基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)

許佳 張明珊

【摘要】水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個以3S技術集成的應用，水質(zhì)監(jiān)測終端設計是采用嵌入式系統(tǒng)，并利用GIS、GPS、RS、數(shù)據(jù)庫等技術了聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)技術，達到信息融合、分析的目的。該系統(tǒng)的研究主要是為了給國家提供江河流域水環(huán)境安全管理的信息，為政府的相關決策提供技術依據(jù)，對我國江河流域社會、經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著很重要的意義，因此需要對基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)進行分析。

【關鍵字】物聯(lián)網(wǎng) 水環(huán)境 在線監(jiān)測系統(tǒng)

我國是一個水資源分布十分廣泛的國家，但由于人口基數(shù)過大，導致水資源一直處于總量緊缺、人均占有量小等情況。同時我國水資源還存在地域分布不均，水土資源匹配不平衡，城市缺水情況嚴重、水資源污染情況日趨嚴重等問題?；谶@種情況，我國利用物聯(lián)網(wǎng)、FPRS、Zighee等技術研發(fā)了水環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)和預警平臺，對我國主要江河湖泊等水環(huán)境進行監(jiān)控管理，實現(xiàn)主要流域水質(zhì)的監(jiān)控、信息傳遞與處理以及平臺及時顯示和預警等功能，提高了我國江河流域水資源管理力度和水環(huán)境突發(fā)事件的應急處理能力。

一、基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體構架和設計

我國水環(huán)境的檢測技術起步在國際上相對較晚，和發(fā)達國家之間相比存在很大差距，目前水環(huán)境檢測相關技術尚處于探索階段。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎建立水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個有效的水環(huán)境網(wǎng)絡檢測途徑。水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)和普通信息系統(tǒng)存在一定的差異，其設計、構建和實施均需以水環(huán)境資源的發(fā)展為中心。因此，實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行，其系統(tǒng)組成、流程和功能需要以水環(huán)境監(jiān)測流程為設計依據(jù)，水環(huán)境監(jiān)測流程如下圖1。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)構建

l、數(shù)據(jù)采集。基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集需要完成自動采集環(huán)境污染信息、自動定位以及完成數(shù)據(jù)存儲上傳。數(shù)據(jù)采集終端的功能主要有安全保護、自動定位、自動計量、本地顯示存儲等功能。安全保護具有自動運行、通電保護、通電自行恢復運行、狀態(tài)測試等功能，主要是用于系統(tǒng)的自我保護以及方便維修和故障處理；自動定位主要是能夠?qū)⑼斗盼恢蔑@示出來，并將其所在位置的地理信息傳輸?shù)娇偙O(jiān)控區(qū)；自動計量主要是能夠自行對重點污染水源的污水排放量進行計量，并對其進行連續(xù)等比采樣，記錄和監(jiān)控污染設備的運行情況；本地顯示存儲主要是用于查看當前歷史水質(zhì)信息，能夠存儲本地數(shù)據(jù)，存儲有效期為一個月。

2、數(shù)據(jù)傳輸和處理。數(shù)據(jù)傳輸需要傳輸設備、通訊網(wǎng)絡。其傳輸網(wǎng)絡是采用中國移動的GPRS網(wǎng)、中國電信CDMA網(wǎng)、3G等，現(xiàn)場采集使用485總線以及CAN總線會哦這無限傳感器網(wǎng)絡等。這里主要介紹了無限傳感器網(wǎng)絡的運用。無限傳感器網(wǎng)絡相較于傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)相比具有省掉人工進行水樣采集的工序；減少人工進行數(shù)據(jù)分析和處理的工序；提高被測參數(shù)的可靠性和及時性等優(yōu)勢。數(shù)據(jù)處理需要水質(zhì)安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)處理智能分析軟件，進行海量數(shù)據(jù)的分析和處理，計算出水質(zhì)變化的情況，并給供用戶提供相關數(shù)據(jù)。

3、監(jiān)控預警平臺構建。監(jiān)控預警平臺構建需要數(shù)據(jù)庫、存儲流域基礎地理數(shù)據(jù)、流域地形數(shù)據(jù)、監(jiān)測點宅問數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫主要是為了管理和儲存海量觀測數(shù)據(jù)，并能夠直接顯示、查詢和輸出各項基礎數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時，監(jiān)控預警平臺構建還需要對流域水質(zhì)管理體系和業(yè)務模型、突發(fā)事件應急處理系統(tǒng)關鍵技術、水質(zhì)監(jiān)測和預警平臺功能體系等進行研究。讓監(jiān)控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)異構數(shù)據(jù)的集成、功能反復利用、協(xié)同處理數(shù)據(jù)等功能，并為其提供優(yōu)良的迅速構建和擴展環(huán)境。

三、結束語

基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)在實際應用中能夠提高水環(huán)境監(jiān)測的及時性和高效性。其系統(tǒng)設計是以一套在線分析儀為中心，利用現(xiàn)代先進的傳感器、自動控制、自動測量、計算機應用等科技以及物聯(lián)網(wǎng)所組成的一個綜合性極強的在線水環(huán)境自動監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)。基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)構建主要是由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸和處理部分、監(jiān)控預警平臺構建三部分組成，其中運用了GIS技術、GPS技術、RS技術以及數(shù)據(jù)庫技術等，很大程度提高我同水環(huán)境監(jiān)測的效率和準確性。