一种基于北斗浮标的水质动态监测系统的制作方法

本实用新型涉及智能监测技术领域，尤其是涉及一种基于北斗浮标的水质动态监测系统。

背景技术：

近年来，湖水蓝藻的治理成为一件棘手的事情，每年夏季高温之时，许多湖泊都面临着蓝藻爆发的威胁。比如，2007年5月底，由于太湖蓝藻暴发等原因，导致城市水源地水质污染，严重影响了当地近百万群众的正常生活，引起社会广泛关注。

现有治理蓝藻爆发的技术措施主要分三类：(1)治理水体富营养化，逐步消除蓝藻生存的基础，以减慢蓝藻生长繁殖速度，逐步减少蓝藻爆发面积，包括控源截污、打捞蓝藻、清淤、调水和生态修复五类工程技术措施。(2)直接清除蓝藻，主要包括打捞清除蓝藻、调水带走蓝藻、清除底泥中的蓝藻，也包括部分的植物除藻和鱼类食藻等。(3)物联网建设在监藻治理中已经实现了实时智能感知，包括感知水文、感知蓝藻湖泛和感知蓝藻打捞处理。感知水文是指对湖水饮用水源地、调水沿线、主要入湖河流的水质、水量等水文指标实施实时监测。感知蓝藻湖泛是指实时感知蓝藻、湖泛的发生、规模和程度。感知蓝藻打捞处理是指进行打捞、处置和利用全过程的定位、跟踪和监控。

虽然经过处理后湖泊水生态健康状况有所好转，但多年来始终未形成一个全湖流域的水质全天候全天时动态监测网，将水质监测数据及时发布和收集，从而实现湖面监测的完整技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于北斗浮标的水质动态监测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于北斗浮标的水质动态监测系统，包括北斗浮标、监测中心站和监测移动终端，所述北斗浮标设有多个，分布设置于待监测区域，所述北斗浮标通过北斗卫星导航系统与监测中心站连接，所述监测移动终端与监测中心站连接；

所述北斗浮标包括浮标本体以及设置于浮标本体上的处理器、传感器组、存储器和供电模块，所述处理器分别连接传感器组、存储器和供电模块。

所述传感器组包括pH传感器、电导率传感器、温度传感器、水位传感器和重金属电化学传感器中的一种或多种。

所述处理器包括北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片。

所述供电模块包括电池盒、太阳能蓄电池、电池固定板、充电线、太阳能板和充电控制器，所述太阳能蓄电池通过电池固定板固定在所述电池盒内，所述太阳能板通过充电线与太阳能蓄电池连接，并固定于所述电池盒上方，所述电池盒固定于浮标本体上，所述充电控制器分别连接太阳能板和太阳能蓄电池，所述太阳能板至少设有一块。

所述浮标本体上的还设有无线通信模块，多个北斗浮标通过所述无线通信模块形成一自组织的多跳路由分布式网络。

所述无线通信模块为Zigbee模块或WiFi模块。

所述监测中心站包括监测指挥终端以及分别与所述监测指挥终端连接的水质情况发布终端、监测预警终端和水质数据库服务器，所述监测指挥终端通过北斗卫星导航系统与北斗浮标连接，所述监测移动终端与监测指挥终端连接。

多个所述北斗浮标分布设置于待监测区域的水下0.5米处、水底以上0.5米处以及每个斜温层1/2处。

所述北斗浮标上设有一锚接点，该锚接点通过锚链固定在待监测区域内。

与现有技术相比，本实用新型采用北斗短报文通信技术对北斗浮标的感知数据进行北斗卫星链路的数据传输，结合无线传感网的数据传输，高效可靠地实现对太湖水质的管理，并将水质检测技术进行分析，采取有效、及时的应对措施，有效的把控水质管理，具有以下优点：

(1)本实用新型设置有北斗浮标，并通过北斗卫星导航系统连接北斗浮标和监测中心站，能对待监测区域进行全面定位及监测(包括水质参数的监测和环境参数的监测)，同时监测中心站子也可以通过卫星遥感技术获得待监测区域的水文参数，实现更为全面、可靠的监测。

(2)本实用新型北斗浮标中设置有多种传感器，有利于实现对水质的全面监测。

(3)本实用新型北斗浮标中同时集成有北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片，同时实现传感器数据传输和全天侯全天时的定位。

(4)本实用新型北斗浮标还设置有无线通讯模块，可将无线传感网和北斗卫星定位通信有机地组合起来，实现全区域监测与管理，有助于灾情预测与应急。

(5)本实用新型通过对北斗浮标设置位置的限定，提高水质监测参数的可靠性。

(6)本实用新型设置有支持高性能预测计算、海量数据存储的监测中心站，为上层应用提供良好硬件支持。

(7)本实用新型还设置有监测移动端，提高相应处理的实时性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型北斗浮标的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种基于北斗浮标的水质动态监测系统，包括北斗浮标1、监测中心站3和监测移动终端4，北斗浮标1通过北斗卫星导航系统2与监测中心站3连接，监测移动终端4与监测中心站3连接。

北斗浮标1设有多个，分布设置于待监测区域，如设置于待监测区域的水下0.5米处、水底以上0.5米处以及每个斜温层1/2处等。如图2所示，北斗浮标1包括浮标本体以及设置于浮标本体上的处理器101、传感器组102、存储器103和供电模块，处理器101分别连接传感器组102、存储器103和供电模块。传感器组102包括pH传感器、电导率传感器、温度传感器、水位传感器和重金属电化学传感器等。处理器101包括北斗一代接收芯片和北斗二代接收芯片，北斗一代接收芯片主要将各种传感器采集的数据发送出去，北斗二代接收芯片是对监测浮标进行全天候全天时定位，实现太湖水质的长效监测与浮标的状态管理。供电模块包括电池盒、太阳能蓄电池105、电池固定板、充电线107、太阳能板104和充电控制器106，太阳能蓄电池105通过电池固定板固定在电池盒内，太阳能板104通过充电线107与太阳能蓄电池连接，并固定于电池盒上方，电池盒固定于浮标本体上，充电控制器106分别连接太阳能板104和太阳能蓄电池105，太阳能板104至少设有一块。北斗浮标1上设有一锚接点，该锚接点通过锚链固定在待监测区域内。

北斗一代接收芯片将各种传感器采集的数据发送出去采用短报文方式，短报文发送流程具体为：(1)北斗一代短报文发送方首先将包含接收方ID号和水质监测数据的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；(2)地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给监测中心站；(3)监测中心站接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。

本实用新型的另一实施例中，浮标本体上的还设有无线通信模块108，多个北斗浮标1通过无线通信模块108形成一自组织的多跳路由分布式网络。无线通信模块为Zigbee模块或WiFi模块。

北斗浮标1的数据监测过程以自动监测为主，如遇水质异常或自动监测仪器故障，辅助采取手工监测。比如，自动监测时，每周一上报上周一至周日的有效数据均值；手工监测时，每周1次，每周一上报上周监测结果。每月至少采样监测1次，采样时间根据具体情况选定。

监测中心站3包括监测指挥终端以及分别与监测指挥终端连接的水质情况发布终端、监测预警终端和水质数据库服务器，监测指挥终端通过北斗卫星导航系统与北斗浮标连接，监测移动终端4与监测指挥终端连接。

将上述监测系统应用于太湖监测，先将太湖湖面分为9个大区，均匀设置监测垂线，从而获得20个监测浮标点位。太湖拥有小湾里、南泉、锡东、金墅、镇湖、渔洋山、浦庄寺前和吴江等集中式饮用水水源地，分布于太湖的东半部水域。在此区域水源地加密布点密度。东太湖网围养殖规模较大，故单独布点测定各项指标。由于太湖的平均宽度34.11公里，形状不规则，故采取分区设置垂线的方式。虽然平均水深1.89米，但可能存在温度分层故应先测定不同水深处的水温、溶解氧等参数，确定分层情况后再决定监测垂线上采样点的位置和数目。一般除在水面下0.5米处和水底以上0.5米处设浮标采样点后，还要在每个斜温层1/2处设采样点。通过北斗浮标的设置，使太湖监测形成“卫星—浮标—用户”信息处理与预警体系。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。