[發明專利]一種區域水環境重金屬監測系統及運行方法

有效

• 申請號: 201310537367.2
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103578256A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 黃廷磊;林科;覃志松;劉杰;張姿;張紀元;甘國寧;梁海;盧艷梅
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01N33/18;G06F17/30;G01N27/26
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體為一種區域水環境重金屬監測系統及運行方法。

背景技術

水環境監測是水資源管理與保護的重要手段。

隨著社會和工業的發展,大量生活污水和工業廢水排入江河湖泊中,我國大部分地區的江河湖海都已經存在不同程度的重金屬污染。重金屬元素污染已經成為威脅人類生存環境的重大問題。而傳統的水環境監測工作主要以人工采樣、實驗室儀器分析為主，存在著監測頻次低、監測范圍小、采樣誤差大、實時性差。缺乏對大范圍內的水環境重金屬數據進行實時采集、并進行動態、靜態分析的技術手段，極易錯失在污染初期進行及時防治的最佳時期。為了保護環境、提高人們的生存質量，極需一種能實時監測區域水環境重金屬濃度的系統。

發明內容

本發明的目的是設計一種區域水環境重金屬監測系統，在待檢測的區域各水域內安裝監測終端，監測終端包括電源模塊、可檢測重金屬的檢測模塊和主控模塊，多個監測終端與監測管理系統經通用無線分組業務網絡（簡寫為GPRS，英文為General?Packet?Radio?Service）連接，定時將檢測的重金屬含量數據發送到監測管理系統。

本發明的另一目的是設計上述區域水環境重金屬監測系統的運行方法，監測終端定時經通用無線分組業務網絡將檢測的重金屬含量數據發送到監測管理系統，監測管理系統對數據進行分析，與歷史數據進行比對，可將分析結果以圖像或圖表形式顯示。當發現某種重金屬濃度數據明顯升高，發出告警信息。

本發明設計的一種區域水環境重金屬監測系統，包括監測管理系統和安裝在待監測區域各水域內的1～1024監測終端，各監測終端與監測管理系統經通用無線分組業務網絡連接，各監測終端有其GPS定位信息和唯一的編碼存儲于監測管理系統；所述監測管理系統為計算機系統，包括中心處理器及其所連接的數據收發模塊、數據分析處理模塊和數據庫管理模塊，數據收發模塊連接數據庫。所述數據庫存儲各監測終端的GPS（全球定位系統的簡稱，英文為Global?Positioning?System）信息、GIS（地理信息系統的簡稱，英文為Geographic?Information?System）信息以及各監測終端檢測其所處位置的相關重金屬濃度的歷史數據和當前數據，中心處理器還連接顯示器和/或用戶終端。

每臺監測終端包括檢測模塊、主控模塊和電源模塊，電源模塊為監測終端各部件提供電源，主控模塊包括嵌入式處理器及其連接的時鐘子模塊和GPRS子模塊，檢測模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學傳感器陣列，溫度傳感器的電信號輸出端接入主控模塊嵌入式處理器，重金屬電化學傳感器陣列的電信號輸出端接入信號調理電路，該信號經信號調理電路濾波和調理后、接入主控模塊嵌入式處理器。

所述監測終端的電源模塊包括太陽能電池板、充電電池及充放電管理電路，太陽能電池板和充電電池均與充放電管理電路連接，充放電管理電路的輸出為電源模塊的輸出。太陽能電池板在陽光下得到電量，一部分經充放電管理電路直接提供終端使用，其余經充放電管理電路儲存于充電電池，當陽光不足，太陽能電池板得到的電量不能滿足終端使用時，充放電管理電路調取充電電池電量提供給終端使用。

所述監測終端的重金屬電化學傳感器陣列為包括鉛、鎘、汞、銅離子電極的重金屬電化學傳感器陣列。

所述監測終端在待監測區域各江、河、湖、水庫等自然水體內均布，且在支流匯流處、工廠排水口、生活污水排水口加裝。

所述用戶終端為臺式計算機、筆記本電腦和移動智能手機中的任一種或多種。

所述監測管理系統連接服務器，數據庫設置在服務器內，監測管理系統的數據庫管理模塊連接服務器的數據庫，服務器的數據庫存儲各監測終端的GPS信息、GIS信息以及各監測終端檢測其所處位置的相關重金屬濃度的歷史數據和當前數據。

所述數據庫中還存儲有標準號為GB38382002的中國國家標準《地表水環境質量標準》中相關重金屬允許的濃度標準值和相關重金屬濃度增量的報警值。每種重金屬濃度由0至國家標準允許的濃度值，均分為五級濃度，0至一級濃度為Ⅰ類水質，一級至二級濃度為Ⅱ類水質，如此類推，四級至五級濃度（即國家標準允許的濃度值）為Ⅴ類水質，超過國家標準允許的濃度值為Ⅵ類水質，即污染水質。

所述監測管理系統的中心處理器還接有報警模塊，其內包括聲光報警電路。

本發明區域水環境重金屬監測系統的運行方法如下：