一种饮用水水源水质监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水质监测系统，特别是涉及一种饮用水水源水质监测系统。
【背景技术】
[0002]水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。反映水质状况的综合指标有温度、色度、浊度、pH值、电导率、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量等。
[0003]传统水质监测方法有人工采样法、水质监测站监测法、水生物监测法和无线遥感监测法。人工采样法有间断瞬时和积时式两种，除pH、水温在现场测定外，其它测定项目的水样需加入保存剂，在规定时间内送实验室及时测定，其优点在于测试结果准确度高，缺点在于监测周期长，人力成本耗费大；水质监测站监测法能连续测定和记录现场实时水质参数，需要建立用于安装仪器设备的自动监测站房，其优点在于监测数据精度高，不受外界环境因素影响，缺点在于建立监测站点耗费大量资本，监测的水域范围有限；水生物监测法是利用生物个体、种群或群落对水体污染或变化所产生的反应来阐明水体污染状况，其优点在于能从生物学的角度直观地反应水体的情况，监测成本低，缺点在于容易受水域限制，监测周期长；无线遥感监测法利用水体的光波特性和辐射温度情况，利用飞行器进行航空或航天摄影，获得黑白或彩色照片和红外扫描图像，再进行色调判读测知水质参数，其优点在于覆盖面积大，信息获取速度快，缺点在于监测成本高，不能量化到具体监测指标。因此需提出一种水质监测方法，既能充分反映水质状况，又能节约时间、人力、物力、投资成本。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种饮用水水源水质监测系统，解决现有水质监测系统不能充分反映水质状况及节约成本的问题。
[0005]本实用新型通过以下技术方案解决上述问题:
[0006]一种饮用水水源水质监测系统，由远程终端、协调器节点、至少一个路由器节点及至少一个数据采集节点组成；
[0007]远程终端与协调器节点无线连接，协调器节点与每个路由器节点无线连接，各路由器节点相互无线连接，每个数据采集节点均与至少一个路由器节点无线连接；
[0008]在每个采样点设置一个数据采集节点，每个数据采集节点均由处理器模块、监测模块、无线通信模块及电源模块组成；
[0009]在每个数据采集节点中，监测模块、无线通信模块与处理器模块连接，电源模块的输出端与处理器模块、监测模块、无线通信模块的电源端口连接。
[0010]所述数据采集节点与路由器节点的无线连接，为数据采集节点的无线通信模块与路由器节点的无线连接；
[0011]所述监测模块由温度监测子模块、色度监测子模块、浊度监测子模块、pH监测子模块、电导率监测子模块、溶解氧监测子模块和生物需氧量监测子模块组成，各监测子模块分别与其所在的数据采集节点的处理器模块连接。
[0012]所述处理器模块为支持ZigBee的嵌入式微处理器。
[0013]所述监测模块进一步地包括湿度监测子模块，且与其所在的数据采集节点的处理器模块连接。
[0014]所述电源模块支持接口供电、稳压电源供电和/或电池供电。
[0015]所述远程终端通过ZigBee/GPRS网关与协调器节点无线连接。
[0016]所述各路由器节点之间，以及数据采集节点与路由器节点之间的无线通信方式为WiF1、Blue Tooth 和 ZigBee 中的至少一种。
[0017]本实用新型的优点与效果是:
[0018]本实用新型提供的一种饮用水水源水质监测系统，能测定温度、色度、浊度、pH值、电导率、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量，能充分反映水质状况，采用无线监测网络实施实时监测，能节约时间、人力、物力、投资等成本。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型硬件设计的框图。
[0020]图中标号为:1、远程终端；2、协调器节点；3、路由器节点；4、数据采集节点。
【具体实施方式】
[0021]以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
[0022]图1给出了本实用新型硬件设计的框图，在该实施方式中，一种饮用水水源水质监测系统，由远程终端1、协调器节点2、至少一个路由器节点3及至少一个数据采集节点4组成。
[0023]远程终端I通过ZigBee/GPRS网关与协调器节点2无线连接。远程终端I负责数据的分析、处理、存储以及下发控制指令；协调器是无线监测网络的中心节点，负责建立网络，一个协调器可容纳255个路由器节点3。
[0024]协调器节点2与每个路由器节点3无线连接，各路由器节点3相互无线连接。路由器节点3是传递信息的中转站，接收其它路由器节点3或数据采集节点4的信息，转发给协调器节点2，还可搜索附近网络，向协调器节点2发送加入网络的请求。
[0025]在每个采样点设置一个数据采集节点4，每个数据采集节点4均与至少一个路由器节点3无线连接，每个数据采集节点4均由处理器模块、监测模块、无线通信模块及电源模块组成。
[0026]在每个数据采集节点4中，监测模块、无线通信模块与处理器模块连接，电源模块的输出端与处理器模块、监测模块、无线通信模块的电源端口连接，且数据采集节点4与路由器节点3的无线连接，实为数据采集节点4的无线通信模块与路由器节点3的无线连接。
[0027]各路由器节点3之间，数据采集节点4与路由器节点3之间的无线通信方式为WiF1、Blue Tooth和ZigBee中的至少一种。WiFi的传输速度快，但价格昂贵，BlueTooth传输速度快，但通信距离短，ZigBee传输距离较长且具备自组网功能，价格低廉，综合考虑传输质量以及成本，本实用新型选用ZigBee。
[0028]处理器模块为支持ZigBee的嵌入式微处理器，高性能、低功耗。
[0029]监测模块由温度监测子模块、色度监测子模块、浊度监测子模块、pH监测子模块、电导率监测子模块、溶解氧监测子模块和生物需氧量监测子模块组成，各监测子模块分别与其所在的数据采集节点4的处理器模块连接。
[0030]各监测子模块的介绍如下:
[0031]水的物理化学特性与水温有非常密切的关系，即温度的不同，会影响其它水质参数的指标，因此要根据水体实际情况，在不同的水层布设采样点，温度监测子模块设置有温度传感器，可用于监测水体温度；
[0032]色度是指水中溶解性物质或胶状物所呈现出颜色的程度，色度监测子模块设置有色度传感器，能感受物质的色度，并转换成可输出信号，可用于监测水体的色度；
[0033]浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，水中悬浮物泥土、砂粒、有机物和无机物等的含量、大小、形状和折射系数都会影响浊度，浊度监测子模块设置有浊度传感器，可用于监测水体的浊度；
[0034]pH监测子模块设置有pH传感器，用于监测水体的酸碱度；
[0035]电导率用来衡量水体导电能力的大小，能反应水中存在的电解质的程度，与离子的种类有关，电导率监测子模块设置有电导率传感器，可用于监测水体的电导率；
[0036]溶解氧即溶解在水中的分子态氧，溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度有密切关系，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高，溶解氧监测子模块设置有溶解氧传感器，可用于监测溶解氧；
[0037]生物需氧量是指在一定期间内，微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质，特别是有机物，所消耗的溶解氧的量，生物需氧量监测子模块设置有溶解氧传感器，可用于监测水体的生物需氧量。
[0038]进一步地，各监测模块还包括湿度监测子模块，湿度监测子模块中设置有湿度传感器。为使得数据采集节点4正常工作，需将数据采集节点4置于特制防水盒中，防水盒内湿度是有要求的，湿度监测子模块设置有湿度传感器，用于监测防水盒内的湿度。
[0039]电源模块4支持接口供电、稳压电源供电和/或电池供电。为用于无线传感器网络的调试、野外工作、以及备用，配备了 USB接口、稳压电源和电池。
【主权项】
1.一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于: 由远程终端(I)、协调器节点(2)、至少一个路由器节点(3)及至少一个数据采集节点(4)组成； 远程终端(I)与协调器节点(2)无线连接，协调器节点(2)与每个路由器节点(3)无线连接，各路由器节点(3)相互无线连接，每个数据采集节点(4)均与至少一个路由器节点(3)无线连接； 在每个采样点设置一个数据采集节点(4)，每个数据采集节点(4)均由处理器模块、监测模块、无线通信模块及电源模块组成； 在每个数据采集节点(4)中，监测模块、无线通信模块与处理器模块连接，电源模块的输出端与处理器模块、监测模块、无线通信模块的电源端口连接； 所述数据采集节点(4)与路由器节点(3)的无线连接，为数据采集节点(4)的无线通信模块与路由器节点(3)的无线连接； 所述监测模块由温度监测子模块、色度监测子模块、浊度监测子模块、PH监测子模块、电导率监测子模块、溶解氧监测子模块和生物需氧量监测子模块组成，各监测子模块分别与其所在的数据采集节点(4)的处理器模块连接。2.根据权利要求1所述的一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于:所述处理器模块为支持ZigBee的嵌入式微处理器。3.根据权利要求1所述的一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于:所述监测模块进一步地包括湿度监测子模块，且与其所在的数据采集节点(4)的处理器模块连接。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于:所述电源模块⑷支持接口供电、稳压电源供电和/或电池供电。5.根据权利要求4所述的一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于:所述远程终端(I)通过ZigBee/GPRS网关与协调器节点(2)无线连接。6.根据权利要求5所述的一种饮用水水源水质监测系统，其特征在于:所述各路由器节点(3)之间，以及数据采集节点(4)与路由器节点(3)之间的无线通信方式为WiF1、BlueTooth和ZigBee中的至少一种。
【专利摘要】本实用新型公开了一种饮用水水源水质监测系统，由远程终端1、协调器节点2、多个路由器节点3及多个数据采集节点4组成。在每个采样点设置一个数据采集点4，每个数据采集点4可监测温度、色度、浊度、pH值、电导率、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量，能充分反映水质状况；每个数据采集节点4与至少一个路由器节点3无线连接，每个路由器节点3均可与调器节点2无线连接，再通过ZigBee/GPRS网关与远程终端1无线连接，能给监测活动节约时间、人力、物力、投资等成本，易于推广应用。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN204666190
【申请号】CN201520291056
【发明人】吴建平, 宋红军, 黄山松, 韦芳宁, 葛丽妮, 林秋莲, 何平茜
【申请人】广西壮族自治区环境保护科学研究院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月7日