水质在线监测系统的制作方法

本发明涉及一种监测系统，特别是涉及一种水质在线监测系统。

背景技术：

水是生命的源泉，是人体重要的组成部分。我们现在使用的水中包含许多污染和杂质，对水的监控是我们现在的重要任务。现有的检测系统管理不方便，数据不安全，访问速度慢。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种水质在线监测系统，其能够提高访问速度、数据安全、管理方便、维护方便。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种水质在线监测系统，其包括外网远程访问模块、主监控中心模块、输水站房模块，主监控中心模块分别与外网远程访问模块、输水站房模块相连，其中：

外网远程访问模块，通过对互联网访问的用户进行身份认证，并实现对监测数据及其统计报表的分级访问控制；

主监控中心模块，用于数据采集、通讯传输、数据管理、信息发布、新型监控、公共配置；

输水站房模块，用于数据采集、在线分析、采集配置。

优选地，所述外网远程访问模块包括授权管理中心模块和下级授权管理系统模块，授权管理中心模块与下级授权管理系统模块相连，其中授权管理中心模块包括管理员模块、权限管理服务器模块、权限库模块、权限验证服务器模块，权限管理服务器模块分别与管理员模块、权限库模块相连，权限库模块与权限验证服务器模块相连；下级授权管理系统模块包括用户模块、WEB服务器、CA系统模块、权限验证服务器模块，WEB服务器分别与用户模块和、权限验证服务器模块、CA系统模块相连，其中：

CA系统模块，负责用户数字证书的发放和验证，用户在使用应用系统之前必须首先通过CA系统的身份认证；

权限管理服务器模块，负责权限的定义和分配，只有管理员对权限进行管理，对于一个组织来说，权限管理分为集中式和分布式，采用集中式权限管理方式的话，那么整个组织中只运行一套权限管理系统，存储权限信息的权限库也只有一个，组织中的所有应用都使用这套权限管理系统，这种方式的优点是权限的定义和分配统一、管理方便、数据安全，对于具有较多应用的大型组织建议采用这种方式；采用分布式权限管理方式的话，那么权限管理系统和权限库都是分布式的，对于组织中的每个应用都有一套相应的权限管理系统和权限库，应用较少的小型组织采用这种方式；

权限验证服务器模块，用于对用户权限的验证，权限验证采取集中式或分布式的方式；采用集中式权限验证方式是由一台独立的权限验证服务器来负责整个组织中所有应用的权限验证；采用分布式权限验证方式的话，那么权限验证逻辑与应用结合在一起，每个应用服务器本身也是权限验证服务器。

优选地，所述主监控中心模块包括硬件和软件系统模块，其中：

主监控中心模块的软件系统模块包括数据采集系统模块、通讯传输系统模块、数据管理平台模块、信息发布系统模块、信息监控系统模块、公共配置平台模块，其中：

数据采集系统模块，与通讯传输系统模块相连，用来收集监测点的各类实时数据；

通讯传输系统模块，与数据管理平台模块相连，以有线及无线传输方式，对相应的实时数据进行浏览、查询、监测、控制；

数据管理平台模块，与信息发布系统模块相连，针对本系统的数据进行管理的一套平台，便于系统建设过程中的数据处理及项目验收完成后的系统数据更新维护；

信息发布系统模块，与信息监控系统模块相连，用于发布信息；

信息监控系统模块，与公共配置平台模块相连，对数据信息进行监控；

公共配置平台模块，提供各类授权资源的管理，以及未来接入的监测点或站的设置，通过这种扩展性的设计，方便的接入需要增加监测的点或站的实时数据信息；

主监控中心模块的硬件包括WEB服务器、Cisco PIX 506E防火墙，其中：

WEB服务器，将Intel Xeon处理器和EM64T技术融为一体，EM64T允许客户以32位或64位扩展模式运行与Intel兼容的软件；EM64T支持64位扩展，从而允许应用程序使用系统中更多的内存和800MHz FSB的信息访问速度；新型Intel EM64T技术为应用程序提供增强的性能和可靠性，从而充分利用64位扩展功能；

Cisco PIX 506E防火墙，是一种针对特定需求而设计的安全设备，在单独的一个设备中提供丰富的安全服务，利用思科最新的自适应安全算法和PIX操作系统，PIX 506E确保其后的所有用户的安全，并帮助他们防范互联网的潜在威胁，PIX 506E的功能强大的状态监测技术跟踪所有经过授权的用户的网络请求，防止未经授权的网络访问；利用PIX 506E灵活的访问控制功能，管理员还对经过防火墙的网络流量实施定制的策略，PIX 506E与您的后端企业数据库无缝集成，因此通过直接使用TACACS/RADIUS或间接使用Cisco安全访问控制服务器对外部对网络资源的访问进行严格的验证；利用其基于标准的互联网密钥交换、IP安全VPN功能，确保远程办公机构通过互联网与企业网络之间进行的所有网络通信的安全，通过利用56位数据加密标准或者可选的高级168位三重DES加密对数据进行加密，当您的敏感企业数据安全地在互联网中传输时，别人将无法窥探到它们；PIX 506E的集成化的入侵防范功防止您的网络受到各种常见的攻击，通过查找超过55种不同的攻击“签名”，PIX严格检测各种攻击，并实时地阻截它们或者向您发出通知；Cisco PIX 506E是一个可靠的、便于维护的平台，提供多种配置、监控和诊断方式；PIX管理解决方案的范围非常广泛，从一个集成化的、基于Web的管理工具到集中的、基于策略的工具，以及对各种远程监控协议的支持；PIX设备管理器为管理员提供一个直观的、基于Web的界面，从而使他们方便地配置和监控一台PIX 506E，而不需要在管理员的计算机上安装除了一个标准的Web浏览器以外的任何软件；管理员利用PIX 506E所提供的命令行界面，通过多种方式对PIX 506E进行远程配置、监控和诊断；管理员还通过Cisco VPN、安全管理解决方案中提供的Cisco安全策略管理器方便地对很多PX 506E防火墙进行远程管理。

优选地，所述输水站房模块包括数据采集控制单元模块、在线仪表分析单元模块、采配水单元模块，在线仪表分析单元模块、采配水单元模块都与数据采集控制单元模块相连，其中：

数据采集控制单元模块包括系统控制单元模块、数据采集模块与存储以及远程通信模块，其中：

系统控制单元模块负责完成整个监测站的系统控制功能，采用了研华工业级的触摸屏以及罗克韦尔CompactLogix可编程控制器，其主要功能包括：一、系统管路图及实时状态显示应动态显示流程系统运行情况；二、仪器状态及实时数据显示应实时显示仪器状态运行情况和实时数据；三、数据查询、导出、自动备份功能查询某个时间段内所有设备的数据，并制作相关曲线，导出功能指按要求导出数据并形成电子表格文件；四、参数设置功能设置采样周期、系统复位、参数报警值、采水时间、供样时间参数设置；五、报警信息显示对系统运行中的所有故障、超标值进行提示；六、手工及单一控制功能应包含自动、手动运行的切换、运行某一流程的手动启动、单一元件的调试控制；七、动态显示系统及仪器的历史运行状态，包括设置参数更换的历史记录，以便用户了解系统及仪器的历史运行情况，其中包含异常情况并标注；八、操作提示功能是指用户在对现场控制软件进行操作时显示操作响应内容；九、用户管理功能是指现场控制软件应对操作用户进行操作权限的管理；十、动态监视采样泵的运行状态，采样泵及切换阀门按命令自动切换，采样泵有故障后进行报警；十一、停水、断电、水压到极限或采水单元、配水单元、预处理单元、设备出现故障时，进行报警，报警信息以易读易懂的方式在设备显示器中显眼位置显示，同时往远程实时发送，并进行安全保护，断电来电后自动恢复运行；十二、集成控制系统具备数据报警自动启动应急监测功能及自动采样功能；十三、实现对监测站辅助设备的启动、停止和安全连锁的自动控制，以及对监测站电源的断电情况具有监视和记录的功能；

数据采集模块，与系统控制单元模块相连，其功能包括：二十、系统稳定可靠，具备自检及死机自动恢复功能；二十一、数据传输支持一点多传；数据传输频率不低于国家要求；按要求接受、处理和反馈远程控制命令；二十二、系统同时支持有线，支持有线数据传输，控制中心通过有线网络或无线网络方式连接控制系统；二十三、数据采集、控制设备与现场各种设备的输入、输出的模拟、脉冲和开关数字信号连接，数据采集与传输应完整、准确、可靠，监测仪器和数据采集设备之间应采用数字通讯，当无法采集数字量时，采集的模拟量采集值与测量值误差≤1%；自动采集到仪器异常信息，采集的数据应自动加数据有效性标识，异常监测数据自动识别；二十四、收集仪器的所有运行信息，并实现全部现场控制功能；二十五、站点采用系统软件进行数据的采集、处理与传输，系统软件需具备通用性强，扩展性强，维护方便的特点，软件具有良好的扩充性和维护性，且具备强大良好用户界面，现场动态显示系统的实时状态，实时数据，历史报表和历史报警，实现改变控制参数，发送控制命令、浏览控制状态人机交互功能；二十六、对历史数据进行查询、统计和数据曲线分析，数据导出方便，并有数据及参数自动备份、手动恢复功能，实现超标值自动报警；

存储以及远程通信模块，给数据采集模块传输数据，在线仪表分析单元模块，采用水质五参数自动分析仪、CODMn分析仪、氨氮分析仪、总氮分析仪、总磷分析仪、重金属分析仪，其中：

采用水质五参数自动分析仪，用于地表水站的水质测量；

CODMn分析仪，用于地表水、自来水水质检测；

氨氮分析仪，用于饮用水、地表水、工业生产过程水、污水处理处理过程以及废水排放口氨氮的浓度监测；

总氮分析仪，用于地表水、市政污水的总磷、总氮和COD的监测，同时分析总磷、总氮、COD三个参数值；

总磷分析仪，用于总磷浓度的测量；

重金属分析仪，用于测定痕量金属；

采配水单元模块，将当时发生异常的水样留下，以用于分析是否是水质异常情况造成的水质异常排放尤为重要，同时留样器所有样品必须是和仪表分析数值的样品绝对同步，不存在时间差，以免造成同步分析的无效性；其主要功能包括定时自动采样、远程采样、超标自动留样、故障留样，其中定时自动采样，系统独立运行，不同自动留样水箱监测系统联动运行，独立按照时间间隔自动留样，一般为设置为24小时，每1小时取样一次，每天需要维护人员更换取样瓶并复位设置；远程采样，水质在线监测系统运行时，远程监控人员或者现场维护人员需要对水质进行即时留样是，控制系统发生进行一次独立的留样；上述留样均取在电极留样水箱内的水样，此水箱为连续工作；超标自动留样，仪表监测系统在监测到水质异常后，控制采样器采样，采样器采集预处理留样水箱的预留水样；故障留样，当仪表发生故障后，系统根据用户设置的时间，对有故障仪表配对的预处理留样水箱进行间隔留样；其运行模式包括：三十、在监测开始是仪表进样阀门、排放阀门是打开的，开始进水样，冲洗水箱及管道；三十一、冲洗干净后系统自动关闭排放阀门，等待水箱装满水样；三十二、水样装满后溢流水样一段时间，保证水样的绝对新鲜；三十三、润满水箱后关闭进水阀门，仪表开始测量；三十四、等待仪表测量结果，结果是正常的，排放水样，等待下次测量的周期启动，结果是异常的，系统马上异常留样，系统马上排放水样进行再次测量，直至系统监测水样为正常值后恢复正常设定测量周期。

优选地，所述输水站房模块系统采用双泵双管路进样，主进水管路串联，各个配水预处理系统并联取样的方式，清洗系统并联与主进水管路；主进水管路基本为常期运行状态，并配制流量调节及流量监测装置，及时反馈信息；每套仪表均采样独立的配水预处理系统，配水装置均由控制系统独立控制，定时监测及连续监测，仪表测定值异常的情况下，配合控制系统有自动采样器自动留样；清洗装置由控制系统控制定期自动清洗采配水管路系统。系统所有管道及部件均以密封形式安装及拼接，无渗漏现象，尽量不造成机柜内渗液而造成的腐蚀。

本发明的积极进步效果在于：本发明能够提高访问速度、数据安全、管理方便、维护方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明外网远程访问模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1至图2所示，本发明水质在线监测系统包括：

外网远程访问模块，通过对互联网访问的用户进行身份认证，并实现对监测数据及其统计报表的分级访问控制；

主监控中心模块，用于数据采集、通讯传输、数据管理、信息发布、新型监控、公共配置；

输水站房模块，用于数据采集、在线分析、采集配置。

外网远程访问模块包括授权管理中心模块和下级授权管理系统模块，授权管理中心模块与下级授权管理系统模块相连，其中授权管理中心模块包括管理员模块、权限管理服务器模块、权限库模块、权限验证服务器模块，权限管理服务器模块分别与管理员模块、权限库模块相连，权限库模块与权限验证服务器模块相连；下级授权管理系统模块包括用户模块、WEB服务器、CA系统模块、权限验证服务器模块，WEB服务器分别与用户模块和、权限验证服务器模块、CA系统模块相连，其中：

CA系统模块，负责用户数字证书的发放和验证，用户在使用应用系统之前必须首先通过CA系统的身份认证；

权限管理服务器模块，负责权限的定义和分配，只有管理员对权限进行管理，对于一个组织来说，权限管理分为集中式和分布式，采用集中式权限管理方式的话，那么整个组织中只运行一套权限管理系统，存储权限信息的权限库也只有一个，组织中的所有应用都使用这套权限管理系统，这种方式的优点是权限的定义和分配统一、管理方便、数据安全，对于具有较多应用的大型组织建议采用这种方式；采用分布式权限管理方式的话，那么权限管理系统和权限库都是分布式的，对于组织中的每个应用都有一套相应的权限管理系统和权限库，应用较少的小型组织采用这种方式；

权限验证服务器模块，用于对用户权限的验证，权限验证采取集中式或分布式的方式；采用集中式权限验证方式是由一台独立的权限验证服务器来负责整个组织中所有应用的权限验证；采用分布式权限验证方式的话，那么权限验证逻辑与应用结合在一起，每个应用服务器本身也是权限验证服务器。

主监控中心模块包括硬件和软件系统模块，其中：

主监控中心模块的软件系统模块包括数据采集系统模块、通讯传输系统模块、数据管理平台模块、信息发布系统模块、信息监控系统模块、公共配置平台模块，其中：

数据采集系统模块，与通讯传输系统模块相连，用来收集监测点的各类实时数据；

通讯传输系统模块，与数据管理平台模块相连，以有线及无线传输方式，对相应的实时数据进行浏览、查询、监测、控制；

数据管理平台模块，与信息发布系统模块相连，针对本系统的数据进行管理的一套平台，便于系统建设过程中的数据处理及项目验收完成后的系统数据更新维护；

信息发布系统模块，与信息监控系统模块相连，用于发布信息；

信息监控系统模块，与公共配置平台模块相连，对数据信息进行监控；

公共配置平台模块，提供各类授权资源的管理，以及未来接入的监测点或站的设置，通过这种扩展性的设计，方便的接入需要增加监测的点或站的实时数据信息；

主监控中心模块的硬件包括WEB服务器、Cisco PIX 506E防火墙，其中：

WEB服务器，将Intel Xeon（英特尔至强）处理器和EM64T（扩展64bit内存技术）技术融为一体，EM64T允许客户以32位或64位扩展模式运行与Intel兼容的软件；EM64T支持64位扩展，从而允许应用程序使用系统中更多的内存和800MHz FSB（俄罗斯联邦安全局）的信息访问速度；新型Intel EM64T技术为应用程序提供增强的性能和可靠性，从而充分利用64位扩展功能；

Cisco PIX 506E防火墙，是一种针对特定需求而设计的安全设备，在单独的一个设备中提供丰富的安全服务，利用思科最新的自适应安全算法（ASA）和PIX操作系统，PIX 506E确保其后的所有用户的安全，并帮助他们防范互联网的潜在威胁，PIX 506E的功能强大的状态监测技术跟踪所有经过授权的用户的网络请求，防止未经授权的网络访问；利用PIX 506E灵活的访问控制功能，管理员还对经过防火墙的网络流量实施定制的策略，PIX 506E与您的后端企业数据库无缝集成，因此通过直接使用TACACS/RADIUS或间接使用Cisco安全访问控制服务器（ACS）对外部对网络资源的访问进行严格的验证；利用其基于标准的互联网密钥交换（IKE）、IP安全（IPSec）VPN功能，确保远程办公机构通过互联网与企业网络之间进行的所有网络通信的安全，通过利用56位数据加密标准（DES）或者可选的高级168位三重DES（3DES）加密对数据进行加密，当您的敏感企业数据安全地在互联网中传输时，别人将无法窥探到它们；PIX 506E的集成化的入侵防范功防止您的网络受到各种常见的攻击，通过查找超过55种不同的攻击“签名”，PIX严格检测各种攻击，并实时地阻截它们或者向您发出通知；Cisco PIX 506E是一个可靠的、便于维护的平台，提供多种配置、监控和诊断方式；PIX管理解决方案的范围非常广泛，从一个集成化的、基于Web的管理工具到集中的、基于策略的工具，以及对各种远程监控协议的支持；PIX设备管理器（PDM）为管理员提供一个直观的、基于Web的界面，从而使他们方便地配置和监控一台PIX 506E，而不需要在管理员的计算机上安装除了一个标准的Web浏览器以外的任何软件；管理员利用PIX 506E所提供的命令行界面（CLI），通过多种方式对PIX 506E进行远程配置、监控和诊断；管理员还通过Cisco VPN、安全管理解决方案（VMS）中提供的Cisco安全策略管理器（CSPM）方便地对很多PX 506E防火墙进行远程管理。

输水站房模块包括数据采集控制单元模块、在线仪表分析单元模块、采配水单元模块，在线仪表分析单元模块、采配水单元模块都与数据采集控制单元模块相连，其中：

数据采集控制单元模块包括系统控制单元模块、数据采集模块与存储以及远程通信模块，其中：

系统控制单元模块负责完成整个监测站的系统控制功能，采用了研华工业级的触摸屏以及罗克韦尔CompactLogix可编程控制器，其主要功能包括：一、系统管路图及实时状态显示应动态显示流程系统运行情况；二、仪器状态及实时数据显示应实时显示仪器状态运行情况和实时数据；三、数据查询、导出、自动备份功能查询某个时间段内所有设备的数据，并制作相关曲线，导出功能指按要求导出数据并形成电子表格文件；四、参数设置功能设置采样周期、系统复位、参数报警值、采水时间、供样时间参数设置；五、报警信息显示对系统运行中的所有故障、超标值进行提示；六、手工及单一控制功能应包含自动、手动运行的切换、运行某一流程的手动启动、单一元件的调试控制；七、动态显示系统及仪器的历史运行状态，包括设置参数更换的历史记录，以便用户了解系统及仪器的历史运行情况，其中包含异常情况并标注；八、操作提示功能是指用户在对现场控制软件进行操作时显示操作响应内容；九、用户管理功能是指现场控制软件应对操作用户进行操作权限的管理；十、动态监视采样泵的运行状态，采样泵及切换阀门按命令自动切换，采样泵有故障后进行报警；十一、停水、断电、水压到极限或采水单元、配水单元、预处理单元、设备出现故障时，进行报警，报警信息以易读易懂的方式在设备显示器中显眼位置显示，同时往远程实时发送，并进行安全保护，断电来电后自动恢复运行；十二、集成控制系统具备数据报警自动启动应急监测功能及自动采样功能；十三、实现对监测站辅助设备的启动、停止和安全连锁的自动控制，以及对监测站电源的断电情况具有监视和记录的功能；

数据采集模块，与系统控制单元模块相连，其功能包括：二十、系统稳定可靠，具备自检及死机自动恢复功能；二十一、数据传输支持一点多传；数据传输频率不低于国家要求；按要求接受、处理和反馈远程控制命令；二十二、系统同时支持有线，支持有线数据传输，控制中心通过有线网络或无线网络方式连接控制系统；二十三、数据采集、控制设备与现场各种设备的输入、输出的模拟、脉冲和开关数字信号连接，数据采集与传输应完整、准确、可靠，监测仪器和数据采集设备之间应采用数字通讯，当无法采集数字量时，采集的模拟量采集值与测量值误差≤1%；自动采集到仪器异常信息，采集的数据应自动加数据有效性标识，异常监测数据自动识别；二十四、收集仪器的所有运行信息，并实现全部现场控制功能；二十五、站点采用系统软件进行数据的采集、处理与传输，系统软件需具备通用性强，扩展性强，维护方便的特点，软件具有良好的扩充性和维护性，且具备强大良好用户界面，现场动态显示系统的实时状态，实时数据，历史报表和历史报警，实现改变控制参数，发送控制命令、浏览控制状态人机交互功能；二十六、对历史数据进行查询、统计和数据曲线分析，数据导出方便，并有数据及参数自动备份、手动恢复功能，实现超标值自动报警；

存储以及远程通信模块，给数据采集模块传输数据，在线仪表分析单元模块，采用水质五参数自动分析仪、CODMn分析仪、氨氮分析仪、总氮分析仪、总磷分析仪、重金属分析仪，其中：

采用水质五参数自动分析仪，用于地表水站的水质测量；

CODMn分析仪，用于地表水、自来水水质检测；

氨氮分析仪，用于饮用水、地表水、工业生产过程水、污水处理处理过程以及废水排放口氨氮的浓度监测；

总氮分析仪，用于地表水、市政污水的总磷、总氮和COD的监测，同时分析总磷、总氮、COD三个参数值；

总磷分析仪，用于总磷浓度的测量；

重金属分析仪，用于测定痕量金属；

采配水单元模块，将当时发生异常的水样留下，以用于分析是否是水质异常情况造成的水质异常排放尤为重要，同时留样器所有样品必须是和仪表分析数值的样品绝对同步，不存在时间差，以免造成同步分析的无效性；其主要功能包括定时自动采样、远程采样、超标自动留样、故障留样，其中定时自动采样，系统独立运行，不同自动留样水箱监测系统联动运行，独立按照时间间隔自动留样，一般为设置为24小时，每1小时取样一次，每天需要维护人员更换取样瓶并复位设置；远程采样，水质在线监测系统运行时，远程监控人员或者现场维护人员需要对水质进行即时留样是，控制系统发生进行一次独立的留样；上述留样均取在电极留样水箱内的水样，此水箱为连续工作；超标自动留样，仪表监测系统在监测到水质异常后，控制采样器采样，采样器采集预处理留样水箱的预留水样；故障留样，当仪表发生故障后，系统根据用户设置的时间，对有故障仪表配对的预处理留样水箱进行间隔留样；其运行模式包括：三十、在监测开始是仪表进样阀门、排放阀门是打开的，开始进水样，冲洗水箱及管道；三十一、冲洗干净后系统自动关闭排放阀门，等待水箱装满水样；三十二、水样装满后溢流水样一段时间，保证水样的绝对新鲜；三十三、润满水箱后关闭进水阀门，仪表开始测量；三十四、等待仪表测量结果，结果是正常的，排放水样，等待下次测量的周期启动，结果是异常的，系统马上异常留样，系统马上排放水样进行再次测量，直至系统监测水样为正常值后恢复正常设定测量周期。

输水站房模块系统采用双泵双管路进样，主进水管路串联，各个配水预处理系统并联取样的方式，清洗系统并联与主进水管路；主进水管路基本为常期运行状态，并配制流量调节及流量监测装置，及时反馈信息；每套仪表均采样独立的配水预处理系统，配水装置均由控制系统独立控制，定时监测及连续监测，仪表测定值异常的情况下，配合控制系统有自动采样器自动留样；清洗装置由控制系统控制定期自动清洗采配水管路系统。系统所有管道及部件均以密封形式安装及拼接，无渗漏现象，尽量不造成机柜内渗液而造成的腐蚀。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。