[发明专利]基于物联网的在线湖泊水质监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及物联网技术、无线传感网络技术、GPS定位技术和GIS电子地图技术应用领域，尤其涉及一种基于物联网、ZigBee无线传感网络和GIS电子地图导航的在线湖泊水质监测系统。

背景技术

湖泊是地表水资源的重要载体，是维系生态系统健康的重要因子，具有调节河川泾流、发展灌溉、提供工业和饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运、改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在支撑经济社会发展和维持生态环境平衡中发挥了重要作用。

近20年来，随着社会经济的发展以及工业化、城市化进程的加快，人类的活动使湖泊正遭受着严重污染，水生态系统受到不同程度的皮坏，藻类大量繁殖，水体透明度下降，水生植物逐渐消亡，污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华，气温升高时还会散发出腥臭味。这同时也警示我们，目前亟需通过控源截污、建立污染物监测网络和加强监测能力等不同措施，以提升河湖管理水平，维护河湖健康生命，并保障水资源可持续利用。

现有的水环境监测方法主要分为四种：

(1)采用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式，这种方式无法对水质参数进行远程实时监测，而且不能很好地反映水环境的连续动态变化。

(2)采用由监控中心和若干监测子站组成的自动监测系统，能实现自动连续监测和数据的远程传输，但需预先铺设电缆和建立多个监测子站，易破坏监测区域的生态环境，并且监测范围有限，系统投资成本高。

(3)采用遥感技术进行监测，其监测精度还有待提高，并且测量时易受地形地貌的限制。

(4)采用水生物监测水质技术，它只能反映水质的变化，而无法找到导致水质变化的有害物质的来源。

现有的水质监测手段，都存在着一些不足：例如，对于大面积水域、复杂地形水域以及人们难以到达水域的水质参数，不仅无法满足实时在线监测的需求，而且无法对复杂水域水环境进行有效监测和管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的在线湖泊水质监测系统。本发明拟在克服现有监测技术不足的基础上，通过采用ZigBee（ZigBee译为“紫蜂”，是一种近距离无线通信技术）无线传感网络技术和GIS（Geographic Information System，地理信息系统）电子地图技术完成实时动态、大范围监测、简便易行地监测湖泊水质，同时使本发明具有完整的监测、分析和控制功能。

为实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于物联网的在线湖泊水质监测系统，包括多个节点监测装置、一数据视频基站以及一远程监测中心，所述节点监测装置设置在待监测的湖泊中，用于监测湖泊水质，并将监测所得的监测数据通过ZigBee网络传送至所述数据视频基站；所述数据视频基站亦设置在待监测的湖泊中，用于将接收到的监测数据、以及所述数据视频基站采集的水质信息和视频信息一起通过移动通讯网络传送至所述远程监测中心；所述远程监测中心包括GIS模块，所述远程监测中心在接收到监测数据及所有信息后，根据所述GIS模块所提供的水质地图信息，远程控制所述数据视频基站的航行，并对待监测湖泊的水质进行辅助治理。

进一步，所述节点监测装置包括数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块；所述数据采集模块包括水质传感器和GPS（Global Positioning System，全球定位系统）单元；所述水质传感器用于监测湖泊水质，并将采集的监测数据传送至数据处理模块；所述GPS单元用于获取所述节点监测装置的定位信息并传送至数据处理模块；所述数据处理模块包括一处理器、485总线接口和信号处理单元；所述处理器通过所述485总线接口或所述信号处理单元与所述水质传感器连接，所述处理器通过USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter，通用同步异步收发器）方式与所述GPS单元连接；所述数据传输模块包括ZigBee发送终端，所述数据传输模块通过USART方式与所述数据处理模块通信，用于将收集的所述监测数据通过ZigBee网络发射至所述数据视频基站。

进一步，所述ZigBee发送终端包括一个唯一的ID。

进一步，所述节点监测装置还包括浮体设备，所述浮体设备设置在湖泊中；所述数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、水质传感器和GPS单元均设置在所述浮体设备的内部，所述浮体设备用于使所述节点监测装置漂浮在待监测的湖泊中。