[發(fā)明專利]一種水質(zhì)在線采樣監(jiān)測(cè)分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911394877.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN111006724B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫海洋;王恒豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京市儀器儀表工業(yè)供銷有限公司
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;G01S19/42;G08C17/02
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張磊

1.一種水質(zhì)在線采樣監(jiān)測(cè)分析方法，其特征是基于如下監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

監(jiān)測(cè)區(qū)域的所有水體；

用于收集各個(gè)水體的輪廓數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)以及各個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上采樣設(shè)備的定位數(shù)據(jù)的北斗衛(wèi)星；

用于收集在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)母黜?xiàng)數(shù)據(jù)的總控臺(tái)；

分布在不同位置的水體中的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；

用于接收多參數(shù)水質(zhì)傳感器的水質(zhì)數(shù)據(jù)，控制采樣設(shè)備進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)處理的節(jié)點(diǎn)MCU芯片；

用于記錄節(jié)點(diǎn)MCU芯片發(fā)送采樣要求的時(shí)間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)采樣時(shí)間的記錄的時(shí)間模塊；

用于傳輸在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸模塊；

用于對(duì)各在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水體進(jìn)行采樣的采樣設(shè)備；

用于對(duì)采樣設(shè)備采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析的多參數(shù)水質(zhì)傳感器；

用于對(duì)各在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位的定位芯片；

用于顯示水體分布圖、各個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的分布位置以及在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分析數(shù)據(jù)的顯示模塊；

用于存儲(chǔ)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；

用于接收節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸模塊傳輸?shù)脑诰€采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及發(fā)送控制處理器的控制要求的總控?zé)o線傳輸模塊；

所述北斗衛(wèi)星的輸出端與總控臺(tái)的輸入端連接，所述北斗衛(wèi)星的輸入端與水體的輸出端連接，且水體設(shè)置有N個(gè)，每個(gè)所述水體內(nèi)設(shè)置有在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，且在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置有N個(gè)，所述在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)MCU芯片，所述節(jié)點(diǎn)MCU芯片與時(shí)間模塊雙向連接，所述節(jié)點(diǎn)MCU芯片與節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸模塊雙向連接，所述節(jié)點(diǎn)MCU芯片的輸入端與多參數(shù)水質(zhì)傳感器的輸出端連接，所述節(jié)點(diǎn)MCU芯片的輸出端與采樣設(shè)備的輸入端連接，所述多參數(shù)水質(zhì)傳感器的輸入端與采樣設(shè)備的輸出端連接，所述采樣設(shè)備包括定位芯片，所述定位芯片的輸入端與北斗衛(wèi)星的輸出端連接，所述總控臺(tái)包括控制處理器，所述控制處理器的輸入端與北斗衛(wèi)星的輸出端連接，所述控制處理器的輸出端分別與顯示模塊和存儲(chǔ)模塊的輸出端連接，所述控制處理器與總控?zé)o線傳輸模塊雙向連接，所述總控?zé)o線傳輸模塊與節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸模塊雙向連接；所述多參數(shù)水質(zhì)傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)濾波器信號(hào)放大后連接節(jié)點(diǎn)MCU芯片；所述在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在湖泊中的分布均勻，以每個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為圓心畫圓，所有在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的畫圓范圍能夠覆蓋整個(gè)水體，所述在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在河流上游和下游的分界口設(shè)置，在河流中間選擇設(shè)置；所述的控制處理器接收同一水體上不同位置的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)對(duì)同一類數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將偏離值標(biāo)注，并在最后的顯示模塊上同時(shí)顯示；所述的偏離值包括高值和低值，高值和低值用不同的方式進(jìn)行標(biāo)注；

所述的水體符號(hào)設(shè)置為i，并對(duì)所有的水體從1開始標(biāo)號(hào)；所述的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)符號(hào)設(shè)置為j，并對(duì)所有的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)從1開始標(biāo)號(hào)；所述的水體和在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)表述為（i.j）；所述的顯示模塊中，底層顯示的是監(jiān)測(cè)位置的水體衛(wèi)星圖，在每個(gè)水體旁分別標(biāo)注有第1水體、第2水體直至第N水體，中層顯示的是在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置圖，在每個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分別標(biāo)注有第1在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、第2在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)直至第N在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，最上層顯示的是第1在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、第2在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)直至第N在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)檢測(cè)分析數(shù)據(jù)；所述的存儲(chǔ)模塊中，按時(shí)間模塊記錄的時(shí)間日志進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類存放，需要調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)先輸入時(shí)間數(shù)據(jù)，后控制處理器對(duì)存儲(chǔ)模塊中數(shù)據(jù)調(diào)用的具體方法是分別輸入i值和j值，最后系統(tǒng)直接輸出第i水體第j節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示模塊以衛(wèi)星圖疊加的方式顯示；底層的水體衛(wèi)星圖、中層的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置圖以及最上層在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)檢測(cè)分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)疊加于同一平面；

所述總控臺(tái)內(nèi)置于儀器儀表箱，所述儀器儀表箱包括儀表箱箱體，所述儀表箱箱體的一側(cè)安裝有密封蓋，所述密封蓋的內(nèi)側(cè)安裝有墊板，所述密封蓋的頂部安裝有防護(hù)蓋板，所述防護(hù)蓋板的頂部安裝有防護(hù)條，所述防護(hù)蓋板的頂端中部安裝有手提把手，所述儀表箱箱體的內(nèi)部?jī)蓚?cè)分別安裝有電源箱和儀表設(shè)備放置槽，所述電源箱上安裝有數(shù)據(jù)顯示屏、電源開關(guān)、電源插座和插孔，所述儀表設(shè)備放置槽上設(shè)置有條槽、方槽和圓形槽，所述儀表設(shè)備放置槽的內(nèi)部一側(cè)中部通過(guò)連接架安裝有固定架，所述固定架的內(nèi)側(cè)安裝有收卷軸，所述收卷軸上安裝有線纜；

所述儀表箱箱體的頂端端口和密封蓋的底端的邊框處均包覆有橡膠條，且儀表箱箱體和密封蓋上的橡膠條相互對(duì)接；所述儀表箱箱體的底部安裝有托座，所述托座的底部?jī)蓚?cè)安裝有支撐腳；所述托座的頂端安裝有氣囊凸板，所述氣囊凸板的頂部安裝有鑲嵌凸頭，且托座通過(guò)氣囊凸板和鑲嵌凸頭鑲嵌安裝在儀表箱箱體的底部；

所述墊板的背側(cè)安裝有緩沖彈簧，且緩沖彈簧的一端安裝有連接板，且連接板通過(guò)螺栓安裝在密封蓋的內(nèi)側(cè)；所述密封蓋的一端兩側(cè)設(shè)置有鉸接槽，所述儀表箱箱體的一端兩側(cè)安裝有鉸接耳，所述鉸接耳與鉸接槽鉸接連接；所述密封蓋的另一端邊側(cè)安裝有卡扣，所述儀表箱箱體的另一端邊側(cè)安裝有卡扣耳，所述卡扣與卡扣耳固定連接；所述固定架與連接架鉸接連接，且連接架通過(guò)螺栓安裝在儀表設(shè)備放置槽的內(nèi)側(cè)；

所述監(jiān)測(cè)分析方法包括如下步驟：

步驟1、將在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在湖泊中的分布均勻，以每個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為圓心畫圓，所有在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的畫圓范圍能夠覆蓋整個(gè)水體，所述在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在河流上游和下游的分界口設(shè)置，在河流中間選擇設(shè)置；

步驟2、北斗衛(wèi)星收集各個(gè)水體的輪廓數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)以及各個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上采樣設(shè)備的定位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在水體內(nèi)分布位置的顯示；將水體符號(hào)設(shè)置為i，并對(duì)所有的水體從1開始標(biāo)號(hào)；將在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)符號(hào)設(shè)置為j，并對(duì)所有的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)從1開始標(biāo)號(hào)；將水體和在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)表述為（i.j）；

步驟3、采樣設(shè)備對(duì)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置的水體采樣，多參數(shù)水質(zhì)傳感器對(duì)采樣設(shè)備采樣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢測(cè)分析；節(jié)點(diǎn)MCU芯片接收多參數(shù)水質(zhì)傳感器的水質(zhì)數(shù)據(jù)，控制采樣設(shè)備進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)處理；

步驟4、時(shí)間模塊記錄節(jié)點(diǎn)MCU芯片發(fā)送采樣要求的時(shí)間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)采樣時(shí)間的記錄；

步驟5、總控臺(tái)收集在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)母黜?xiàng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示模塊進(jìn)行顯示，通過(guò)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)MCU芯片使采樣設(shè)備和多參數(shù)水質(zhì)傳感器分別進(jìn)行采樣和監(jiān)測(cè)分析；存儲(chǔ)模塊中按時(shí)間模塊記錄的時(shí)間日志進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類存放，需要調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)先輸入時(shí)間數(shù)據(jù)，后控制處理器對(duì)存儲(chǔ)模塊中數(shù)據(jù)調(diào)用，輸入i值和j值，最后系統(tǒng)直接輸出第i水體第j節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示模塊以衛(wèi)星圖疊加的方式顯示；控制處理器接收同一水體上不同位置的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)對(duì)同一類數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將偏離值標(biāo)注，并在最后的顯示模塊上同時(shí)顯示，偏離值包括高值和低值，高值和低值用不同的方式進(jìn)行標(biāo)注以區(qū)分；

步驟6、節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸模塊實(shí)時(shí)傳輸在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，接收總控臺(tái)的控制要求；傳輸與接收全雙工運(yùn)行；

步驟7、利用顯示模塊顯示北斗衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)區(qū)域的水體分布圖、各個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的分布位置以及在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分析的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)數(shù)據(jù)的分類清晰顯示：在底層顯示監(jiān)測(cè)位置的水體衛(wèi)星圖，在每個(gè)水體旁分別標(biāo)注第1水體、第2水體直至第N水體，在中層顯示在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置圖，在每個(gè)在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分別標(biāo)注第1在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、第2在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)直至第N在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，在最上層顯示第1在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、第2在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)直至第N在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)檢測(cè)分析數(shù)據(jù)；將底層的水體衛(wèi)星圖、中層的在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置圖以及最上層在線采樣監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)檢測(cè)分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)疊加于同一平面。