基于物联网的水环境在线监测系统的研发

究以3G通讯和无线传感器网络为主。

无线传感器网络由大量的集成了实时传感、数据收发处理和无线通信能力的小体积、低成本的位于测量区域的传感器节点和与该片区域匹配的汇聚节点、电脑上位机，自下而上自组织地构成了一套监测网络。配水单元、分析单元的集成组成传感器节点，用来对各个单元相应功能的实现;上位机软件控制和传感器节点相当于控制单元，将过程控制、监控显示和远程通信的功能加以实现。由此可见，由无线传感器所组成的网络可是实现设计的水环境监测系统所要求的所有功能。

此次设计的无线传感器网络与传统的水环境监测系统相比，将有更大的优势：省去人工水样收集、采集和对结果的化学分析实验等大量工作，减少了人工分析结果和处理数据的工作，增加了被测参数的实时性、直观性和可靠性。

数据处理系统主要包括水质安全监测系统软件、数据处理和智能分析软件，通过海量数据分析、计算，得出水质变化情况趋势，并供用户查询使用。

最终用户客户端包括WEB查询软件、手机端web查询软件和数据库软件等，软件功能主要有可打印输出监控数据的日、月、季、年平均数据和日、月、季、年大小极值等，以及各种统计报告和监测图表(曲线图多轨迹图、对比图以及棒状图等)，并可将数据输入中心数据库以及上网。并可收集、储存需要的监测数据，用于日后检索。若检测项目超标，系统将会有状态信号显示、并报警。实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握水源的水质状况、解决不同行政区域的有关水污染的事故纠纷、预警重大水质污染事故、监督控制制度落实、实现排放达标等目的。

3.3 流域水污染实时监控预警平台构建技术

流域水污染实时监控预警平台的构建技术主要研究对象如下：构建空间数据库、存储流域基础地理数据、社会经济数据、监测点空间数据、流域地形数据、流域数据等空间数据。

(1)构建数据仓库，实现海量、实时观察数据的有效存储管理。具有基础数据、监测点数据、实时监测数据的直观显示、查询、输出等功能。

(2)流域水质管理体系及业务模型研究。归纳水环境系统特征和水质管理体系，对此体系下的水质监测、预警和应急处理业务模型做系统研究。论述水质监测模型、探讨预警框架体系、研究水质评价与预测模型、提出应急处理流程，并开展深入分析。

(3)应急处理协同关键技术研究。研究应急处理协同框架，探讨信息集成、资源调度模型等信息化问题;从横向和纵向角度阐述组织机构体系，对应急业务流程的构建开展分析，讨论协同体制保障。

(4)水质监测与预警平台功能体系研究。通过研究知识管理的内涵，从业务模型中提炼平台功能体系，对数据特点、功能需求进行详细分析。根据系统提供的信息，以及实时接收到的信息，进行资源的分配和相应的应对措施的制定，快速形成应急方案的决策过程，是应急处理的核心。

(5)水质监测与预警平台总体架构和平台实现研究。基于数据中心技术进行平台总体设计，形成松耦合的柔性支撑平台架构，着重解决异构数据集成、功能搭建与复用、协同处理等问题，为该平台的快速构建和扩展提供良好的环境。

3.4 上位机软件设计部分

3.4.1 功能控件

此次设计的上位机系统将以ARM芯片为核心，将利用触摸屏、彩色液晶显示屏、实时时钟存储器以及与RS485通信模块结合，与下位机的监测装置利用串行通信相连，实现串口调试、图表显示和数据的修改和存储功能。应用窗体是基于Delphi来进行页面设计与开发。

Delphi拥有一个可视化的集成开发环境(IDE)，采用面向对象的编程语言ObiectPascal和基于部件的开发结构框架。DelpHI它提供了500多个构件，利用这些构件，设计人员可以快速地构造出应用系统，也可根据自身需求设计系统。

3.4.2 界面设计

此次监测界面将分为两个主界面：串口调试页面和实时图表界面。每个界面都将分为显示窗口和控制按钮面板两部分，操作简单、显示直观。

串口调试界面功能是调试串口的功能，用来接收下位机监测系统发送过来的数据报告，将数据进行处理，并且选择所需有效数据将其在显示界面中显示，方便工作人员用以观测和分析。

实时图表界面效果将会非常明显，可以极其精准地反映采集数据的变化走势。

4 结束语

此次设计的水质在线自动监测系统，将会极大地提升水环境监测的可靠性、时效性，当出现水质污染事故时，系统可以及时掌握污染水体的发展范围及趋势，极大减少或避免损害下游居民生活及生产，为政府管理部门制定政策提供依据，同时也利于环保部门对水质环境的整治。