[发明专利]地下水在线水质监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水质监测系统，具体说就是地下水在线水质监测系统。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，工业化和城镇化的快速推进，致使水生态系统受到严重程度的破坏，如藻类大量繁殖，水生物逐渐减少、水体透明度下降，以及刺鼻的异味等。现在的水质监控方法大部分都是人工开着船去采集样本，然后用仪器去检测，获得数据，然后通过传统的评价方法如综合指数法、模糊数学综合评价法等，他们有赖于预先给定的参数或权值，评价结果受人为影响严重，这样不仅浪费人力，且不能实时的采集数据，采集的数量点也相对有限，由于受天气的影响，有的时候不适合人工去采集数据，并且不能标定采集点的具体位置。目前在线水质监测的仪器设备和检测方法也有，如人工采样实验室检测、自动监测系统、水质分析仪和水生物监测等，近年来以流行将BP人工神经网络法应用于水质评价中，但由于实际布点有限，构建模型时用来训练神经网络的样本偏少从而降低了泛化能力和水质评价精度。以上方式造成系统要么精确度不高、构造复杂、耗费人力物力，要么投资高、网络传输异常、不能实时的跟踪水质的变化、不能及时的确定污染源和污染物，目前采用的无线传感节点模块由于无线节点长期放置与野外，而且布点比较多，这样跟换电池相对比较繁琐。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种地下水在线水质监测系统，通过无线传感网络进行实时采集数据，通过监控终端模块得出水质等级，并对污染物超标进行报警。

一种地下水在线水质监测系统，包括水质采集模块、无线传感节点模块、传输网络模块、服务器模块、监控终端模块。无线传感节点对水质采集模块采集的水质进行数据测量，测量的数据通过传输网络模块把数据传输到服务器模块，控制终端模块从服务器提取数据，进行数据分析评价。

所述水质采集模块包括水质样本采集模块、水质样本传输模块和水质存储单元，水质样本采集模块包括设备操作维护单元和水质采集单元；水质样本采集模块采集的样本通过水质样本传输模块传送到水质存储单元；水质存储单元用来存储水质样本传输模块输送的水质样本。水质样本采集模块可以采用吸泵或潜水泵方式采样，水质样本传输模块包括水样预处理装置、自动清洗装置及样本传输装置。

所述无线传感网络节点由电源、微处理器控制模块、数据采集模块、无线传输模块组成，数据采集模块负责进行水质参数的采集，针对所需测量的不同参数而采用不同类型的传感器采集数据，微处理器控制模块的输入端为数据采集模块，输出端为无线传输模块，电源为各个模块供电。

所述传输网络模块由无线网络、串口、以太网交换机、光纤网络构成，无线网络传输的数据通过串口和以太网交换机连接，以太网交换机和光纤网络连接。串口转以太网交换机负责连接光纤网和无线传感网络，通过光纤网，将无线传感节点分析的数据传输到服务器。

所述的监控终端模块包括信息显示模块，远程控制模块，水质评价模块、报警模块。

所述报警模块包括趋势报警模块、系统异常报警模块和电源监控模块。

所述的水质评价模块为基于粗糙集与小波核支持向量机水质评价系统。

所述的基于粗糙集与小波核支持向量机水质评价系统包括数据归一处理单元、粗糙集与小波核的混合分类器、二叉树多类分类器，数据归一处理单元处理的数据输入到分类器中。

所属的水质评价方法，包括以下步骤： 1)从训练样本集中确定条件属性，并确定每一条件属性的隶属函数和语言变量值构造决策表；2）采用自组织映射神经网络对决策表进行数据离散归一化；3)基于粗糙集的约简算法的基础上采用二维约简数据预处理算法，进行纵向属性约简和横向冲突约简，从而去除冗余属性和噪音数据；4)利用小波支持向量机对约简后的样本集合寻找最优分类超平面，通过样本训练建立小波支持向量机分类器；5)构建决策树多类小波支持向量集分类模型上对数据进行评价，通过对训练样本集中样本重复以上步骤，调整小波的参数和支持向量机惩罚因子C直到整个训练样本集的误差达到要求为止。

本发明的有益效果是：1、该系统安装完成后，自动采集数据，节约人力。2、该系统有多种报警方式，随时通过水质数据查看水质情况。3、采用基于粗糙集与小波核支持向量机进行水质评价，提高了水质评价精度。

附图说明

图1本发明的系统结构框图。

图2无线传感网络节点系统结构框图。

图3 基于粗糙集和小波支持向量机的混合分类器。

图4 基于混合分类器的二叉树多类SVM分类器