一、概述
水質(zhì)監(jiān)測是水資源管理與保護(hù)的重要基礎(chǔ)，是保護(hù)水環(huán)境的重要手段。在新的世紀(jì)中，面對洪水威脅、水資源緊缺、水污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，我國的水質(zhì)監(jiān)測工作面臨著嶄新的內(nèi)容。我國水資源分布不平衡，水質(zhì)型缺水問題嚴(yán)重，跨流域調(diào)水工程多，水資源的開發(fā)利用與保護(hù)都對水質(zhì)監(jiān)測提出了更高的要求，也使水質(zhì)監(jiān)測具有了更加特殊的意義：水權(quán)交易、國家間的水事磋商等也都離不開水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。水質(zhì)污染主要體現(xiàn)如下圖所示：
我國目前大部分地區(qū)的水環(huán)境監(jiān)測主要是以化學(xué)化為主。即人工定期（或不定期）的現(xiàn)場采樣、化驗、水質(zhì)分析。這樣工作量大且具有隨機(jī)性，不能準(zhǔn)確反映整個水量水質(zhì)的變化過程，因而不能得到污水處理的可靠依據(jù)。目前市場上的水質(zhì)監(jiān)測以有線部署為主，通過有線部署帶來很多不便性，比如不法分子破壞，特殊環(huán)境無法布線等。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過通用設(shè)備采集數(shù)據(jù)，例如使用通用儀器FLUKE8845A進(jìn)行單通道模擬量電壓的測試，因此需要編寫額外的控制軟件，不但價格高，而且系統(tǒng)可靠性低。
上海聚美物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司經(jīng)過充分調(diào)研、考察的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了JOYMAKE基于WiFi應(yīng)用的水質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種多通道（可達(dá)16通道）數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采用現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)控制A/D芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，大大提高了采樣精度和系統(tǒng)可靠性，大幅降低了成本。該系統(tǒng)可以對諸如排污口污水的PH值、DO、溫度、電導(dǎo)和排污流量進(jìn)行實時監(jiān)控，通過WiFi無線網(wǎng)絡(luò)將所采集的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心和環(huán)境管理部門，工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，隨時對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，得到即時數(shù)據(jù)報告。
二、系統(tǒng)組成、工作原理
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：
系統(tǒng)主要是由各種水質(zhì)測試儀及電極，基于WiFi的數(shù)據(jù)采集標(biāo)簽，標(biāo)簽系統(tǒng)，WLAN無線網(wǎng)絡(luò)組成。測試儀通過放在水中的電極實時得到水質(zhì)數(shù)據(jù)，WiFi標(biāo)簽通過無線采集測試儀的數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)回傳數(shù)據(jù)到系統(tǒng)中，測試人員就可以調(diào)用系統(tǒng)里的實時數(shù)據(jù)對水質(zhì)進(jìn)行分析。采集的數(shù)據(jù)是由標(biāo)簽系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行處理與存儲。
三、設(shè)備介紹
3．1 電路測試儀
一般情況下水質(zhì)參數(shù)如下表：
上海聚美根據(jù)水質(zhì)參數(shù)自行研發(fā)出PH值數(shù)據(jù)采集儀、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)采集儀、水溫數(shù)據(jù)采集儀等設(shè)備。數(shù)據(jù)采集儀通過有線連接放在水中的電極，以采集水質(zhì)的各種參數(shù)，再通過無線的方式把數(shù)據(jù)發(fā)給WiFi標(biāo)簽。
3．2 基于WiFi的傳感與定位系統(tǒng)
3．2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由標(biāo)簽、定位引擎、接入點(diǎn)AP、EASY VIEW組成。
3．2．2 標(biāo)簽
JOYMAKE 標(biāo)簽可通過任何標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，在各種環(huán)境中運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋下將這些標(biāo)簽與JOYMAKE EasyView 企業(yè)軟件結(jié)合使用，即可為客戶提供完整的 JOYMAKE可視性解決方案。
3．2．3 定位引擎
定位引擎工作于系統(tǒng)后臺，對來自于觸發(fā)器的大量定位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解算，得到用戶關(guān)心的定位結(jié)果。定位引擎基于Wi-Fi的分布式定位算法，借助于標(biāo)簽和觸發(fā)器的硬件設(shè)計，建立了高精度的誤差模型，通過實時補(bǔ)償技術(shù)將傳統(tǒng)的無線定位精度大幅提高。數(shù)據(jù)庫工作于后臺，容納了標(biāo)簽和觸發(fā)器等硬件信息以及其他需要管理的海量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫軟件采用穩(wěn)定可靠的Microsoft SQL Server，保證用戶的數(shù)據(jù)安全。
3．2．4 EASY VIEW
EASY VIEW提供了簡單的人機(jī)界面，可追蹤人員、資產(chǎn)。基于WEB開發(fā)，可提供一系列報告、管理、預(yù)警功能，還可以將所獲得的信息傳送給第三方應(yīng)用軟件。
顯示終端通過虛擬地圖技術(shù)將解算得到的定位結(jié)果顯示在終端計算機(jī)上，同時將標(biāo)簽佩戴者發(fā)出的報警和觸發(fā)器發(fā)出的故障信號等信息一并向監(jiān)控人員做出提示，方便及時進(jìn)行處理。由于顯示終端直接面向用戶，因此采用了面向?qū)ο蟮母呒壵Z言進(jìn)行開發(fā)，界面友好，兼容Windows用戶的使用習(xí)慣，無需進(jìn)行長時間培訓(xùn)即能上手使用。軟件中內(nèi)置了大量的幫助信息和使用向?qū)В奖阌脩艨焖僬莆铡?/p>
用戶接口是為了方便用戶使用而設(shè)計的系統(tǒng)對外接口。為系統(tǒng)中常用的定位算法、數(shù)據(jù)庫查詢管理、結(jié)果顯示等部分功能函數(shù)設(shè)計了軟件接口，以API函數(shù)和ActiveX控件的形式供用戶進(jìn)行二次開發(fā)，嵌入到用戶的其他應(yīng)用軟件中，方便用戶的各種特殊需求。此外，定位系統(tǒng)在進(jìn)化過程中會不斷的進(jìn)行改良和優(yōu)化，以系統(tǒng)更新補(bǔ)丁包的形式通過用戶接口進(jìn)行升級，不斷的向用戶提供更好的服務(wù)。
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