第一篇：论GIS水质动态监测系统（大全）

引言

目前环保部门主要通过监测站点来采集数据，然后在监测中心通过水质模型对这些数据进行处理分析以达到对河流水质状况的监测。而这些站点分散度较大，所采集的河流水质数据比较片面，不能反映整个河流的水质状况；加上传送分析手段落后，监测的结果总是滞后于水质变化，不能及时反映河流水质的动态状况[1]。因此研制一种能够实时反映河流水质的系统非常必要。随着计算机技术、通信技术和GIS（地理信息系统）技术的发展，使得研制这种系统成为可能。本文就是基于这些技术，提出一种基于GIS的河流水质动态的监测系统，这个系统能够及时反映水质的状况。系统的总体设计

系统总体框图如图1。

整个系统由监测中心和数据采集终端两部分组成。监测中心是整个系统的服务器，运行GIS系统；数据采集终端即嵌入式系统，进行河流水质数据的实地采集。由于河流水质监测覆盖的范围广，GIS系统与数据采集终端之间通过TCp/Ip进行互联通讯。数据采集终端通过TCp/Ip来实现数据远距离的可靠传输，监测中心GIS接收所有终端采集的河流水质数据，对水质数据进行存储、分析、管理、查询和显示以及管理所有采集终端。GIS系统的实现

GIS即地理信息系统，是集地理学、几何学、计算机学等科学于一体，利用图形技术和数据库技术，对空间信息及其属性信息进行采集、存储、分析管理和显示的系统[2]。它主要的特点是管理空间对象，能够将各种空间位置、空间分布以及空间关系通过数字地图显示出来[3][4][5]。

本设计中，利用GIS对河流水质数据进行存储、分析、模拟和显示，实现对河流水质的监测。整个系统由数据库、GIS可视化界面以及水质模型组成。系统框图如图。

图 GIS系统框图

GIS可视化界面直接管理空间对象，显示空间对象的空间位置、空间分布等空间属性，并通过关联空间属性来显示空间对象的非空间属性数据。这些空间属性和非空间属性分别以空间数据库和非空间数据库进行管理。空间数据库管理GIS的各种空间数据，包括地形图、各种专题地图，流域、嵌入式系统终端、污染源等对象的地理位置坐标、形状等。非空间属性数据库通过SQL数据库来实现，管理各种非空间属性数据，包括水质监测数据（如河流流量、流速、溶解氧DO等）、统计数据、社会属性数据（如经济状况、工业布局、水体水质标准等）等。

GIS可视化界面通过数据库提供的各种标准数据库接口，读取数据库中的空间数据和非空间数据，并通过空间数据与非空间数据之间的关联作用，在GIS界面进行共同分析和显示等处理。同时，通过与数据库的相互作用，GIS实现了查询、定位、分析、模拟和预警等功能。

水质模型是污染物在水环境中的变化规律及影响因素之间相互关系的数学描述，是水质监测的重要手段之一[6]。今年来各种多变量综合水质模型得到研究和应用，如美国国家环保局开发的QUAL模型系列，丹麦水动力研究所开发的MIKE模型系列[7][8]。这些水质模型非常细致地描述了污染物在水体中的迁移和转化过程，但参数众多，结构复杂。设计中根据实际的需要对综合水质模型进行一定的简化，实现了零维、多维水质模型和水环境容量模型。

实际上水质模型处理的对象是流域，是空间对象，因此设计中将水质模型完全集成在GIS中，成为GIS的一部分功能。GIS能够直接利用水质模型对水质数据进行分析模拟，而模拟的结果可以直接在GIS可视化界面上显示；这样弥补了水质模型在表达方面的不足和GIS在分析模拟方面的不足。嵌入式系统的实现

嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁减的计算机系统，具有集成度高、成本低、支持各种实时操作系统以及网络功能等优点[9][10]。

本设计中采用嵌入式系统进行野外水质数据采集，并通过TCp/Tp将采集数据传送到监测。根据实现功能的不同，系统

划分为处理器模块、存储模块、数据采集模块、网络模块和其他外设接口。每一模块由硬件和软件两部分组成，它们一起完成特定的功能。

处理器模块是整个系统的核心，由低价位、低功耗的3 2 位核A R M 7 T D M I和实时操作系统μC/OS-II构成，主要负责外部硬件设备的管理、外部中断控制、任务的调度和各个功能模块之间的通讯和信息交换。所有其它模块的软件都在操作系统的基础上实现和运行，是具有不同的优先级的任务，任一时刻处于睡眠态、就绪态、运行态、等待态及中断态的状态之一。操作系统通过发送邮箱结构消息来控制各个模块状态。

数据存储模块由存储器和文件系统构成，负责程序和采集数据的存放。存储器采用2MFlashRom + 16MNandFlash + 8MSdram，其中2MFlashRom用来存放系统的引导程序，16MNandFlash负责存贮程序以及数据，8MSdram负责程序运行和数据存贮等任务。针对NandFlash，设计中实现了Fat16格式的文件系统。文件系统将系统任务与数据分开存储，这样避免了存储与读写数据时影响系统；并且提供标准的ApI接口以及引入高速读写缓冲，避免了任务直接对NandFlash读写，解决了CpU和Flash存储器之间读取数据的速度问题。

数据采集模块由各种传感器、数据采集任务以及数据处理任务构成，负责各种数据的采集和处理工作。水质监测中，传感器采集的数据主要是水质综合指标（如溶解氧DO）、水质污染指标（如生化需氧量BOD、化学需氧量COD）以及水文参数（流速和流量）。数据采集任务主要完成模拟量采集、模数转换以及数字量处理等功能。它通常处于等待状态，等待包含控制参数的消息。控制参数主要是采用频率、通道的选择以及启动模数转换器等。同时为数据采集任务设计一个4K容量的环型堆栈，用来暂时保存采样数据。数据处理任务大多时候处于空闲状态，具有与数据采集任务同样大小的堆栈，当需要立即传送数据时才被调用。

网络模块由网卡芯片8019as、嵌入式TCp/Ip协议以及网络任务构成，主要完成网络的数据发送和接收以及与监测中心GIS系统进行通信。本系统参照UNIX的TCp/Ip协议，实现的TCp/Ip的所有基本协议。整个TCp/Ip分为应用层、传输层、网络层和数据链路层；其中网络层由Tp协议和ICMp协议组成，数据链路层由网卡驱动程序和ARp协议组成。各个层之间操作是互相隔离的，通过调用ApI接口函数进行通讯,把需要处理的数据传送给上层或者下层协议。

同时，系统保留了一些外设接口，以便今后系统功能的扩展和升级。嵌入式系统运行过程

嵌入式系统上电后，启动FlashRom中的Boot Loader对CpU进行初始化以及网卡等硬件自检；接着开始将NandFlash中的操作系统内核以及应用程序任务拷贝到Sdram中。

完毕后操作系统获得CpU控制权，开始了操作系统和应用程序任务的初始化操作。首先初始化所有数据结构，分配堆栈空间，建立消息队列，建立任务等；接着读取存储在文件系统中的系统运行状态参数，这些参数包括各个任务的运行状态、数据采集的采样频率、远程主机的Ip地址，本地的默认网关和系统的登陆密码等系统信息，并对任务进行参数调整。

系统初始化后，各个任务处于睡眠状态，必须通过消息来激活。

6水质动态监测的实现

水质动态监测的实现是通过TCp/Ip将野外采集的水质数据实时传送到监测中心，监测中心将接收到的水质数据经过一定的分析处理后在GIS上显示，以达到动态监测的作用。整个水质动态监测分为两个部分：水质数据的实时采集传送和水质数据的动态显示。

6.1 水质数据的实时采集传送

水质数据的实时采集传送由数据采集任务、数据处理任务、网络任务、操作系统任务和文件系统共同完成。

通常情况下数据采集任务处于睡眠延时等待状态，延时时间到数据采集任务被激活，进行一次数据采集并将数据保存在自己的堆栈中，完毕后重新进入睡眠等待状态。本设计中延时一次为10s，即10s采集一次。可以通过改变采集任务的延时时间来改变整个系统的采样频率。

一次数据采集完毕后，对堆栈中的数据有两种处理方式，一种是立即传送方式，另一种是正常处理方式。

立即传送方式主要监测污染事故对河流水质的影响。当出现严重污染事故时，需要及时快速的了解水质状况，监测中心通过网络向嵌入式采集终端发送一个立即传送命令，操作系统任务对命令进行处理判断后发消息激活数据处理任务，数据处理任务将采集任务堆栈中的数据读到自己的堆栈中，读完后清空采集任务堆栈并进入睡眠状态。接着操作系统任务发消息激活网络任务，网络任务将数据处理任务堆栈中的数据读到网卡缓冲区，读完后清空数据处理任务堆栈，TCp/Ip开始发送数据。这种方式采集一次数据就传送一次，实时性好，但是占用太多的系统资源和网络资源。

正常处理方式即按设计好的方式进行数据传送。一次采样完毕后，如果采样任务堆栈未满则继续下次采样，直到堆栈满。满后调用文件系统，将堆栈中的数据以文件形式存储在Flash中。且网络任务每隔2小时被击激活，将Flash中的数据读到网卡缓冲区，接着发送数据。这种方式避免了因过多的数据读写以及数据传送而占用系统资源。

6.2 水质数据的动态显示

水质数据的动态显示就是对水质数据进行分析和处理后，在GIS可视化界面上动态显示。

监测中心接收到水质数据后，GIS按一定的规则对数据进行验证，符合规则的有效数据存储到数据库中。可视化界面通过数据库ApI接口将存储的数据读出，进行汇总等处理；然后调用水质模型进行分析和模拟，并将分析模拟的结果以不同颜色动态显示在GIS可视化界面上。总 结

本文提出了一种基于GIS的河流水质动态监测系统，它实现了在无人职守的情况下进行野外河流水质数据的自动采集和传送；并且通过将水质模型集成在GIS中，充分利用了GIS的表达能力和水质模型的模拟分析能，能够实时反映水质的状况，达到对河流水质的动态监测。

参考文献李怡庭.全国水质监测规划概述[J].中国水利，202_.7.罗云启，曾琨等.数字化地理信息系统建设与Mapinfo高级应用[M].北京：清华大学出版社，202_.庄严.开放的面向对象地理信息系统内核的数据模型及实现技术[武汉大学博士论文][D].202_.K.Fedra*.Urban environmental management: monitoring，GIS, and modeling.Computers, Environment and Urban Systems, 23(1999)443-457, Austria.曹志月，刘岳.一种面向对象的时空数据模型[J].测绘学报.202_-1.付国伟，程声通.水污染控制规划.清华大学出版社，1985.Thomas O.Barnwell Jr,Linfield C.Brown, &Raymond C.Whittemore.Importance of Field Data in Stream Water Quality Modeling Using Qual2E-UNCAS[J], Journal of Environmental Engineering,202_, 130(6): 643~647.郭劲松，李胜海等.水质模型及其应用研究进展[J].重庆建筑大学学报，202_，24（2）：109-115.Joel Sherrill, Jeff Mayes.SAFFER: A Scaleable Architecture for Embedded Reliable Real-Time System[R].On-Line Application Research Corporation, Technical Report, OAR-TR-99-183-03, 1999.10姜新.嵌入式控制系统软件平台的研究与实现[华中科技大学博士论文].202_.

第二篇：水质监测系统

水质监测系统.txt再过几十年，我们来相会，送到火葬场，全部烧成灰，你一堆，我一堆，谁也不认识谁，全部送到农村做化肥。水质监测系统的研究与设计时间：202_-03-17 来源：太原理工大学 作者：常晓敏

摘 要：中国不仅存在水资源短缺和空间、时间分布不平衡的严重问题，而且更普遍存在着水质型缺水的危机，据最新的统计表明，全国七大江河水系的741个监测断面29.l%符合三类水质，30.9%

四、五类水质，40.9%劣五类水质;全国近一半城镇饮用水源地水质不符合标准。为了加强对重点流域水质变化和污染物总量的监控，环保部门曾经在长江、淮河、松花江及太湖等水域的污染物排放企业设置了一批水质检测设备。据有关文献记载，由于一些被检测企业的个别人员环境保护意识淡薄，只顾企业的局部利益，使这些水质检测设备难以发挥应有的作用。因此，环保部门希望远在数公里甚至上千公里以外的地方也能对辖区内的监控目标实施全天候、全时段的动态监控，随时掌握其变化趋势，以便控制污染程度，实现这一目标的技术装置称之为水质参数在线监测及远程传输系统。但是，目前在我国水环境监测的实际工作中，大量采用的监测手段仍然是传统的实验分析方法，测试数据滞后数小时甚至更多。这种传统的监测方法和手段己经不能满足环保事业不断发展的社会需求，十分需要用现代的管理手段对重点污染源的水环境质量进行监测。

在此背景下，通过查阅大量资料，本论文对水质监测系统进行了初步的研究，设计出一种适合在我国基层环境与水质监测单位应用的水质在线监测及远程传输系统。该系统在实验室条件下测试，各项技术指标均达到国家环保标准的要求，经过一段时间的运行，工作性能可靠。如果本系统能够在全国环境部门推广应用，将会使我国基层水环境及水质监测工作提高到一个新的水平。

本论文主要论述了将低功耗MSP430单片机技术及GSM网络技术引入水质监测系统中，实现水质信息的在线监测及远程传输。全文分六部分，对开发设计的原理、工作过程进行了分析论述。包括:

第一章绪论，论述了项目研究背景、国内外水质监测系统发展的现状。

第二章水质参数检测传感器的选择，介绍了水质监测传感器的选择及其原理，在对国内外同类产品充分调研的基础上，采用美国GLOBALWATER公司进口的WQ系列的水质参数检测传感器作为水质在线监测系统的前端。

第三章在线水质监测仪的设计，选取低功耗MSP430单片机作为现场参数在线监测子系统的核心器件，配合相关外围电路，完成信号的转换、数据处理等功能。这部分也可作为一个独立的职能仪表，即水质参数在线监测仪使用。

第四章系统通信方式及通信设备，在设计数据传输网络时，把系统监控中心设置在水质环保监测部门，而把现场监测站点放置于辖区内各污染物排放企业，监控中心的服务器和各监测站点的水质监测仪通过GSM调制解调器与监测现场下位机进行串行通信，实现数据的无线远程实时传输。

第五章监控中心数据管理软件的设计，采用MicrosoftAccess软件设计数据库，用于保存辖区内监钡(站点的各项水质资料:使用VB6.0的ADO数据库控件连接应用程序与数据库，用SQL语句完成对数据库的检索功能，可以查询到各检测站点中水质参数的瞬时值和时间段的平均值，能够全面了解整个辖区的水质状况。

第六章对本课题设计的水质监测系统进行了总结并展望了未来水质监测综合应用解决方案，涉及到软件系统的构架和硬件系统的建设两个方面。

第三篇：水质自动监测系统

阅读材料9-1：水质自动监测系统

水质自动监测系统是以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况；中心控制室可随时取得各子站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出日、周、月、季、年平均数据以及最大值、最小值等各种监测、统计报告及图表（棒状图、曲线图、多轨迹图、对比图等），并可输入中心数据库或上网。

实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的实质状况、预警预报重大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、排放达标情况等。

在水质自动监测系统网络中，中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，托管站也可以通过电话拨号方式实现对托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能。其他经授权的相关部门可以通过电话拨号方式实现对相关子站的实时监视和数据传输功能。

每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个主要子系统构成，包括：采样系统、预处理系统、监测仪器系统、控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房或监测小屋。水质自动监测系统中的子站构成方式大致有三种：（1）由一台小型的多参数自动分析仪组成的子站，其特点是仪器可直接放入水中测量，系统构成灵活方便；（2）固定式子站，是较传统的组成方式，其特点是监测项目的选择范围宽；（3）流动式子站，是将固定式子站的仪器设备全部装于一辆拖车（监测小屋）上，可根据需要迁移场所，特点是组成成本高。

目前水质自动监测分析仪器仍在发展中，比较成熟的常规监测项目有：水温、溶解氧（DO）、电导率、浊度、氧化还原电位（ORP）、流速和水位等。常用的监测项目有：COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。

第四篇：游泳池水质在线监测系统

游泳池水质在线监测系统一、游泳池水质在线监测系统重要意义

公共场所的水质安全有待检测，对于爱好游泳的人而言，即使在寒冷的冬季，游泳依然是个很好的健身方式，但是关于这公共场所的水质安全问题，需要严格把关。过设在游泳场馆内的在线监测装置，水质余氯、浊度等情况即时显示在区卫生监督所及管理者电脑上。现在很多游泳场馆安装泳池水质远程在线监测系统，对水质进行24小时不间断监测。

游泳场所水质是否达标一直是广大泳客关心的问题，传统的人工定时监测并不能够实时监测游泳场所的水质变化，水质监测共组存在一定的时空局限性。因此，近年来，水质在线自动监测设备在游泳场所开始普及。

二、建设水质在线监测背景

1.部分游泳池消毒剂过量添加，余氯含量严重超标，刺激眼、耳、鼻、喉和皮肤黏膜，使头发褪色，甚至可能会生成氯仿等有致癌作用的有机氯代物。

2.部分泳池水没有有效循环净化，游泳池补水量、补水频率不够，池水更新不足，造成尿素超标。池水PH值、水质浑浊度、尿素指标、游离性余氯含量等检测结果会第一时间传送到电脑和手机客户端，方便游泳馆工作人员和卫生监督员掌握游泳池水质的动态数据。而数据一旦超过限定值，系统就会发出提醒，卫生监督员也会马上督促经营者整改。

过去，游泳池的消毒状况一直不好掌控。这是因为游泳池主要使用含氯的消毒剂，如果池水中游离余氯的含量过高，会引发皮肤瘙痒、结膜炎等；但如果过低，又起不到消毒作用。

启用在线实时监测系统之后，除了监测消毒情况，还可以自动调节池水的余氯含量——如果检测发现余氯含量指标过低，系统会自动加入含氯消毒剂；一旦余氯含量指标过高，就会停止加入消毒剂，入水口自动注入新水。

“以往我们抽查泳池，池水送到检测机构，差不多需要一星期才能有检测结果，效率比较低，也不能及时采取卫生监督措施。”上城区卫计监督所的工作人员表示，在游泳场馆应用“互联网＋”卫生监督模式，既方便了游泳场所管理人员的工作，又能确保卫生监督员及时有效地维护泳池水质。同时，游泳爱好者们也可以通过游泳场所显示的数据了解每天的水质状况。

三、游泳池水质在线监测内容： 多参数工业水质分析仪，能同时测量：电导、温度、pH、溶解氧、氧化还原、浊度，共六个参数。各通道之间相互独立，无切换开关转换，互不干扰1、2、3、4、5、6、室内温湿度监测 游泳池水温度监测 PH值监测 余氯监测 浊度监测 尿素监测

四、泳池水质标准

运动会非常重要的竞赛内容之一的室内水上运动，都离不开对游泳池水质的控制、监测与处理，要求池水的感官性状良好,水中不含有病原微生物,水中所含化学物质不得危害人体健康,保证游泳池水水质的安全、可靠。

由中国建筑设计研究院作为主编单位，中国游泳协会、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所等12家单位参编，负责编制的《游泳池水质标准》(CJ244－202_)已于202_年10月1日开始执行了，这个标准以世界卫生组织(WHO)制定的《游泳池、按摩池水环境指导准则》(202_年版)为主要依据，同时执行国际游泳联合会(FINA)水质卫生标准，对我国原执行的《游泳场所卫生标准》(GB9667-1996)中“人工游泳池池水水质卫生标准”进行修改、编制的。（1）、游泳池池水水质常规检验项目及限值

1、浑浊度/NTU≤1

2、pH7.0～7.8

3、尿素/mg/L≤3.5L

4、菌落总数【36±1℃,48h】CFU/ml≤200

5、总大肠菌群【36±1℃,24h】每100ml不得检出

6、游离性余氯/mg/L0.2～1.0

7、化合性余氯/mg/L≤0.4

8、臭氧采用臭氧消毒时/mg/m3≤0.2以下水面上空气中

9、水温℃23～30（2）、游泳池池水水质非常规检验项目及限值 序号项目限值

1、溶解性总固体TDS/mg/L≤原水 TDS+1 500

2、氧化还原电位ORPmV≥650

3、氰尿酸/mg/L≤150

4、三卤甲烷THMug/L≤200（3）、在世界卫生组织的“游泳池水环境指导准则”中对消毒剂余量的规定

1、残余氯≤5mg/L(池中保持余氯为1mg/L)

2、化合性余氯的浓度≤0.2mg/L(游离性余氯的1/2)

3、游离残余浓度2mg/L(高浓度)≤0.5mg/L(低浓度)

4、O3浓度≤0.2 mg/m3

5、氰尿酸(Cyanuric acid)≤100mg/L 其中，美国10mg/L≤150mg/L 澳大利亚≤100mg/L(在室内游泳池和SPAs中不宜使用异氰尿酸)英国≤200mg/L(应用在要求较低的游泳池水处理中)

6、溴基≤1～6mg/L

7、溴基+臭氧≤15～20mg/L

8、DMH(二甲基乙内酰脲)≤200mg/L

五、游泳池水质监测参数

游泳池水质检测项目主要包括：浑浊度、PH值、尿素、游离性余氯、化合性余氯、细菌总数、总大肠杆菌群、臭氧、水温、溶解性总固体、氧化还原电位ORP、氰尿酸、三卤甲烷THM。

浑浊度： 浑浊度也就是池水的清澈度，是反映池水物理性状的一项指标，可以直观反映出池水中悬浮污染物颗粒含量的多少，浑浊度也就是池水的清澈度或透明度。浑浊度过 大：①不易看清池底，影响游泳者的游泳感觉，并且影响岸边救生员的视线，容易引起事故或延误急救工作；②过多的颗粒物有可能会伤害游泳者的眼球；③水中所 含各种微生物较多，有可能会传人疾病；④需要消毒剂量多，杀菌效率差。PH值：PH值时反映水的酸碱度的一个指标，过酸和过碱环境容易对游泳者眼睛和皮肤造成刺激。国家规定的游泳池水PH标准是6.5-8.5之间。

尿素：尿素含量是我国游泳池水质标准中一个特有的标准。池水中的尿素主要来源于人体的汗液、分泌物和排泄物尿素含量过多表明池水的污染程度越高。

游离性余氯：游离性余氯的规定是为了保证游泳池水具有持续性的消毒能力，是为了抑制水中残存的细菌再次繁殖，防止交叉感染和应付游泳负荷突然增加对池水带来的不利影响。

化合性余氯：化合性余氯是指在池水中以氯氨等化合状态存在的氯消毒剂浓度，化合性余氯具有强烈的刺激性，会引起鼻黏膜炎和结喉炎。因此，限制化合性余氯的浓度很有必要的。理想的浓度应为游离性余氯的一半或更低。

细菌总数： 细菌总数是衡量游泳池水处理设备系统运行质量的一个指标，是为了了解池水消毒是否彻底的一种有效方法，也是灭菌效率的一个重要指标。池水中有足够的消毒剂 余量，PH值维持在规定限制范围，池水的循环周期合适，经常对游泳池过滤设备进行反冲洗，加强游泳池卫生管理，细菌总数是完全可以得到控制的。

总大肠杆菌群：如果游泳池水中存在的大肠杆菌群数量较多时，这就意味着池水已经受到了人的粪便污染。

臭氧：臭氧具有强氧化性，是非常强的氧化剂和消毒剂，臭氧是一种有毒气体，当室内空气中臭氧具有一定的含量时，游泳者吸入人体内容易造成中毒。我国规定的游泳池水面上空气中臭氧的浓度限值为0.2mg/m3。

水温：舒适的水温应为23-30℃，不同的游泳池其池水的温度是不同的，水温过低和过高人体都容易感觉到不舒服。

溶解性总固体： 溶解性总固体是指导池水是否需要稀释或更新的指标，溶解性总固体过多对池水的影响：①池水会变浑浊；②氯失效；③会使池水变色；④过滤周期缩短；⑤池水产 生异味。溶解性总固体过少对池水的影响：①降低过滤效果；②使水呈现轻微的绿色。该检测项目属于我国游泳池水质标准中非常规检验项目。

氧化还原电位（ORP）：该项目是表示消毒剂杀死细菌能力的指标，是国际水质标准的指标，ORP是测量消毒剂氧化能力的强弱，而不是测量消毒剂含量。实践证明，只要池水PH值在标准规定范围内，ORP值>650mV，则池水中的细菌量应该是在运行范围内。

氰尿酸：氰尿酸是二氯异氰尿酸钠和三氯异氰尿酸钠的总称，是一种有机消毒剂，在池水中会不断累积，过少会被阳光分解，过多容易影响消毒效果，所以使用这两者消毒剂时，必须对氰尿酸进行监测和控制。

三卤甲烷（THM）：三卤甲烷是使用氯消毒的副产物，具有致病、致畸和致癌之潜在物质，因此控制池水中三卤甲烷的含量不可忽视。

多参数泳池水质在线分析仪主要完成水中余氯（可增加总氯测量功能）、浊度、pH、ORP、温度的长期连续测量。余氯采用DPD试剂比色光度法测量，浊度采用90°散射光测量，pH、ORP采用电极法，温度采用铂电阻法。

六、水质在线监测系统组成：

1、可编程控制器、LCD显示屏和AD转换；

2、采样系统；

3、余氯（总氯）试剂、控制、反应、光度测量和清洗部分；

4、浊度探头测量和清洗部分；

5、pH、ORP、温度测量和流通池部分；

6、数据存储和通讯部分；

7、系统标定和自诊断部分；

8、数据传输单元

9、机箱和结构部分。

七、水质在线监测系统功能特点

1、实现多参数水质数据的实时在线分析；

2、采用步进电机控制的蠕动泵，实现精密计量加样；

3、实现标定和自诊断；

4、外观设计紧凑美观。

5、水质分析模块+PLC+人机界面；

6.水质分析指标由客户约定（电导率、pH、ORP、余氯、浊度、温度等）；

7、根据客户要求输出开关、模拟或脉冲信号控制加药泵、臭氧/二氧化氯/紫外线发生器、换热器、毛发收集器、泳池环境温度/湿度、泳池环境灯等相关设备；

8、通过水质分析、流量、时间等指标等实现单一或复合控制方式投加药剂；

9、通过采集流量、压力、液位等相关信号，保证系统安全运行；

9、RS485通讯，实现远程有线/无线数据传输及远程控制；

10、利用现场USB或远程GPRS/INTERNET无线系统实现程序下载与升级。

11、恒电位测量技术，运行稳定、极少的维护量；

12、余氯/二氧化氯、pH、温度测量和时间管理一体化系统集成平台；

13、（0.01-2.00）mg/L和（0.01-20.00）mg/L测量范围可选；

14、彩色仪表显示界面，中英文双语种、引导式操作菜单；

15、上位机RS485数据通信端口，标准化的通讯协议；

16、双通道、全隔离（4~20）mA电流环，余氯、二氧化氯，pH，温度信号自由组态发送；

17、三通道光电开关控制（可自由组态指向余氯、二氧化氯，pH，温度，定时管理）；

18、DC24V供电，电源端口极性内部自动识别。

1、水质在线监测指标：pH、ORP、温度；

19、系统具有多路继电器控制节点，可以实现对控制对象的开启和关闭，同时还有多路OC门形式的电子开关，能够输出频率和PWM控制信号，驱动不同类型的计量泵好直流泵，获得不同的药剂投加速度；

20、系统接受液位开关信号输入，作为液体药剂桶低液位报功能引入系统进行智能9连锁控制。

第五篇：水质无线监测系统方案

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水质无线监测系统方案

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一、概述

环境监测是环境保护工作的重要组成部分，是环境管理的基础和技术支持。随着我国工业化和城市化的迅速发展，环境保护也相应大力发展起来。这样就迫切需要加快全国环境管理基础能力的建设，提高环境监测能力和环境监督执法管理水平。

排污口水环境实时自动监测系统的研制在我国刚刚起步，欧美一些发达国家在这方面已趋向成熟，例如美国等一些工业发达国家，几乎在每个排污口都安装了有关监测仪器，对污水处理设施的运行情况以及排污流量、PH值、DO、电导、烛度、温度等值进行自动监控，在监控中心可以随时知道排污口染物的排放情况。在韩国已有50％的企业做到了对以下四项指标的实时自动监控：污水处理设备运行情况、流量、PH值和溶氧。

我国目前大部分地区的水环境监测主要是以化学化为主。即人工定期（或不定期）的现场采样、化验、水质分析。这样工作量大且具有随机性，不能准确反映整个水量水质的变化过程，因而不能做到为水环境评价和环境治理的可靠依据。

由于我国经济发展过程中出现越来越多的水环境污染问题，近年来国家已充分重视和加强对环境污染的治理。为了配合这项工作，改进水环境监测手段和方法已显得尤为重要。上海正伟数字技术有限公司在充分调研、考察、征询客户意见等基础上，研制开发了集自动化、即时化、智能化于一体的经济实用的水质量无线监测系统。该系统可以对排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控，通过GPRS/CDMA无线终端将数据传送到监控中心和环境管理部门，工作人员可以在监控中心或办公室进行远程监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。

二、系统组成、工作原理

系统主要是由一个监测中心，若干个固定监测站和专用GPRS/CDMA无线终端组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站收集各种污染参数，两者间的控制信号和监上海正伟数字技术有限公司

测数据通过GPRS/CDMA无线终端传送完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理的存储的数据库。各监测站可设置为自动向监测中心发送信息；也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监控中心。各监测站有数据采集。命令识别、数据发送的功能。

监测中心由功能较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等组成。各监测站由各种采集参数的探头、PAC可编程自动控制器和GPRS/CDMA无线终端组成。

三、系统方案说明：

在水质系统中，常常需要对众多的排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半，通过GPRS/CDMA/EDGE无线网络进行数据传输，成为水质监测部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS/CDMA无线网络同时发送到多个水质监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。

系统结构图：

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系统方案组成 水质监控中心

监控中心服务器通过ADSL或电话拨号接入Internet，或申请配置专线，通过光纤、DDN 等数据专线直接和移动中心机房的GPRS/CDMA 网络连接。监控中心服务器上安装相关监控系统软件。监控系统软件包括监控中心服务器、数据库服务器两个部分。

1、监控中心服务器实现实时监控、数据管理分析、业务管理等功能；

2、数据库服务器进行数据存储、备份；

具体实现时，监控中心服务器、数据库服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在 不同服务器中。软件系统特点：

1、纯JAVA系统设计：采用JAVA技术进行设计开发，具有强大的稳定性、安全性、兼容性、可扩展性；

2、先进的B/S结构：系统使用先进的B/S结构，用户只需要使用浏览器就可以通过环保内 部的网络完成污染源管理和污染源监控功能。使用BS 结构不仅极大的方便了环保部门 相关人员的使用，而且为环保局未来向公众公公布环境数据提供了方便。

3、管理决策支持：基于完整的、实时的业务数据，智能的决策支持系统可以为管理者提供 丰富的决策支持信息，实现业务运营的有效管理。

4、功能扩展性：整个系统具有极强的开放性和可伸缩性，可以方便的与各类数据分析软件连接，为环保局和其他政府部门共享信息提供了方便。上海正伟数字技术有限公司

GPRS/CDMA无线传输终端

水质监控仪器通过RS232 串口直接与正伟环保专用GPRS/CDMA无线传输数传设备（智能型GPRS/CDMA调制解调器）连接，并由其建立无线数据连接与监控中心进行双向数据通信。水质监控仪器包括污水流量计、COD（含氧量）/BOD（生物耗氧量）、PH 探头等测量仪可根据系统实际监控地点的需求选择对应测量仪器。

系统功能 实时监控

对企业监测点的排污量、设备运行等情况进行实时监控，并以人性化的界面显示有关数据； 数据接收

数据接收方式有两种，一种是监测点通信控制器定时向中心返回监测数据（一般按1个小时 返回，也可以通过用户设置）；一种是通过中心向监测点通信控制器发送查询指令，监测点 通信控制器返回当前监测的实时数据； 报警处理

当监测到排污超标、检测设施非正常关闭等事故时，软件能自动识别事故类型，并及时向环 境监理部门发送报警信息，使环境监理部门能够以最快的速度及时对企业的违规行为进行纠 正、制止，从而保证了环境监理信息传递的顺畅、完整； 统计分析

a)对所选择污染源监测点的监测数据进行各种分析，以曲线图、直方图和表格等形式进行 显示。可选择行业、区域、时间段等条件。包括污染源分析、污染源对比分析、综合分析、综合对比分析和监理报告资料分析等；

b)污染源分析可根据条件对污染物排放量和污水排放量进行分析； c)污染源对比分析可根据条件对某一污染源进行按月分析和按年分析；

d)综合分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行分析； e)综合对比分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行按月分析和按年分析； 数据存储

本设备能自动监测、记录、存储、传送数据，实时采集各类环保测量仪器的输出信号，并将测量数据通过无线远程发送至环保监控中心，同时将数据保存在本机大容量数据存储器上海正伟数字技术有限公司

中。参数设置

1、可按照设置的时段采集一组数据，并实时发送至环保监控中心。GPRS/CDMA 网络是全球分布最广的无线网络，使用GPRS/CDMA 的优势在于实时、无线、远程、误码率极低、安装简便无需布线等特点。

2、可按照设置的时段采集一组数据，并保存在本机内部大容量数据存储器中；

3、可以通过串行接口对系统各项运行参数进行设置。对每个通道的采样数据进行物理量的换算对应，从而使终端保存或发送的数据都是符合现场测量指标的数据；

4、可通过串行接口访问机内大容量存储器中的数据。将终端保存数据保存到计算机数据库中，以备分析备案；

5、可按照条件设置系统各通道的报警条件，触发报警，并可实时将报警信号发送至监控中心。

四、无线水质监测系统的优势

中国移动或者中国联通GPRS/CDMA系统可提供广域的无线IP连接。在移动或联通通信公司的GPRS/CDMA业务平台上构建水质监测采集传输系统，实现水质监测采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS/CDMA系统作为水质监测采集传输系统的数据通信平台。

GPRS/CDMA无线水质监测系统具备如下优势：

1、实时性强：

GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个或所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、可对各监测点仪器设备进行远程控制：

通过GPRS/CDMA双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。

3、建设成本少低：

由于采用GPRS/CDMA公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低。

4、监控范围广： 上海正伟数字技术有限公司

构建水质监测采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水质信息采集点数量众多，分布在全国范围内，部分水质信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。

5、具有良好的可扩展性: 由于目前GPRS/CDMA网络已覆盖国内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足水质信息采集传输系统对覆盖范围的要求。

6、系统的传输容量大：

水质监测中心站要和每一个水质信息采集点实现实时连接。由于水质数据信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

7、数据传送速率高：

每个水质信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

8、通信费用低：

采用包月计费方式，运营成本低。

五、安全措施：

由于水质监测系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。以GPRS为例，数据中心可通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Radius服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求上海正伟数字技术有限公司

非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。

1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的唯一性：对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。

3、对于特定用户：可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。

4、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。

5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。

六、系统成本

七、结论：

采用有线方式，租用静态IP目前费用比较高约800~1500元/月。采用GPRS/CDMA无线方式，系统流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，GPRS按流量计算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可满足水质监测局目前水质数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于水质监测局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当水质观测站和水质信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于水质信息采集工作的特点。

采用GPRS/CDMA构建水文数据采集系统，不仅能很好地满足水质信息采集监测的需求，而且，做为网络运营商的移动或联通通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户上海正伟数字技术有限公司

数量的增加，移动或联通通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。

公司简介

上海正伟数字技术有限公司（Shanghai Zhengwei Digital Technology Corporation Limited），是一家注册于上海高新技术开发区内的专业的技术研发型公司，公司专注于嵌入式系统领域的技术创新和产品开发，专业提供嵌入式网络领域、无线网络领域和嵌入式计算系统领域的软硬件产品及服务。

公司拥有资深的设计师和专业的管理者，并具有从博士到专科不同学历的良好人才结 构。公司与众多厂家、研究所在器件供货、产品经销、技术创新等方面形成了良好的合作伙 伴关系。

凭借其技术、人才、管理优势，本着“踏实创新，追求卓越”的企业精神，正伟数字锐 意进取，勇于创新，已成为领先的嵌入式网络领域设备和服务提供商。

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