[發明專利]一種城市生活用水在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 201710172807.7
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106970192A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 王丹丹;張玉萍;趙羽晴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明城市生活用水在線監測系統及方法屬于測控和通信工程領域。

背景技術

隨著全球人口的不斷增長，伴隨著社會的發展和進步，人均用水量逐年增加，水污染問題日漸嚴重，各水源地都受到了不同程度的污染，因此，如何應對水污染問題，已逐漸被人們廣泛關注。

水是人類生命之源，它在人類生活中扮演著至關重要的作用，在一個城市中，如何將城市生活用水進行統一管理，實現對生活用水的實時自動在線監測，及時準確的了解它的變化情況，第一時間發現水質問題，從而提前預防水污染問題的發生，就顯得尤為重要。

發明內容

針對上述技術需求，本發明公開了一種城市生活用水在線監測系統及方法，本發明針對城市進行區域規劃和系統設計，對自來水廠和供水建筑樓水箱進行在線水質監測，實現城市生活用水的統一管理以及實時在線監測的目的。

本發明的目的是這樣實現的

一種城市生活用水在線監測系統，包括設置監測總站，劃分區域設置遠程監控中心，設置每個遠程監控中心區域內的監測點。

所述監測總站用于實時監控在線或離線的各遠程監控中心及其水質超標情況。

所述遠程監控中心實時顯示其區域內各監測點的水質參數、在線或離線狀態等。

所述監測點設置在自來水廠和供水建筑樓水箱出水管，將采集到的水質數據經中央處理器進行處理后，通過GPRS發送至各自區域的遠程監控中心。

上述城市生活用水在線監測系統，所述的監測點環境都設置在室內，根據具體情況電源采用太陽能供電或市電供電，從而保證能夠給系統提供穩定供電，同時各監測點之間相互獨立完成各自的工作，即使某監測點出現問題，也不會影響其它監測點正常工作，各監測點實時發送水質數據給其區域的遠程監控中心，同時各遠程監控中心之間也互不影響，相互獨立完成各自的工作。

所述監測點、遠程監控中心和監測總站采用以下兩種方案中的一種。

第一、選取城市正中央的位置作為監測總站，以監測總站為正方形的中心，構造一個任意邊長大小的正方形，以中心點為射線將該正方形均分成若干等份，并將其往延伸至城市四周構成若干條線段，選取任意兩條相鄰的線段，分別做它們的垂線，交點即為遠程監控中心，相鄰線段所圍成的區域面積則為該遠程監控中心所監測的范圍，在此范圍內設置各監測點。

第二、選取城市正中央的位置作為監測總站，以監測總站為圓心，因城市面積而異選取適宜的半徑R構建一個圓形，把圓周均分成若干份，依次選取相鄰兩點的中間位置作為各遠程監控中心，以相鄰兩點所圍成扇形往城市四周延伸所構成的區域面積為該遠程監控中心所監測的范圍，在此范圍內設置各監測點。

一種在上述城市生活用水在線監測系統上實現的城市生活用水在線監測方法，包括以下步驟。

步驟a、根據設計需求對該系統進行模塊劃分，包括水質監測模塊、控制模塊、遠程監控中心模塊、監測總站模塊和供電模塊。

步驟b、將水質監測模塊劃分為水樣采集單元、預處理單元和水質在線分析單元。

水樣采集單元主要任務是確保監測點能采樣到最具代表性的水樣。

水樣預處理單元主要是對采集水樣的預處理，即按照國家規范要求對水樣進行沉淀、過濾等，為分析儀表提供真實、可靠以及滿足分析處理要求的水樣。

水質在線分析單元是水站進行水質在線監測的重要單元，根據系統設計需求及分析，可以選擇多參數參測儀、氨氮及COD監測儀等。

在線監測儀表選擇時，要盡量選擇能夠確保系統穩定及維護量小等在線監測儀，它還要具備可傳輸多路信號、自動斷水樣報警及工作狀態自診斷等功能，保證系統的測量精度。

步驟c、將控制模塊劃分為數據采集單元、中央處理器和GPRS發送單元。

數據采集單元是采集各水質數據，為數據處理進行前期準備工作。

中心處理器是本系統的核心單元，主要是控制監測點水質數據采集，以及通過GPRS完成與遠程監測中心的通信。

處理器的選擇將直接影響到系統的測量精度，FPGA能夠以其高速、低成本、實時性強、高集成度、高可靠性和高靈活性等優點被廣泛應用于數據處理領域，其有很強的數據處理能力，同時兼有串、并行工作方式，它的時鐘延遲能夠達到納秒級別，而且在基于芯片的設計之中，可通過減少芯片數量，降低能源的消耗，提高系統的性能指標和可靠性。

采用FPGA作為水站水質監測系統的控制中心，選用的是 Altera公司的Cyclone II系列的EP2C5T144C8芯片，4608個邏輯單元(LE)，26個M4K RAM模塊，2個鎖相環以和多達142個的I/O口。