一种城市二次供水水质安全远程监管系统及方法_2

文档序号:9373302阅读:来源:国知局
质异常报警包括以下步骤:
[0034]I)建立水质指数模型
[0035]通过无线常规水质监测传感器采集浊度、余氯、pH、电导率等水质常规指标,根据GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》设置每项常规指标的限值,根据各地区认可的水质指数(WQI)计算方法,计算安全指数阈值WO ;
[0036]2)实时水质指数分析
[0037]WEB系统服务器获取到无线常规水质监测传感器采集的浊度、余氯、pH、电导率水质常规指标,并根据所建立的水质指数模型实时计算当前水质指数wt,并比较Wt与WO的大小;
[0038]3)异常报警
[0039]当Wt > WO时,WEB系统服务器通过短信猫模块向相关责任人的手机发送报警信息;
[0040]进一步的,所述水质安全突发事件报警包括以下步骤:
[0041 ] I)建立有毒污染物数据库
[0042]抽取本地二次供水蓄水池内的水体样本到实验室,在样本中添加不同浓度的、GB5749— 2006《生活饮用水卫生标准》中规定的非常规指标,同时用无线常规水质监测传感器和无线有毒有害物质监测传感器采集各个指标,建立每一个非常规指标所对应的无线常规水质监测传感器和无线有毒有害物质监测传感器所采集到的指标的数值,将这些数值与每一项非常规指标建立一一对应关系,并将这一对应关系保存到有毒污染物数据库;
[0043]2)有毒有害物质在线监测模式启动
[0044]水质监测基站中的人体接近检测单元检测到有人体进入监测区域后,水质监测基站即发送指令到无线有毒有害物质监测传感器,开始采集数据;
[0045]3)水质安全突发事件报警
[0046]当无线有毒有害物质监测传感器所采集到的任意一项指标超出GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中规定的限制时,即发起水质安全突发事件报警,WEB系统服务器通过短信猫模块向相关责任人的手机发送报警信息,同时提高采样频率,若无线有毒有害物质监测传感器所采集到指标均正常,则继续判断人体监控触发信号,当检测到人体离开监控区域后,水质监测基站关闭有毒有害物质在线监测模式;
[0047]4)污染物类别报警
[0048]上述步骤发生后,WEB系统服务器自动分析当前无线常规水质监测传感器和无线有毒有害物质监测传感器采集到的各个水质指标的数据与有毒污染物数据库的污染物进行比对,根据比对结果,WEB系统服务器通过短信猫模块向相关责任人的手机发送疑似污染物或未知污染物报警短信;
[0049]5)未知污染物自学习
[0050]待用户事后分析出污染物类别后,将污染物名称与报警发生时的各个水质指标数据进行关联,并保存到有毒污染物数据库,即可完成未知污染物的自学习。
[0051]本发明与现有城市二次供水水质远程监管技术相比,具有如下有益效果:
[0052]1.能够对水质进行综合分析,而现有技术只能判断单一指标是否超标。
[0053]2.水质分析结果可以为二次供水的管理,如水体消毒、管道清洗等,提供指导性建议。
[0054]3.能够实现突发事件报警,为水质管理部门进行突发事件处理争取宝贵的时间,而现有技术则无此项功能。
[0055]4.突发事件发生后,能够对污染物进行判断,从而为突发事件处理部门提供决策依据,而现有技术则无此项功能。
[0056]同时本发明可将监控区域内所有运行信息通过Internet向用户发布,实现不同地区、不同规模的二次供水蓄水池水质的实时监管,因此可广泛应用于二次供水水质监管,如小区用水、学校用水、医院用水、机场用水等。
【附图说明】
[0057]图1是本发明的总体架构图。
[0058]图2是本发明的现场布置示意图。
[0059]图3是本发明的无线水质监测传感器电路框图。
[0060]图4是本发明的水质监测基站电路框图。
[0061]图5是本发明的工作模式示意图。
[0062]图6是本发明的常规水质异常报警工作原理图。
[0063]图7是本发明的水质安全突发事件报警工作原理图。
[0064]图8是本发明的系统工作原理图。
【具体实施方式】
[0065]下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0066]图1是本发明的总体架构图,包括无线水质监测传感器1、水质监测基站2、WEB系统服务器3、短信猫模块4、客户端计算机5,无线水质监测传感器I通过2.4GHz无线网络与水质监测基站2通信,水质监测基站2通过Internet和GPRS网络与WEB系统服务器3进行远程通信,短信猫模块4通过串口与WEB系统服务器3相连,WEB系统服务器3通过Internet连接多台客户端计算机5。
[0067]本实施例中,无线水质监测传感器I通过ZigBee协议与水质监测基站2进行通信;ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,并且采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,在实际应用中通信质量高,数据安全性高。
[0068]图2是本发明的现场布置示意图,本发明用于监测二次供水蓄水池6内水体7的质量安全,无线水质监测传感器I包括无线常规水质监测传感器1-1、无线有毒有害物质监测传感器1-2,二者安装于二次供水蓄水池6上,无线常规水质监测传感器1-1的导管8和无线有毒有害物质监测传感器1-2的导管9置于水体7中,水质监测基站2安装在二次供水蓄水池6上,无线常规水质监测传感器1-1用于监测二次供水在自然状态下会自然变化的水质指标,这些指标为GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》所规定的常规指标,无线有毒有害物质监测传感器1-2用于监测二次供水自然状态下不会产生的有毒有害物质,这些物质用于表征水体7中是否含有GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》所规定的非常规指标;
[0069]本实施例中,无线常规水质监测传感器1-1监测水中的浊度、余氯、PH、电导率四个指标,无线有毒有害物质监测传感器1-2监测水中的挥发性有机化合物、氰化物、重金属三个指标,上述挥发性有机化合物在本实施例中具体是指VOCs。
[0070]图3是本发明的无线水质监测传感器电路框图,包括微处理器、电源、电源监测单元、存储单元、2.4GHz无线通信模块、水质监测传感器、微型水栗、导管、微型检测池,其中,微处理器与电源、电源监测单元、存储单元、2.4GHz无线通信模块、水质监测传感器、微型水栗均连接,微型水栗与导管、微型检测池相连接,水质监测传感器与微型检测池相连接,电源与电源检测单元相连接;
[0071]图4是本发明的水质监测基站电路框图,包括微处理器、电源、电源监测单元、存储单元、2.4GHz无线通信模块、移动通信模块、人体接近检测单元,其中,微处理器与电源、电源监测单元、存储单元、2.4GHz无线通信模块、移动通信模块、人体接近检测单元均连接,电源与电源检测单元相连接。
[0072]本实施例中,2.4GHz无线通信模块为Texas Instruments公司的CC2530F256,无线通信模块是衔接水质监测传感器I和水质监测基站2,就数据传输路径而言,其地位非常重要,CC2530F256是Texas Instruments公司推出的低功耗ZigBee片上系统(SOC),内置ZigBee协议,实际应用中性能稳定,传输可靠;人体接近检测单元采用监控半径大于5米的微波人体探测器,相比于传统红外人体探测器,微波人体探测器可以做到无死角监测;移动通信模块为厦门四信通信科技有限公司低功耗IP MODEM F2X14。
[0073]图5是本发明的工作模式示意图,本发明有两种工作模式,一种为实时工作的常规水质在线监测模式,另一种为需要触发信号才能启动的有毒有害物质在线监测模式,常规水质在线监测模式通过WEB系统服务器3对水质监测基站2下发采样频率,水质监测基站2将采样频率转发给无线常规水质监测传感器1-1,无线常规水质监测传感器1-1即按照采样频率采集水质参数;有毒有害物质在线监测模式由水质监测基站2中的人体接近检测单元所触发,触发发生前,WEB系统服务器3对水质监测基站2下发采样频率,水质监测基站2将采样频率转发给无线有毒有害物质监测传感器1-2,人体进入监控区域后,水质监测基站2中的人体接近检测单元发出触发信号,有毒有害物质在线监测模式开启,无线有毒有害物质监测传感器1-2即按照预先设
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