水質監測智能化環保系統的構建分析

摘 要：近年來，隨著人們環保意識的不斷增強，人們逐漸認識到了我國水環境污染的嚴重性，因此在水資源管理中給予了高度重視，只有加強水資源管理才能為人們提供安全可靠的水資源，促進社會和諧發展。在水資源管理中，人們可以充分利用先進的科學技術構建水質監測智能化環保系統，實現對水資源的自動化和智能化監測。本文就水質監測智能化環保系統的構建進行闡述，旨在為人們提供重要的參考。

關鍵詞：水質監測系統；智能化環保系統；系統構建

現階段我國的水資源污染非常嚴重，做好水污染治理勢在必行。在水污染治理中，水質監測具有重要的作用。近年來，我國在水污染控制方面進行了深入的研究，在全國范圍內建立了環境監測站，并安裝了水質測試系統，實現對水環境的監測。隨著我國科學技術的不斷發展，人們對水質監測智能化環保系統給予了高度重視，逐漸實現了水質監測智能化和環保性。

1 水質監測智能化環保系統的結構設計

固定監測站點是水質監測智能化環保系統結構設計中最基礎的功能，其主要包括電源模塊、數據采集模塊、存儲模塊、主控制模塊、檢測箱控制模塊、遠程通信模塊以及遠距離預警模塊等模塊組成，實現對固定站點的水質監測；生物遠程監測主要由云臺、遠程通信模塊、攝像頭和生物網箱等組成，實現對水資源中生物狀況的監測；移動站點的監測模塊主要由電源模塊、數據采集模塊、定位模塊、遠程通信模塊、水質監測船等組成。

在實際的水質監測過程中，首先檢測箱控制模塊發揮作用，實現水資源的采樣，將其運輸到檢測箱中，開始對水質進行檢測；數據采集模塊負責對被監測水中的硬度、渾濁度、氨氮含量、溫度、鹽度、溶氧量等指標進行采集，并將相關的指標數據等傳輸到主控制模塊中，由主控制模塊對數據進行處理；然后遠程通信模塊將水質監測的結果數據通過數據傳輸到監控中心，實現對水質的智能化環保監測[1]。如果水質監測的結果不符合國家的相關標準，此時遠距離預警模塊還會發出報警信息，使指定用戶了解到水質監測的結果。遠距離報警模塊發出預警信息之后，環保部門就可以根據報警信息找出水質污染指標超標的位置。系統中的存儲器可以存儲各種水質測量指標的數值，環保部門可以對數據進行查詢。生物網箱中的生物活動狀況可以通過攝像頭、遠程通信模塊傳輸到控制中心，控制中心對攝像頭拍攝的圖像進行處理，就能夠顯示出生物活動狀況，對水質污染情況進行識別和分析。

2 水質監測智能化環保系統的實現

2.1 移動監測站點的實現

移動監測站點的電源模塊采用鉛酸蓄電池供電，主控制器采用處理器MsP430，其消耗的能源比較低，是一種環保型的處理器。系統的通信模塊采用GSM模塊TC35，GPS模塊選擇GBIO型號。在檢測過程中，控制中心向通信模塊GSM發送指定位置經緯度的消息，處理器MsP430解碼船載GSM接收到的消息，得出制定的位置經緯度，并將這個數值和GPS模塊得到的經緯度數值進行比較，以此為依據對水質監測船的舵機旋轉角度進行控制，就可以對水質監測船進行控制，使其在制定的位置采樣，并將采樣數據傳輸到控制中心，一般情況下，采樣數據每隔10分鐘傳輸一次，實現實時監控[2]。

2.2 固定監測站點的實現

固定監測站點的主控制器采用嵌入式產品STM32103VBT6芯片，STM32103VBT6芯片是一種價格低廉、執行代碼效率高、功耗低的產品，將其應用到固定監測站點中可以實現高效執行。在固定監測站點的設計中，最重要的設計部位為傳感器測量電路的設計，具體又分為溶氧量傳感器測量電路、鹽度傳感器測量電路、氨氮傳感器測量電路、硬度傳感器測量電路、PH傳感器測量電路和渾濁度傳感器測量電路等，分別實現對水質溶氧量、鹽度、氨氮、硬度、以及渾濁度等指標的測量。不同類型的測量電路設計的方法雖然不一致，但是原理上大體一致。以傳感器測量電路為例，在實際的設計過程中，電路的前端為信號放大電路，主要由放大器AD620組成，設計一個電位器，對放大增益值進行調整，分壓電力提供基準電壓，可以通過加一定值將負信號提高到正電壓。電路的后端為電壓跟隨器電路，主要由放大器OP07組成，隔離前后級的電路。其他類型的傳感器電路的設計和傳感器測量電路非常相似。系統的遠程通信模塊采用工業級的SIEMENSMC35i，系統存儲模塊采用sD卡卡座管腳和主控芯片STM32F103VBT6的SPII接口相連來實現，整個系統可以實現自動采樣、檢測、分析、存儲和實時監控等功能[3]。

2.3 生物監測站點的實現

在生物監測站點的實現中，將開放式的飼養網箱放入到監測站點水環境中，在飼養網箱的內部飼養指示魚，攝像頭采用高清攝像頭ICETEK—P300，將攝像頭安裝在網箱上，用來采集圖像，提取相關的信息。采集之后，由微處理器對圖像進行處理，微處理器采用型號TMS320DM357的DSP芯片，采用決策支持算法對圖像處理提取的特征量進行分析和判斷，如果遇到異常情況，則發送報警信息。對魚體的檢測和識別采用色差閾值分割方法，對魚的活動情況采用幀間差分法。生物監測站點還可以實現對水質溶氧量參數的簡單識別。

3 結語

水質監測智能化環保系統的結構主要包括生物監測站點、固定監測站點和移動監測站點，實現對各地的水環境監測，為水環境治理提供重要的依據。在水質監測智能化環保系統的構建中，一定要充分利用各種先進的技術和方法，不斷提升系統的智能化和環保性，才能真正發揮其作用。

參考文獻

[1]孫龍霞，於鋒，陳新華.水產養殖水質監測與智能化管理系統的研發[J].中國農機化學報，2014，24（3）：115-118.

[2]馮勛.基于CDMA2000的水質遠程智能化監測系統[D].西安郵電大學，西安郵電學院，2015.

[3]宋濤.地表水水質自動監測系統及其建設問題探討[J].資源節約與環保，2013，21（10）：113-114.

作者簡介

蔣超（1987-），男，江蘇省宜興人，?？疲砉こ處?，江蘇金環環保設備有限公司，研究方向：軟件技術。