等,分別實現(xiàn)對水質(zhì)溶氧量、鹽度、氨氮、硬度、以及渾濁度等指標的測量。不同類型的測量電路設計的方法雖然不一致,但是原理上大體一致。以傳感器測量電路為例,在實際的設計過程中,電路的前端為信號放大電路,主要由放大器AD620組成,設計一個電位器,對放大增益值進行調(diào)整,分壓電力提供基準電壓,可以通過加一定值將負信號提高到正電壓。電路的后端為電壓跟隨器電路,主要由放大器OP07組成,隔離前后級的電路。其他類型的傳感器電路的設計和傳感器測量電路非常相似。系統(tǒng)的遠程通信模塊采用工業(yè)級的SIEMENSMC35i,系統(tǒng)存儲模塊采用sD卡卡座管腳和主控芯片STM32F103VBT6的SPII接口相連來實現(xiàn),整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動采樣、檢測、分析、存儲和實時監(jiān)控等功能[3]。

2.3 生物監(jiān)測站點的實現(xiàn)

在生物監(jiān)測站點的實現(xiàn)中,將開放式的飼養(yǎng)網(wǎng)箱放入到監(jiān)測站點水環(huán)境中,在飼養(yǎng)網(wǎng)箱的內(nèi)部飼養(yǎng)指示魚,攝像頭采用高清攝像頭ICETEK—P300,將攝像頭安裝在網(wǎng)箱上,用來采集圖像,提取相關的信息。采集之后,由微處理器對圖像進行處理,微處理器采用型號TMS320DM357的DSP芯片,采用決策支持算法對圖像處理提取的特征量進行分析和判斷,如果遇到異常情況,則發(fā)送報警信息。對魚體的檢測和識別采用色差閾值分割方法,對魚的活動情況采用幀間差分法。生物監(jiān)測站點還可以實現(xiàn)對水質(zhì)溶氧量參數(shù)的簡單識別。

3 結語

水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的結構主要包括生物監(jiān)測站點、固定監(jiān)測站點和移動監(jiān)測站點,實現(xiàn)對各地的水環(huán)境監(jiān)測,為水環(huán)境治理提供重要的依據(jù)。在水質(zhì)監(jiān)測智能化環(huán)保系統(tǒng)的構建中,一定要充分利用各種先進的技術和方法,不斷提升系統(tǒng)的智能化和環(huán)保性,才能真正發(fā)揮其作用。

參考文獻

[1]孫龍霞,於鋒,陳新華.水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測與智能化管理系統(tǒng)的研發(fā)[J].中國農(nóng)機化學報,2014,24(3):115-118.

[2]馮勛.基于CDMA2000的水質(zhì)遠程智能化監(jiān)測系統(tǒng)[D].西安郵電大學,西安郵電學院,2015.

[3]宋濤.地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)及其建設問題探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013,21(10):113-114.

作者簡介

蔣超(1987-),男,江蘇省宜興人,專科,助理工程師,江蘇金環(huán)環(huán)保設備有限公司,研究方向:軟件技術。

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