专利名称：一种水华预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及一种有害藻华形成环境监测分析系统，特别是有害藻华形成的早 期数据通过GPRS网络进行无线传输的一种水华预警系统。
背景技术：
伴随着我国经济的快速发展，生态环境亦持续恶化。近年来工农业及人们日常生 活大量用水排污，导致湖泊和近海水域污染越来越重，水体富营养化导致我国水体中因有 害藻华(包括海洋赤潮和淡水水华)导致的大规模污染持续频繁发生，已严重影响居民的 饮水安全及水产养殖业、旅游业等国民经济各领域，我国各级政府部门和科研机构亟需对 水体中浮游植物群落的动态变化进行快速监测、对淡水蓝藻水华和近海硅藻/甲藻赤潮进 行早期预警。尽早预警并采取治理措施，对经济可持续发展具有重要意义。目前我国浮游植物和有害藻华形成的监测主要采用显微计数、叶绿素含量测定、 卫星遥感等技术。显微计数采集的样品需要经过鲁格氏液、甲醛等固定液固定，带回实验室 沉淀浓缩后进行定性定量分析，需要花费的时间较长。此外，显微镜下藻类分类和计数需要 非常专业的人员操作，且分析样品的速度较慢、效率较低，一个样品同时进行定性定量分析 约需2小时。叶绿素含量测定是一种相对快速简单的测量技术，但传统的测量方法多为现场提 取样品带回实验室分析，所需设备昂贵，而且这种方法需要1-2天才能获得结果。这两种方 法均要经过一段分析时间，不能立即反映出水体中的藻类信息，从而降低了生物监测的时 效性，大大影响有害藻华的监测/预警。卫星遥感具备监测范围广、测量信息量大、不受地理位置和人为条件限制等优点， 但其容易受天气条件影响，且往往需要藻类细胞累积到一定程度(可能已经发生藻华)时 才能监测到，往往达不到预警的效果，而且购买卫星遥感数据费用高、分析复杂，因此卫星 遥感多在专业机构进行，不利于推广应用。早期的监测方法由于技术的限制，可测量的参数比较少，技术手段不足，不能完全 准确的对藻华产生的水下环境，水上环境全面采集分析，并建立预报的科学依据，申请号 为200810033012. 9所提出的系统，不能进行水上气象环境、水下温度梯度数据的采集，对 藻华形成的相关性数据依据太少，不能准确反应早期的形成。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种水华预警系统，克服了上述产品的缺点，能够准确、 全面的测量水上、下环境，有利于保障水华形成早期反应情况。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮 台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，所述浮台两端 下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述一体化气象传感器通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器，所述GPRS 数据采集器上设有天线，GPRS数据采集器内设有RS232通信接口，所述GPRS数据采集器通 过充电控制器连接太阳能电池板和蓄电池。所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温 度链，水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链通过固定扣锁接在 浮台下侧的锁扣上，所述水下光量子传感器和水位传感器分别连接到GPRS数据采集器的 模拟输入接口上，所述多参数水质传感器和水下温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS 数据采集器的SDI-12接口上。本实用新型所述的水华预警系统的有益效果为本设计科学合理，既进行了水华 形成的早期形成的水质数据、水位数据、水温数据、水下辐射量进行采集，同进也对水上的 气象环境数据进行采集，并通过GPRS数据采集器记录并传输到internet的数据接收中心 服务器上，科研人员可以随时随地观察这些数据。避免了人工维护，系统运行稳定，测量精 度高。对水上环境，水下环境，及水质变化，同步测量，实时传输。对藻华的早期形成预警， 使用者可以对，重要传感器参量进行阈值设置，当设置值达到或超出阈值，GPRS数据采集器 立即向用户发送信息。
图1是本实用新型实施例所述的水华预警系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例所述的水华预警系统的原理图。图中1、一体化气象传感器；2、太阳能电池板；3、GPRS数据采集器；4、浮台；5、浮筒；6、 水下光量子传感器；7、多参数水质传感器；8、水位传感器；9、水下温度链；10、天线；11、固 定扣；12、充电控制器；13、蓄电池；14、RS232通信接口 ；15、SDI_12总线。
具体实施方式
如图1和2所示，本实用新型实施例所述的水华预警系统，包括一体化气象传感器 1、太阳能电池板2、GPRS数据采集器3、浮台4、浮筒5、水下光量子传感器6、多参数水质传 感器7、水位传感器8和水下温度链9，所述浮台4两端下侧分别固定浮筒5，通过浮筒5可 将浮台4浮于水面上，所述浮台4中部的立杆上安装太阳能电池板2、一体化气象传感器1 和GPRS数据采集器3，GPRS数据采集器3可将采集到的各种测量数据本地备份存贮，并通 过GPRS网络将数据传送到指定的internet的数据接收中心服务器上，所述一体化气象传 感器1通过SDI-12总线15连接到GPRS数据采集器3，通过WXT520 —体化气象传感器1可 测量水上气象环境，从而获取水上气象环境变换对水下环境影响的数据，所述GPRS数据采 集器3上设有天线10，通过天线10可将GPRS数据采集器3的数据信号进行无线传输，GPRS 数据采集器3内设有RS232通信接口 14，通过RS232通信接口 14可以对GPRS数据采集器 3进行本地数据传输和数据设置；所述GPRS数据采集器3通过充电控制器12连接太阳能 电池板2和蓄电池13，在使用时，太阳能电池板2获取的电能通过充电控制器12向蓄电池 13供电，蓄电池13贮存电能，并向GPRS数据采集器3供电。所述浮台4下侧设有水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9，水下光量子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9通 过固定扣11锁接在浮台4下侧的锁扣上，通过浮台4下方的锁扣连接可以加强水下光量 子传感器6、多参数水质传感器7、水位传感器8和水下温度链9得承受力，防止丢失，所述 水下光量子传感器6和水位传感器8分别连接到GPRS数据采集器3的模拟输入接口上， 通过光量子传感器6可测量藻华产生所需要的有效光辐射强度；所述多参数水质传感器7 和水下温度链9分别通过SDI-12总线15连接到GPRS数据采集器3的SDI-12接口上，通 过YSI6600多参数水质传感器7可对水中溶解氧、叶绿素、蓝藻生物和总藻类生物量进行测 量，通过水下温度链9可研究水下温度梯度和藻类分布的关系。本实用新型实施例所述的水华预警系统，其工作流程为太阳能电池板2接受阳光照射，产生电能，通过充电控制器12向蓄电池13充电， 充电控制器12可自动调节来自太阳能电池板2的电流防止蓄电池13过充电；充电控制器 12根据蓄电池13的放电量来控制向GPRS数据采集器3供电，GPRS数据采集器3内时钟按 已经设置的时间间隔唤醒，中断休眠，系统开始工作；GPRS数据采集器3向水位传感器8发 出信号进行测量，并将测量结果存贮，对于SDI-12总线12上的传感器，GPRS数据采集器3 会以命令方式进行通信。SDI-12总线12上的每个传感器都有一个唯一的地址，GPRS数据采 集器3将会按顺序，一个一个访问向GPRS数据采集器3的SDI-12接口总线上的YSI6600 多参数水质传感器7(SDI-12编址为1)发出数据测量命令，YSI6600多参数水质传感器7 收到命令后向GPRS数据采集器3回应一个应答信息，应答信息包括它测量所需要的时间， 它所测量的内容；GPRS数据采集器3延迟一段时间，满足YSI6600多参数水质传感器7测 量所需要的时间，再向YSI6600多参数水质传感器7发出数据获取命令，YSI收到命令后会 将数据逐个发送到数采，数采收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3向水下 温度链9 (SDI-12编址为2)发送测量命令，水下温度链9向GPRS数据采集器3回应一个 信息，应答信息包括它测量所需要的时间，它所测量的内容，GPRS数据采集器3延迟一段时 间，满足水下温度链9测量所需要的时间，再向水下温度链9发出数据获取命令，水下温度 链9会将链路上的所有测量点上的温度值逐个发送到GPRS数据采集器3，GPRS数据采集器 3收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3向总线上的WXT520 —体化气象传 感器1 (SDI-12编址为3)发送测量命令，WXT520 —体化气象传感器1向GPRS数据采集器3 回应一个信息，应答信息包括它测量所需要的时间，它所测量的内容，GPRS数据采集器3延 迟一段时间，满足WXT520 —体化气象传感器1测量所需要的时间，再向WXT520 —体化气象 传感器1发出数据获取命令，WXT520 —体化气象传感器1会将链路上的所有测量点上的风 速、风向、气温、相对湿度、大气压、降雨量数据逐个发送到GPRS数据采集器3，GPRS数据采 集器3收到以后经校验无误后，存贮数据；GPRS数据采集器3可以根据调整采样间隔，GPRS 数据采集器3上具有本地RS232通信接口 14，可以连接计算机，进行初始化设置，本地数据 下载。GPRS数据采集器3根据设定的GPRS发送时间向数据库发送已存贮数据；根据预 设的邮件地址向用户发送已存贮的数据；根据测量阈值，对超出阈值的数据以短信形式向 用户移动电话发送数据。 GPRS数据采集器3上设置SIM卡安装在电路板的插槽上，通过服务器端软件，可以 组成网络。[0022]所述YSI6600多参数水质传感器7 是一款适用于多点采样测量、长期现场监测与 剖面分析的多参数水质传感器7，叶绿素传感器提供的现场监测，可探测浮游植物的叶绿素 状况，用于预测藻类生长状况和水营养状况；最多可选择8个探头进行17种参数检测溶解 氧、电导率、酸碱度、氧化还原电位、盐度、深度(深水)透气式水位、浊度、罗丹明、铵氮/氨 氮、氯化物、明渠流量，根据透气式水位计算得出、叶绿素绿素a。所述水下温度链9 一种基于SDI-12总线的温度传感器，仅用一条电缆将每个总 线式传感器，通过微控制器读取总线上的传感器温度值，再通过接口电路将获取到的温度 利用SDI-12协议发送给GPRS数据采集器3。所述水下光量子传感器6 球形光量子传感器用于测量水下的光合有效辐射和特 定的光合量子通量流动速率，可以测量水下各个方向的量子流量。例如当研究浮游植物利 用各个方向的有效辐射用于光合作用时，该仪器就显得非常重要。所述GPRS数据采集器3 由德国GeoPrecision公司生产的，基于GPRS传输技术的 数据采集器，它内部集成了基于GSM网络GPRS数据传输业务的通信模块，可插入SIM卡；它 同时具有SDI-12标准协议的总线接口，具有辅助的模拟量输入通道，一体化设计，功耗小， 稳定性好。所述一体化气象传感器1 芬兰维萨拉VAISALA公司产品WXT520，一体化的六要 素气象传感器，可以测量风速、风向、气温，相对温度、大气压，降雨量。数字化输出，具有 SDI-12总线输出功能。以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技 术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换，都应包含在本实用新型技术 方案的保护范围内。
权利要求一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，其特征在于所述浮台两端下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述GPRS数据采集器上设有可以进行GPRS数据传输的天线，GPRS数据采集器内设有RS232通信接口，GPRS数据采集器通过充电控制器连接太阳能电池板和蓄电池；所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链通过固定扣锁接在浮台下侧的锁扣上。
2.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于所述一体化气象传感器通过 SDI-12总线连接到GPRS数据采集器。
3.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于所述水下光量子传感器和水位 传感器分别连接到GPRS数据采集器的模拟输入接口上。
4.根据权利要求1所述的水华预警系统，其特征在于所述多参数水质传感器和水下 温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器的SDI-12接口上。
专利摘要本实用新型涉及一种水华预警系统，包括一体化气象传感器、太阳能电池板、GPRS数据采集器、浮台、浮筒、水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，所述浮台两端下侧分别固定浮筒，所述浮台中部的立杆上安装太阳能电池板、一体化气象传感器和GPRS数据采集器，所述浮台下侧设有水下光量子传感器、多参数水质传感器、水位传感器和水下温度链，水下光量子传感器和水位传感器分别连接到GPRS数据采集器上，所述一体化气象传感器、多参数水质传感器和水下温度链分别通过SDI-12总线连接到GPRS数据采集器。本实用新型有益效果为设计科学、合理，使用方便，避免了人工维护，系统运行稳定，测量精度高。
文档编号G08C17/02GK201615902SQ20092029311
公开日2010年10月27日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者翟松, 蔡庆华, 高超 申请人:中国科学院水生生物研究所;北京杰普森环境技术研究中心有限公司