一种物联网多参数水质在线监测系统的制作方法

本发明涉及物联网领域，具体涉及一种物联网多参数水质在线监测系统。

背景技术

水质监测比较常见的方式是采用便携式单参数检测仪，由检测人员携带到现场进行水质监测，根据监测参数的种类携带多个设备进行检测。由于各个检测设备都独立的存在，不利于大规模组网测量，而且这种检测方法需要将不同设备检测到的数据进行人工汇总，必然造成检测过程中人力物力的浪费。采用网络化监测是一种有效的解决方案，但是，目前水质网络化监测系统普遍存在以下缺陷：

1、传感器节点工作状态无法远程查看，需现场进行检查，后期维护不便；

2、功能较为单一；

3、用户无法远程进行相关数据的查看，使用不便。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种物联网多参数水质在线监测系统，实现了监测段水质情况的全面监测和分析，系统维护方便。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种物联网多参数水质在线监测系统，包括远程服务器、主控制器、视频采集终端和若干传感器节点，各个传感器节点之间通过连接zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时视频采集终端将采集到的视频数据经物联网网关发送至主控制器，主控制器接收传感器节点和视频采集终端发送的数据，分析处理后，将这些数据经互联网发送至远程服务器，并将部分采集到的有用信息显示到控制器的触摸屏界面上；主控制器在接收传感器终端节点发来信息的同时也接收来自于远程服务器以及人机交互界面的指令，经物联网网关的相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和视频采集终端，实现对监测段水质参数数据、视频参数数据的采集以及传感器节点和视频采集终端工作状态的修改；远程服务器将接收到的来自不同监测段的数据存储到数据库中，形成一个缜密有序的控制链。

优选地，所述主控制器内设有：

数据分析处理模块，内设算法编辑模块，用于进行各种目标数据的获取；

数据预测分析模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，根据接收到的传感器节点数据生成短期水质情况预报信息；

仿真分析模块，用于通过simulink搭建相关水质参数数据仿真分析模型对所监测到的数据进行仿真分析。

优选地，短期数据预报信息生成后发送到远程服务器，远程服务器接收同时储存这些数据，同时通过短信自动编辑发送模块发送到对应的移动终端进行显示。

优选地，所述主控制器内设有一报警模块，用于根据数据预测分析模块生成的短期水质情况预报信息进行启闭，一旦所得的短期水质情况预报信息落入预设的报警门限内，则启动。

优选地，所述远程服务器包括应用服务器与数据库服务器；所述应用服务器可以为远程用户的操控提供运行环境；当用户需要远程需要进行传感器节点和视频采集终端工作状态查看时，通过web浏览器即可浏览到监测段内的所有传感器节点和视频采集终端的工作状态；所述数据库服务器用于存储一定区域范围内所有监测段的相关信息，以及各传感器节点运行状态数据、各视频采集终端运行状态数据以及历史维护记录。

优选地，所述数据分析处理模块的数据处理包括业务理解、数据理解、数据预处理、建模、模型评估及部署；建模包括聚类模型、关联模型、时间序列分析模型。

优选地，所述主控制器内还设有：

图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图；

回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算。

优选地，所述主控制器选取arm11内核做处理器并配有触摸屏的ok6410开发板，设有连接usb的wifi模块，选用linux作为其操作系统，移植qt辅助函数库。

优选地，还包括一手机app，用户注册登录后，可在权限内通过访问远程服务器进行相关数据的查看和获取。

本发明具有以下有益效果：

实现了监测段水质情况的全面监测和分析，支持多种目标数据的获取；

实现了多终端数据的共享，便于用户随时随地的进行相关数据的查看；

用户可以通过远程服务器进行各传感器节点工作状态的查看，方便了后期的维护；

以短期数据预报信息作为报警的标准，可以及时发现问题并阻止问题的发生。

附图说明

图1为本发明实施例一种物联网多参数水质在线监测系统的系统框图。

图2为本发明实施例中各传感器节点的布置示意图。

图3为本发明实施例中各传感器节点的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种物联网多参数水质在线监测系统，包括远程服务器、主控制器、视频采集终端和若干传感器节点，单个水质感知节点可实现多种水质参数的感知，例如：ph值、悬浮物、总硬度、氰化物、铬、铅、化学需氧量(cod)、挥发酚、溶解氧、硝酸盐、氨氮等。各个传感器节点之间通过连接zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时视频采集终端将采集到的视频数据经物联网网关发送至主控制器，主控制器接收传感器节点和视频采集终端发送的数据，分析处理后，将这些数据经互联网发送至远程服务器，并将部分采集到的有用信息显示到控制器的触摸屏界面上；主控制器在接收传感器终端节点发来信息的同时也接收来自于远程服务器以及人机交互界面的指令，经物联网网关的相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和视频采集终端，实现对监测段水质参数数据、视频参数数据的采集以及传感器节点和视频采集终端工作状态的修改；远程服务器将接收到的来自不同监测段的数据存储到数据库中，形成一个缜密有序的控制链。

如图3所示，所述传感器节点包括传感单元、嵌入式处理单元、通信电源、定位单元，所述的传感单元负责感知水质参数信息，将感知到的数据送到处理单元加以处理。嵌入式处理单元含存储组件和嵌入式处理组件两个部分。存储组件负责存储收集到的数据信息，执行设计存储好的程序代码，以协调融合不同传感器之间的信息。处理组件根据原先所存储的程序或监控中心发出的指令，启动感知单元收集环境的信息，并将所收集的数据融合处理后送到通信单元。通信单元负责数据信息在传感器节点之间传递。电源单元作为整个无线传感器节点的基础模块，保证节点正常顺利工作，通常传感器的能量由电池支持，设计了太阳能充电电路，实现了电源的续航再生能力。所述定位电源用于实现传感器节点所在位置的定位。

所述主控制器内设有：

数据分析处理模块，内设算法编辑模块，用于进行各种目标数据的获取；

数据预测分析模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，根据接收到的传感器节点数据生成短期水质情况预报信息；

仿真分析模块，用于通过simulink搭建相关水质参数数据仿真分析模型对所监测到的数据进行仿真分析。

短期数据预报信息生成后发送到远程服务器，远程服务器接收同时储存这些数据，同时通过短信自动编辑发送模块发送到对应的移动终端进行显示。

所述主控制器内设有一报警模块，用于根据数据预测分析模块生成的短期水质情况预报信息进行启闭，一旦所得的短期水质情况预报信息落入预设的报警门限内，则启动。

所述远程服务器包括应用服务器与数据库服务器；所述应用服务器可以为远程用户的操控提供运行环境；当用户需要远程需要进行传感器节点和视频采集终端工作状态查看时，通过web浏览器即可浏览到监测段内的所有传感器节点和视频采集终端的工作状态；所述数据库服务器用于存储一定区域范围内所有监测段的相关信息，以及各传感器节点运行状态数据、各视频采集终端运行状态数据以及历史维护记录。

所述数据分析处理模块的数据处理包括业务理解、数据理解、数据预处理、建模、模型评估及部署；建模包括聚类模型、关联模型、时间序列分析模型。

所述主控制器内还设有：

图形绘制模块，用于绘制并监测根据所述监测数据得出的各种曲线图；

回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算。

所述主控制器选取arm11内核做处理器并配有触摸屏的ok6410开发板，设有连接usb的wifi模块，选用linux作为其操作系统，移植qt辅助函数库。

还包括一手机app，用户注册登录后，可在权限内通过访问远程服务器进行相关数据的查看和获取。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。