一种多参数水质监测系统及方法与流程

本发明具体涉及一种多参数水质监测系统及方法。

背景技术

近年来，随着工业化、区域经济的不断发展和城镇化步伐的加快，水污染问题日益凸显，严重影响城乡居民的日常生活(如饮用水安全)、农业生产(如农业灌溉以及水产养殖)以及工业生产等各个领域，精确的水质检测结果对现代生活及生产具有着重要的指导意义。

传统的水质监测包含采样和分析过程，其监测方法主要有离线和在线两种方式，目前，国内运用最广泛的仍是离线监测方式，离线方式是通过人工现场采样，并将采集的水样送往实验室借助专业仪器设备分析，但这种方式普遍存在采样误差大、劳动强度大、监测频次低、监测数据分散以及无法实时反馈水环境状况的连续动态变化等缺陷，难以满足政府相关部门监管和企业自身监测的需求，同时，不同的行业可能对水质参数的需求不一样，在一种情况下饮用水领域和水产养殖领域所需要获取的水质参数就不一样，故无法获取定制的水质参数。

技术实现要素：

本发明提供一种多参数水质监测系统及方法，可解决上述问题。

一种多参数水质监测系统及方法，包括采水单元、配水单元、水质检测单元、数据采集单元、数据处理单元、显示单元以及远程监控单元；

所述采水单元用于采集待测水体，所述采水单元包括水泵、供水管路以及用于为所述水泵提供电能的供电装置；

所述配水单元用于过滤待测水体以满足所述水质检测单元对水量和水质的要求，所述配水单元包括自动清洗模块和水样预处理模块，所述自动清洗模块用于过滤待测水体，所述水样预处理模块用于处理待测水体使得待测水体的水量和水质满足所述水质检测单元要求；

所述水质检测单元用于检测待测水体的水温、溶解氧、ph、电导率、浊度以及氧化还原能力，所述水质检测单元包括传感器单元；

所述数据采集单元用于处理所述水质检测单元采集的水质参数数据，所述数据采集单元包括数据转换模块和数据采集模块，所述数据转换模块用于将所述传感器单元采集的水质数据的物理量转换为标准电信号，所述数据采集模块用于将所述数据转换模块获得的标准电信号即模拟量转换为数字量；

所述数据处理单元包括信息调理与隔离模块、电源模块、微处理器、按键模块以及存储器，所述信息调理与隔离模块、电源模块、按键模块以及存储器分别与所述微处理器信号连接，所述信息调理与隔离模块用于将所述数据采集单元采集的数据转换为适于所述微处理器处理的信号，所述电源模块用于为所述微处理器供电，所述按键模块用于用户输入水质参数标准值，所述存储器用于存储所述微处理器处理的数据；

所述显示单元包括modbus通信模块、显示模块、声光报警模块以及消音消光按键，所述modbus通信模块、声光报警模块以及消音消光按键分别与所述微处理器信号连接，所述modbus通信模块与所述显示模块信号连接，所述modbus通信模块用于传输通过所述微处理器处理的数据至所述显示模块进行展示，所述声光报警模块用于发出声光警报信息以提醒工作人员被检测水体的参数超标，所述消音消光按键用于停止所述声光报警模块工作；

所述远程监控单元包括数据传输模块、远程监控中心、数据库模块以及手机终端，所述微处理器、远程监控中心以及手机终端分别与所述数据传输模块信号连接，所述远程监控中心与所述数据库模块信号连接，所述数据传输模块将所述微处理器处理的数据传输至所述远程监控中心和手机终端，所述数据库模块用于存储所述远程监控中心接收的数据；

所述采水单元的输出端电性连接至所述配水单元的输入端，所述配水单元的输出端电性连接至所述水质检测单元的输入端，所述水质检测单元的输出端电性连接至所述数据采集单元的输入端，所述数据采集单元的输出端电性连接至所述信息调理与隔离模块的输入端。

优选地，所述传感器单元包括温度传感器、溶解氧传感器、ph值传感器、电导率传感器、浊度传感器以及氧化还原传感器，所述温度传感器用于监测水体温度，所述溶解氧传感器用于监测水体中的氧气含量，所述ph值传感器用于监测水体的ph值，所述电导率传感器用于监测水体的导电能力，所述浊度传感器用于监测水体的浊度，所述氧化还原传感器用于监测水体的氧化还原能力。

优选地，所述微处理器为stm32f系列的arm微控制器，所述数据传输模块采用rs-485串口通信，所述显示模块为液晶显示屏，所述声光报警模块发出警报信息时，所述液晶显示屏显示具体参数超限的报警标志图片。

优选地，所述显示模块采用图表形式显示被测水质参数数据。

优选地，所述远程监控单元还包括备份服务器和备份存储器，所述备份服务器用于对所述数据库模块存储的数据进行备份以防止数据丢失，所述备份存储器用于对所述备份服务器备份的数据进行存储，所述备份服务器分别与所述数据库模块和备份存储器信号连接。

一种多参数水质监测方法，具体步骤是：

s1：所述采水单元利用所述水泵采集待测水体并将待测水体利用所述供水管路传输至所述配水单元；

s2：所述配水单元利用所述自动清洗模块过滤待测水体，并利用所述水样预处理模块处理待测水体使得待测水体的水量和水质满足所述水质检测单元要求；

s3：所述水质检测单元接收通过所述配水单元处理的数据，对待测水体的水温、溶解氧、ph、电导率、浊度以及氧化还原能力数据进行采集；

s4：所述数据采集单元接收所述水质检测单元采集的数据，利用所述数据转换模块将所述传感器单元采集的水质数据的物理量转换为标准电信号，利用所述数据采集模块将所述数据转换模块获得的标准电信号即模拟量转换为数字量；

s5：所述信息调理与隔离模块接收所述数据采集单元发送的数据，并将接收的数据转换为适于所述微处理器处理的信号，所述微处理器将处理后的数据存储至所述存储器中进行保存；

s6：所述微处理器将处理后的数据分别发送至所述显示单元和远程监控单元；所述显示单元利用所述显示模块对被测水体的水质参数数据进行显示，当测得的水质参数数据超标时，所述声光报警模块发出声光警报信息以提醒工作人员被检测水体的水质参数超过系统根据不同需求设定的水质参数标准值，并利用所述显示模块显示具体参数超限的报警标志图片；所述远程监控单元利用所述远程监控中心和手机终端进行被测水体水质参数的远程实时监控。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种多参数水质监测系统及方法，通过所述数据采集单元和数据处理单元对待测水体的水质参数进行精确处理，提高了水体监测的可靠性，通过所述按键模块和微处理器能够实现不同行业对水质参数的检测需求，并能够将水质参数数据利用所述显示单元和远程监控单元进行图表形式的直观显示，同时该系统自动化程度高，节省了人力物力，能够实现水质参数的实时远程连续监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多参数水质监测系统的电系统连接框图；

图2为本发明实施例提供的采水单元系统框图；

图3为本发明实施例提供的配水单元系统框图；

图4为本发明实施例提供的水质检测单元系统框图；

图5为本发明实施例提供的数据采集单元系统框图；

图6为本发明实施例提供的传感器单元系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，一种多参数水质监测系统及方法，包括采水单元、配水单元、水质检测单元、数据采集单元、数据处理单元、显示单元以及远程监控单元；

所述采水单元用于采集待测水体，所述采水单元包括水泵、供水管路以及用于为所述水泵提供电能的供电装置；

所述配水单元用于过滤待测水体以满足所述水质检测单元对水量和水质的要求，所述配水单元包括自动清洗模块和水样预处理模块，所述自动清洗模块用于过滤待测水体，所述水样预处理模块用于处理待测水体使得待测水体的水量和水质满足所述水质检测单元要求；

所述水质检测单元用于检测待测水体的水温、溶解氧、ph、电导率、浊度以及氧化还原能力，所述水质检测单元包括传感器单元；

所述数据采集单元用于处理所述水质检测单元采集的水质参数数据，所述数据采集单元包括数据转换模块和数据采集模块，所述数据转换模块用于将所述传感器单元采集的水质数据的物理量转换为标准电信号，所述数据采集模块用于将所述数据转换模块获得的标准电信号即模拟量转换为数字量；

所述数据处理单元包括信息调理与隔离模块、电源模块、微处理器、按键模块以及存储器，所述信息调理与隔离模块、电源模块、按键模块以及存储器分别与所述微处理器信号连接，所述信息调理与隔离模块用于将所述数据采集单元采集的数据转换为适于所述微处理器处理的信号，所述电源模块用于为所述微处理器供电，所述按键模块用于用户输入水质参数标准值，所述存储器用于存储所述微处理器处理的数据；

所述显示单元包括modbus通信模块、显示模块、声光报警模块以及消音消光按键，所述modbus通信模块、声光报警模块以及消音消光按键分别与所述微处理器信号连接，所述modbus通信模块与所述显示模块信号连接，所述modbus通信模块用于传输通过所述微处理器处理的数据至所述显示模块进行展示，所述声光报警模块用于发出声光警报信息以提醒工作人员被检测水体的参数超标，所述消音消光按键用于停止所述声光报警模块工作；

所述远程监控单元包括数据传输模块、远程监控中心、数据库模块以及手机终端，所述微处理器、远程监控中心以及手机终端分别与所述数据传输模块信号连接，所述远程监控中心与所述数据库模块信号连接，所述数据传输模块将所述微处理器处理的数据传输至所述远程监控中心和手机终端，所述数据库模块用于存储所述远程监控中心接收的数据；

所述采水单元的输出端电性连接至所述配水单元的输入端，所述配水单元的输出端电性连接至所述水质检测单元的输入端，所述水质检测单元的输出端电性连接至所述数据采集单元的输入端，所述数据采集单元的输出端电性连接至所述信息调理与隔离模块的输入端。

优选地，所述传感器单元包括温度传感器、溶解氧传感器、ph值传感器、电导率传感器、浊度传感器以及氧化还原传感器，所述温度传感器用于监测水体温度，其中，所述温度传感器的型号为pt100，所述溶解氧传感器用于监测水体中的氧气含量，所述ph值传感器用于监测水体的ph值，所述电导率传感器用于监测水体的导电能力，所述浊度传感器用于监测水体的浊度，浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的泥沙、微小的无机物以及浮游生物等都对水体的浊度有影响，所述氧化还原传感器用于监测水体的氧化还原能力。

优选地，所述微处理器为stm32f系列的arm微控制器，所述数据传输模块采用rs-485串口通信，所述显示模块为液晶显示屏，所述声光报警模块发出警报信息时，所述液晶显示屏显示具体参数超限的报警标志图片。

优选地，所述显示模块采用图表形式显示被测水质参数数据。

优选地，所述远程监控单元还包括备份服务器和备份存储器，所述备份服务器用于对所述数据库模块存储的数据进行备份以防止数据丢失，所述备份存储器用于对所述备份服务器备份的数据进行存储，所述备份服务器分别与所述数据库模块和备份存储器信号连接。

一种多参数水质监测方法，具体步骤是：

s1：所述采水单元利用所述水泵采集待测水体并将待测水体利用所述供水管路传输至所述配水单元；

s2：所述配水单元利用所述自动清洗模块过滤待测水体，并利用所述水样预处理模块处理待测水体使得待测水体的水量和水质满足所述水质检测单元要求；

s3：所述水质检测单元接收通过所述配水单元处理的数据，对待测水体的水温、溶解氧、ph、电导率、浊度以及氧化还原能力数据进行采集；

s4：所述数据采集单元接收所述水质检测单元采集的数据，利用所述数据转换模块将所述传感器单元采集的水质数据的物理量转换为标准电信号，利用所述数据采集模块将所述数据转换模块获得的标准电信号即模拟量转换为数字量；

s5：所述信息调理与隔离模块接收所述数据采集单元发送的数据，并将接收的数据转换为适于所述微处理器处理的信号，所述微处理器将处理后的数据存储至所述存储器中进行保存；

s6：所述微处理器将处理后的数据分别发送至所述显示单元和远程监控单元；所述显示单元利用所述显示模块对被测水体的水质参数数据进行显示，当测得的水质参数数据超标时，所述声光报警模块发出声光警报信息以提醒工作人员被检测水体的水质参数超过系统根据不同需求设定的水质参数标准值，并利用所述显示模块显示具体参数超限的报警标志图片；所述远程监控单元利用所述远程监控中心和手机终端进行被测水体水质参数的远程实时监控。

本发明提供的一种多参数水质监测系统及方法，通过所述数据采集单元和数据处理单元对待测水体的水质参数进行精确处理，提高了水体监测的可靠性，通过所述按键模块和微处理器能够实现不同行业对水质参数的检测需求，并能够将水质参数数据利用所述显示单元和远程监控单元进行图表形式的直观显示，同时该系统自动化程度高，节省了人力物力，能够实现水质参数的实时远程连续监测。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。