基于物联网的水环境在线监测系统的研发

许佳 张明珊

【摘要】水环境在线监测系统是一个以3S技术集成的应用，水质监测终端设计是采用嵌入式系统，并利用GIS、GPS、RS、数据库等技术了联合物联网技术，达到信息融合、分析的目的。该系统的研究主要是为了给国家提供江河流域水环境安全管理的信息，为政府的相关决策提供技术依据，对我国江河流域社会、经济和环境的可持续发展有着很重要的意义，因此需要对基于物联网的水环境在线监测系统的研发进行分析。

【关键字】物联网 水环境 在线监测系统

我国是一个水资源分布十分广泛的国家，但由于人口基数过大，导致水资源一直处于总量紧缺、人均占有量小等情况。同时我国水资源还存在地域分布不均，水土资源匹配不平衡，城市缺水情况严重、水资源污染情况日趋严重等问题。基于这种情况，我国利用物联网、FPRS、Zighee等技术研发了水环境实时监测系统和预警平台，对我国主要江河湖泊等水环境进行监控管理，实现主要流域水质的监控、信息传递与处理以及平台及时显示和预警等功能，提高了我国江河流域水资源管理力度和水环境突发事件的应急处理能力。

一、基于物联网的水环境在线监测系统的整体构架和设计

我国水环境的检测技术起步在国际上相对较晚，和发达国家之间相比存在很大差距，目前水环境检测相关技术尚处于探索阶段。以物联网为基础建立水环境在线监测系统是一个有效的水环境网络检测途径。水环境在线监测系统和普通信息系统存在一定的差异，其设计、构建和实施均需以水环境资源的发展为中心。因此，实现系统正常运行，其系统组成、流程和功能需要以水环境监测流程为设计依据，水环境监测流程如下图1。

二、基于物联网的水环境在线监测系统构建

l、数据采集。基于物联网的水环境在线监测系统的数据采集需要完成自动采集环境污染信息、自动定位以及完成数据存储上传。数据采集终端的功能主要有安全保护、自动定位、自动计量、本地显示存储等功能。安全保护具有自动运行、通电保护、通电自行恢复运行、状态测试等功能，主要是用于系统的自我保护以及方便维修和故障处理；自动定位主要是能够将投放位置显示出来，并将其所在位置的地理信息传输到总监控区；自动计量主要是能够自行对重点污染水源的污水排放量进行计量，并对其进行连续等比采样，记录和监控污染设备的运行情况；本地显示存储主要是用于查看当前历史水质信息，能够存储本地数据，存储有效期为一个月。

2、数据传输和处理。数据传输需要传输设备、通讯网络。其传输网络是采用中国移动的GPRS网、中国电信CDMA网、3G等，现场采集使用485总线以及CAN总线会哦这无限传感器网络等。这里主要介绍了无限传感器网络的运用。无限传感器网络相较于传统的水环境监测系统相比具有省掉人工进行水样采集的工序；减少人工进行数据分析和处理的工序；提高被测参数的可靠性和及时性等优势。数据处理需要水质安全监测系统软件和数据处理智能分析软件，进行海量数据的分析和处理，计算出水质变化的情况，并给供用户提供相关数据。

3、监控预警平台构建。监控预警平台构建需要数据库、存储流域基础地理数据、流域地形数据、监测点宅问数据以及社会经济数据等。数据库主要是为了管理和储存海量观测数据，并能够直接显示、查询和输出各项基础数据、监测数据。同时，监控预警平台构建还需要对流域水质管理体系和业务模型、突发事件应急处理系统关键技术、水质监测和预警平台功能体系等进行研究。让监控平台能够实现异构数据的集成、功能反复利用、协同处理数据等功能，并为其提供优良的迅速构建和扩展环境。

三、结束语

基于物联网的水环境在线监测系统在实际应用中能够提高水环境监测的及时性和高效性。其系统设计是以一套在线分析仪为中心，利用现代先进的传感器、自动控制、自动测量、计算机应用等科技以及物联网所组成的一个综合性极强的在线水环境自动监测网络系统。基于物联网的水环境在线监测系统构建主要是由数据采集部分、数据传输和处理部分、监控预警平台构建三部分组成，其中运用了GIS技术、GPS技术、RS技术以及数据库技术等，很大程度提高我同水环境监测的效率和准确性。