专利名称：一种水质远程综合监测分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境保护领域，特别是指一种水质远程综合监测分析装置。
背景技术：
自然水域，例如江河湖海等的水质监测一直是我们国家的重点项目，它主要是监测水质状 况，为环境保护部门制定相应保护措施提供可靠依据，现在的水质监测主要是有以下两种方式 ()人工定期到被监测水域提取水样，送到专业实验室进行各项指标的测量，其测量的准确 性高，但是成本高，检测不便，不能连续监测，没有配套的监测分析软件。(2)由人工携带水 质检测仪，到监测水域进行数据的检测工作，但是成本高，仪器大不方便携带，同时不能够全 天候进行监测，配套软件只具有简单数据保存功能。综上所述，现有技术主要是通过人工方式 现场采样，通过纯化学化验和电化学传感器进行水质的分析检测，这样的检测方式存在成本高， 耗时长，可操作性差，无法实现实时监测的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单，安装方便，成本低，使用便捷，可以远程实 时监测并分析的软硬件结合的水质远程监测分析装置，它的主要特点是一机可实现多点的 自动采样、检测、分析、数据上传分析、实时监控、报警等功能，充分克服现有技术存在 的缺陷。
本实用新型的技术方案是这样解决的该装置主要由MCU主控制模块、继电器工作组模块、
电磁阀工作组、水泵及液位控制继电器、传感器组、传感器信号处理模块、信号ADC采样模块、 MC55-GSM短信报警模块、MODEM通讯模块、320*240液晶显示模块、微型打印机模块、数据存 储模块、水样箱模块、检测箱模块组成，所述MCU主控制模块依次与继电器工作组模块、信号 ADC釆样模块、MC55-GSM短信报警模块、MODEM通讯模块、320*240液晶显示模块、微型打印机 模块、数据存储模块相连，继电器工作组模块依次与电磁阀工作组、水泵及液位控制继电器相 连，电磁阀工作组依次与水样箱模块、检测箱模块相连，水泵及液位控制继电器、依次与水样 箱模块、检测箱模块相连，传感器组与传感器信号处理模块相连，传感器信号处理模块与信号 ADC采样模块相连，其特征是采用了 MODEM通讯模块、MC55-GSM短信报警模块和数据存储模 块与其他模块的有机结合。
本实用新型的具体设计方案及其效果(功能)
1、水质检测功能中前端传感器使用了符合行业标准水质检测的电化学传感器，保证检测数据的真实有效；传感器接管管脚采用通用屏蔽接管管脚，使装置除了可以检测水质基 本参数(温度、氨氮含量、PH值、硬度、盐度、浑浊度)外，可以根据用户的不同需求直 接插接不同的传感器探头(氟、氯、氰、溴、碘、汞、银、硫、铅、铜、镉、钙、铁、钾、 钠、硝酸根、氯化银、C02、氧化还原电位等)完成相应的检测功能。
2、 传感器信号处理单元采用模块化设计的，前后滤波、多级放大，各路传感器信号单 独采集、处理，有效抑制信号噪声和零点漂移，保证测量数据的真实性和准确性。
3、 水样采集箱配合继电器组控制多路电磁阀、水泵及水位继电器，自动完成多点水样 的采集工作。
4、 液晶屏可以实时直观的将装置当前检测的所属测量点，各传感器测量参数、装置工 作状态、装置时间、通讯状态、存储状态、超标报警等信息显示出来。
5、 打印机可以根据监测数据，实时生成水质检测报告，并自动打印留档，报告内容包 括所属装置时间、测量点，各传感器测量参数、超标报警信息等，方便日后留档及査询。
6、 使用主控芯片的RTC功能，自动运算生成装置时间，同时装置时间可以通过下位机 面板按键直接设置。
7、 存储功能采用通用的工业数据卡，可以实时将测量的数据包括检测时间、所属测量 点、各传感器测量参数、超标报警等信息存储至工业数据卡作为备份。
8、 通过设备专用读卡器和配套软件，通过串口就可以将工业数据卡中的备份数据导入 到上位机数据库中，完成数据的恢复工作。
9、 装置MODEM模块通过程控电话网与监控中心MODEM模块连接，监控中心MODEM模块与上位 机串口连接，将测量数据远程实时传输到上位机配套软件中。
10、 装置MC55-GSM模块可以实现超标数据的报警功能，能够通过GSM无线移动网络将报警信 息实时发送到监测人员手机上，使监控人员随时随地都可以了解监测点水质状况。
11、 装置可以实现多点同时监测，对于不同点监测点的检测数据根据国家水质标准分 别比对、判断、报警。
12、 装置具有数据多重备份功能，采用工业数据卡存储和实时打印检测报告，不会因 为通讯中断而使检测数据丢失。通讯传输中丢失的数据可以通过工业数据卡恢复，或者在 打印检测报告中读取。
13、 与硬件相配套的软件装置在用户登陆之前严格对用户进行身份验证，身份验证成 功之后，并对合法用户分配一定的用户权限，使非法用户无法登陆装置，防止装置数据被 破坏或窃取，从而破坏装置稳定性与可靠性。
M、该装置软件可以实时的接收硬件发送的信息，并对接收的信息由较强的检错与容错能力。同时，装置将接收到的合法数据进行分析，如果超过国家标准则发出警告信息。
15、 该装置软件在更新国家标准具有多种更新方式本地单(多)条记录更新以及通 过Excel表格方式更新、远程单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新。更新方 式多样合理，方便用户操作。
16、 该装置软件自带MODEM信号检测、串口并口检测并读取其地址、手机设备检测功 能。以上这些检测功能能够方便用户直观的清楚当前MODEM信号，手机信号是否够强，甚 至能够使用户避免错误设置装置参数的错误。
17、该装置软件具有强大的数据库维护功能。无论使装置历史记录管理、工业卡数据 管理还是装置R志管理，不仅可以对数据进行存储，还可以将数据库进行压缩，优化装置 资源，节省空间资源，甚至删除数据库表，增添数据库表，以便装置具有良好可扩展性； 数据库导出Excel报表以及以Excel报表导入数据库。恢复与备份数据库操作更为装置的 维护提供方便。
18、 该装置软件可维护性强，管理方便，人机交互友好，提供强大的装置日志管理， 方便管理人员对装置进行优化。
19、 该装置软件支持在线装置升级，装置自检与优化，并可以通过邮件发送直接与装 置开发人员取得联系，获取帮助。
20、 数据打印及其预览其特征在于用户可以将数据库表中的内容以及数据库表的结构 进行打印预览并打印。
本实用新型与现有技术相比，具有以下特点
本实用新型中的水样的提取与检测过程无需人工操作，全部通过装置独立控制，可以 同时监测多点水质状况，轮询监测，数据分别处理、传送。
本实用新型中的MC55-GSM模块可以实现超标数据的报警功能，能够通过GSM网络将报 警信息立即发送到监测人员手机上，以便及时采取措施，减少水质污染的损失。
本实用新型中的MODEM模块可以实现数据的远程实时传送到监控中心上位机上，解决 了水质监测实时监测的远程传送的问题。
本实用新型中的工业数据卡存储功能可以防止在通讯中断或者上位机数据库崩溃时， 保存并恢复数据。
本实用新型中的打印模块，可以将检测数据打印成监测报告，作为水质超标的资料。 本实用新型中的配套软件身份验证在用户登陆之前严格对用户进行身份验证，身份验
证成功之后，并对合法用户分配一定的用户权限，使非法用户无法登陆装置，防止装置数
据被破坏或窃取，从而破坏装置稳定性与可靠性。本实用新型中的配套软件可以实时的接收硬件发送的信息，并对接收的信息由较强的 检错与容错能力，同时，装置将接收到的合法数据进行分析，如果超过国家标准则发出警
i"〈曰息。
本实用新型中的配套软件具有多种国家标准具有更新方式本地单(多)条记录更新
以及通过Excel表格方式更新、远程单(多)条记录更新以及通过Excel表格方式更新。 更新方式多样合理，方便用户操作。
本实用新型中的配套软件自带MODEM信号检测、串口并口检测并读取其地址、手机设 备检测。以上这些检测功能能够方便用户直观的清楚当前MODEM信号，手机信号是否够强， 甚至能够使用户避免错误设置装置参数的错误。
本实用新型中的配套软件具有强大的数据库维护功能，无论使装置历史记录管理、工 业卡数据管理还是装置円志管理，都能优化装置资源，节省硬盘空间。恢复与备份数据库 操作更为装置的维护提供方便。
本实用新型中的配套软件可维护性强，管理方便，人机交互友好，提供强大的装置日 志管理，方便管理人员对装置进行优化。
本实用新型中的配套软件支持在线装置升级，装置自检与优化，并可以通过邮件发送 直接与装置丌发人员取得联系，获取帮助。
图1为本实用新型硬件结构示意框图； 图2为本实用新型软件结构示意框图； 图3为本实用新型核心电路原理结构示意图。
具体实施方式
附图为本实用新型的实施例。
以下结合附图对实用新型作进一歩说明 如图1所示，一种水质远程综合监测分析装置硬件部分，其硬件主要由MCU主控制模块(l)、 继电器工作组模块(2)、电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)、传感器组(5)、传 感器信号处理模块(6)、信号AD采样模块(7)、 MC55-GSM短信报警模块(8)、 MODEM通讯模块 (9)、 320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)、水样箱模块 (13)、检测箱模块(14)组成，所述MCU主控制模块(1)依次与继电器工作组模块(2)、信 号ADC采样模块(7)、 MC55-GSM短信报警模块(8)、 MODEM通讯模块(9)、 320*240液晶显示 模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)、水样箱模块(13)、检测箱模块(14) 组成，所述MCU主控制模块(1) 一次与继电器工作组模块(2)、信号ADC采样模块(7)、 MC55-GSM短信报警模块(8)、 MODEM通讯模块(9)、 320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(ill) 数据存储模块(12)
相连，继电器工作组模块(2)依次与电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)相连， 电磁阀工作组(3)依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，水泵及液位控制继电器 (4)、依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，传感器组(5)与传感器信号处理模 块(6)相连，传感器信号处理模块(6)与信号AD采样模块(7)相连。其技术关键是采用了 MODEM通信模块(9)、短信报警模块(8)和数据存储模块(12)与其他模块的有机结合来实现 本实用新型的目的。
如图2所示，为本实用新型与硬件相配套的软件框图部分，其特征在于由装置总控制模 块(15)、用户身份认证模块(16)、用户权限分配模块(17)、实时数据接收与分析模 块(18)、数据库启动与加载模块(19)、数据库数据存储与维护模块(20) 、 MODEM检 测模块(2D 、串口及并口检测及其地址读取模块(22)、手机设备检测模块(23)、手 机短信收发模块(24)、工业卡数据读取与分析模块(25)、工业数据历史记录管理模块 (26)、工业数据卡数据管理模块(27)，装置日志管理模块(28)、装置后台管理模块 (29)、数据打印及其预览模块(30)、邮件发送模块(31)、装置升级模块(32)、装 置自检与更新模块(33)、国家标准通过互联网更新模块(34)组成。所述用户身份认证 模块(16)对进行登陆的用户成功进行用户身份认证之后，普通用户与装置管理员便进入 装置总控制模块(15)，超级用户直接进入装置后台管理模块(29)，并由用户权限分配 模块(17)分配得到一定的权限；用户可以在用户权限许可下启动实时数据接收与分析模 块(18)，计算机接收的实时数据经过分析后， 一方面被数据库数据存储与维护模块(20) 存储到已经经过数据库启动与加载模块(19)启动加载成功的数据库中，另一方面给用户 以设备检测到的数据是否符合国家标准的提示；此外，当用户需要将与水质远程综合监测 分析装置硬件存储到工业数据卡中的数据重新读取时，只要启动工业卡数据读取与分析模 块(25);不仅如此，与硬件相配套的软件装置还能定时接收硬件装置GSM模块发送的短 信。而与硬件相配套的软件装置中的串口及并口地址检测模块(22)可以方便用户设置串 口 ；手机设备检测模块(23)可以方便的知道手机设备接至PC机的哪个串口以及其波特率， 甚至还可以清楚当前手机信号是否够强。
如图3所示，为本实用新型硬件核心部分，其特征在于U1芯片的第12管脚与电容C10的 --端及晶振Q1 —端相连，Ul第13管脚和电容C11的一端及晶振Q1另一端相连，电容C10、C11 的另 -端与地相连，Ul的第8， 9管脚分别与电阻R16、晶振Q2的两端相连，再经电容C23和C24接地，Ul的14管脚与电阻Rll的一端，电容C9的一端和RET LCD的管脚2相连，Rll 的另一端接VDD3.3, RET LCD的1脚经电阻R12接地，电容C9的另一端接地，Ul的第25， 26 管脚分别与芯片U2的第10， 9管脚相连，Ul的第68， 69管脚分别与芯片U2的第11， 12管脚 连接；芯片U2的管脚1与电容C2的一端相连，管脚3与电容C2的另一端相连，管脚4与电容 C4的一端相连，管脚5与电容C4的一端相连，U2芯片的2、 6管脚与电容C7, C8 —端相连，电 容C7，C8的另一端接地，U2芯片管脚7， 8， 13， 14分别与COM2的第2， 3管脚，C0M1的第2， 3管脚相连。Ul的80管脚与芯片U3的1管脚相连，Ul的30、 31、 32管脚分别连接到U3的5， 7， 2管脚相连，U3的1、 2、 5、 7管脚分别经电阻R20、 R21、 R22、 R23与VDD3.3相连，U3 的3、 6、 12管脚与地相连，Ul的50、 75、 100、 28、 11管脚与VDD3. 3相连，Ul的49、 74、 99、 27、 10管脚与与地相连，Ul的22管脚经电阻R13与VDD3. 3相连，Ul的19管脚经电阻 R15端与VSSA相连。
综上所述，本实用新型的工作过程为(1)装置加电后开始进入开机画面界面(2)开机画 面显示后丌始通过主控箱上的键盘设定系统时间(3)系统时间设定完成后进入装置各模块初始 化设定(包括实时时钟、串口l、串口2、存储模块、打印模块)(4)液晶显示监测主画面，继 电器l、 2、 3、 4顺次闭合对应通道打开，继电器5闭合，水泵工作(5)采样箱到达测量水位高 度，传感器开始工作，对于水质进行检测。(6)通过和水质国家标准比对，如果超标，与串口2 相连的MC55-GSM将发送报警短信到指定手机。(7)检测结果通过与串口 1相连的M0DEM模块将数 据上传上位机软件数据库，打印机模块将检测结果打印成检测报告，同时数据将存储在工业数 据卡中。
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权利要求1、一种水质远程综合监测分析装置，其硬件主要由MCU主控制模块(1)、继电器工作组模块(2)、电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)、传感器组(5)、传感器信号处理模块(6)、信号ADC采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)、水样箱模块(13)、检测箱模块(14)组成，所述MCU主控制模块(1)依次与继电器工作组模块(2)、信号ADC采样模块(7)、MC55-GSM短信报警模块(8)、MODEM通讯模块(9)、320*240液晶显示模块(10)、微型打印机模块(11)、数据存储模块(12)相连，继电器工作组模块(2)依次与电磁阀工作组(3)、水泵及液位控制继电器(4)相连，电磁阀工作组(3)依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，水泵及液位控制继电器(4)、依次与水样箱模块(13)、检测箱模块(14)相连，传感器组(5)与传感器信号处理模块(6)相连，传感器信号处理模块(6)与信号ADC采样模块(7)相连，其特征是采用了MODEM通讯模块(9)、MC55-GSM短信报警模块(8)和数据存储模块(12)与其他模块的有机结合。
2、 根据权利要求1所述的水质远程综合监测分析装置，其特征在于数据存 储模块(12)由工业数据卡和读卡器组成。
3、 根据权利要求l所述的水质远程综合监测分析装置，其特征在于MODEM通 讯模块(9)通过程控电话网与监控中心上位机连接，MODEM通讯模块(9)和主 控模块(1)相连。
4、 根据权利要求l所述的水质远程综合监测分析装置，其特征在于MC55-GSM (8)模块与主控模块(1)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种水质远程综合监测装置，涉及环境保护领域。其技术关键是采用了MODEM通讯模块、MC55-GSM短信报警模块和数据存储模块与其他模块的有机结合来实现本实用新型的目的。该装置结构简单，安装方便，成本低，使用便捷，软硬件结合，可以实现多点自动采样、检测、分析、数据上传、实时监控、报警、打印检测报告等功能。因此，本装置适用于国家环保机构的站点、大中型水产养殖场、污染企业排污口的水质实时监测等。
文档编号G08C19/00GK201397324SQ20092003223
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月18日 优先权日2009年3月18日
发明者磊 吴, 张祖厚, 李梦凡, 毅 王, 葛伟峰, 赵天明, 赵小强 申请人:西安邮电学院