水质监测智能化环保系统的构建分析

摘 要：近年来，随着人们环保意识的不断增强，人们逐渐认识到了我国水环境污染的严重性，因此在水资源管理中给予了高度重视，只有加强水资源管理才能为人们提供安全可靠的水资源，促进社会和谐发展。在水资源管理中，人们可以充分利用先进的科学技术构建水质监测智能化环保系统，实现对水资源的自动化和智能化监测。本文就水质监测智能化环保系统的构建进行阐述，旨在为人们提供重要的参考。

关键词：水质监测系统；智能化环保系统；系统构建

现阶段我国的水资源污染非常严重，做好水污染治理势在必行。在水污染治理中，水质监测具有重要的作用。近年来，我国在水污染控制方面进行了深入的研究，在全国范围内建立了环境监测站，并安装了水质测试系统，实现对水环境的监测。随着我国科学技术的不断发展，人们对水质监测智能化环保系统给予了高度重视，逐渐实现了水质监测智能化和环保性。

1 水质监测智能化环保系统的结构设计

固定监测站点是水质监测智能化环保系统结构设计中最基础的功能，其主要包括电源模块、数据采集模块、存储模块、主控制模块、检测箱控制模块、远程通信模块以及远距离预警模块等模块组成，实现对固定站点的水质监测；生物远程监测主要由云台、远程通信模块、摄像头和生物网箱等组成，实现对水资源中生物状况的监测；移动站点的监测模块主要由电源模块、数据采集模块、定位模块、远程通信模块、水质监测船等组成。

在实际的水质监测过程中，首先检测箱控制模块发挥作用，实现水资源的采样，将其运输到检测箱中，开始对水质进行检测；数据采集模块负责对被监测水中的硬度、浑浊度、氨氮含量、温度、盐度、溶氧量等指标进行采集，并将相关的指标数据等传输到主控制模块中，由主控制模块对数据进行處理；然后远程通信模块将水质监测的结果数据通过数据传输到监控中心，实现对水质的智能化环保监测[1]。如果水质监测的结果不符合国家的相关标准，此时远距离预警模块还会发出报警信息，使指定用户了解到水质监测的结果。远距离报警模块发出预警信息之后，环保部门就可以根据报警信息找出水质污染指标超标的位置。系统中的存储器可以存储各种水质测量指标的数值，环保部门可以对数据进行查询。生物网箱中的生物活动状况可以通过摄像头、远程通信模块传输到控制中心，控制中心对摄像头拍摄的图像进行处理，就能够显示出生物活动状况，对水质污染情况进行识别和分析。

2 水质监测智能化环保系统的实现

2.1 移动监测站点的实现

移动监测站点的电源模块采用铅酸蓄电池供电，主控制器采用处理器MsP430，其消耗的能源比较低，是一种环保型的处理器。系统的通信模块采用GSM模块TC35，GPS模块选择GBIO型号。在检测过程中，控制中心向通信模块GSM发送指定位置经纬度的消息，处理器MsP430解码船载GSM接收到的消息，得出制定的位置经纬度，并将这个数值和GPS模块得到的经纬度数值进行比较，以此为依据对水质监测船的舵机旋转角度进行控制，就可以对水质监测船进行控制，使其在制定的位置采样，并将采样数据传输到控制中心，一般情况下，采样数据每隔10分钟传输一次，实现实时监控[2]。

2.2 固定监测站点的实现

固定监测站点的主控制器采用嵌入式产品STM32103VBT6芯片，STM32103VBT6芯片是一种价格低廉、执行代码效率高、功耗低的产品，将其应用到固定监测站点中可以实现高效执行。在固定监测站点的设计中，最重要的设计部位为传感器测量电路的设计，具体又分为溶氧量传感器测量电路、盐度传感器测量电路、氨氮传感器测量电路、硬度传感器测量电路、PH传感器测量电路和浑浊度传感器测量电路等，分别实现对水质溶氧量、盐度、氨氮、硬度、以及浑浊度等指标的测量。不同类型的测量电路设计的方法虽然不一致，但是原理上大体一致。以传感器测量电路为例，在实际的设计过程中，电路的前端为信号放大电路，主要由放大器AD620组成，设计一个电位器，对放大增益值进行调整，分压电力提供基准电压，可以通过加一定值将负信号提高到正电压。电路的后端为电压跟随器电路，主要由放大器OP07组成，隔离前后级的电路。其他类型的传感器电路的设计和传感器测量电路非常相似。系统的远程通信模块采用工业级的SIEMENSMC35i，系统存储模块采用sD卡卡座管脚和主控芯片STM32F103VBT6的SPII接口相连来实现，整个系统可以实现自动采样、检测、分析、存储和实时监控等功能[3]。

2.3 生物监测站点的实现

在生物监测站点的实现中，将开放式的饲养网箱放入到监测站点水环境中，在饲养网箱的内部饲养指示鱼，摄像头采用高清摄像头ICETEK—P300，将摄像头安装在网箱上，用来采集图像，提取相关的信息。采集之后，由微处理器对图像进行处理，微处理器采用型号TMS320DM357的DSP芯片，采用决策支持算法对图像处理提取的特征量进行分析和判断，如果遇到异常情况，则发送报警信息。对鱼体的检测和识别采用色差阈值分割方法，对鱼的活动情况采用帧间差分法。生物监测站点还可以实现对水质溶氧量参数的简单识别。

3 结语

水质监测智能化环保系统的结构主要包括生物监测站点、固定监测站点和移动监测站点，实现对各地的水环境监测，为水环境治理提供重要的依据。在水质监测智能化环保系统的构建中，一定要充分利用各种先进的技术和方法，不断提升系统的智能化和环保性，才能真正发挥其作用。

参考文献

[1]孙龙霞，於锋，陈新华.水产养殖水质监测与智能化管理系统的研发[J].中国农机化学报，2014，24（3）：115-118.

[2]冯勋.基于CDMA2000的水质远程智能化监测系统[D].西安邮电大学，西安邮电学院，2015.

[3]宋涛.地表水水质自动监测系统及其建设问题探讨[J].资源节约与环保，2013，21（10）：113-114.

作者简介

蒋超（1987-），男，江苏省宜兴人，专科，助理工程师，江苏金环环保设备有限公司，研究方向：软件技术。