基于物联网的游泳池水质远程智能监测系统设计

覃日娜

（柳州职业技术学院，广西柳州　545006）



基于物联网的游泳池水质远程智能监测系统设计

覃日娜

（柳州职业技术学院，广西柳州545006）

摘要：针对当前游泳池环境监测现状，为实现游泳池环境监测智能化，设计了一款基于物联网的水质环境监测系统.系统采用电子技术、传感器技术、无线通信技术和自动控制技术等，实现了游泳池水质动态在线检测、数据实时收集、处理和展示的功能.

关键词：物联网；游泳池；水质；智能监测

0　引言

随着人们的生活水平提高、城市人口增长迅速，越来越多的城市新建了大量游泳池，不仅出现在体育馆、学校等大型公共区域，还在住宅小区兴起.然而，无论是公共区域还是私人场所的游泳池，都需要高度重视泳池的日常管理，特别是水质卫生管理.根据我国建设部于2007年发布的《游泳池水质标准（CJ244-2007）》可知，泳池水质需要检测较多因子，有pH值、浑浊度、尿素、细菌数、余氯和温度等［1］.在实际生活中，游泳场所虽然具备水质处理设备：循环过滤、消毒和池底清污等，但是考虑到游泳池地域分散，也只是采取现场检测和臭氧检测的方式，给泳池业主和监管部门带来很大的工作强度，那么，很容易出现泳池业主不及时监测水质、卫生监管部门监管不到位的现象，水质问题就成为公共卫生重大事件爆发的极大隐患［2］.

物联网具有感知、传递和处理的特点，综合运用了传感网络系统与互联网技术［3］.由此，设计出一套实现快速、即时、全面、有效和安全的物联网水质监测系统是很具有现实意义的.本文将着重阐述基于物联网的游泳池水质远程智能监测系统设计.

1　系统总体方案设计

如图1所示，检测、控制、数据传输模、数据处理、执行改进和报警等模块构成了监控系统，其运用了电子技术、传感技术、自动控制技术和无线通信技术等.单片机接收到一组完整的水质检测数据后，将数据通过传输模块传送至数据处理模块，数据处理模块则立即接收、过滤、存储、比对和处理数据.若数据处理模块获知检测值不在参数限制范围之内后，便发出报警指令，同时将相应数据通过数据传输模块发送至控制模块，控制模块发出执行改进指令，而检测模块则获取停止、或延时等待指令，由此循环工作.

图1　系统方案设计框架

2　硬件设计

2.1系统硬件结构

经过对系统方案的论证，采用单片机AT89S51作为中央控制模块，检测模块配置pH值、温度等八种传感器，可采用SIM卡作为GRPS数据传输，也可以采用WIFI模式传输数据，PC机和服务器构成数据处理模块，报警模块由网络和手机短信端构成［4］，如图示2所示.

图2　系统硬件设计结构框图

图3　检测模块电路原理图

2.2检测模块

监测模块包括DS18B20温度传感器、浑浊度传感器、PH值传感器、尿素传感器、菌落传感器、总大肠菌群传感器、余氯传感器和臭氧传感器构成，如图3所示.

2.3单片机控制和数据传输模块

系统以AT89C51为核心构成了主控制电路；而数据传输模块可采用GPRS无线通讯方式，也可以采用WIFI模式，主要在控制模块和Internet数据监控模块间实现实时在线数据传输功能，大大节约了成本.如图4所示为单片机主控制电路图和GPRS传输方式电路图.

2.4电源模块

电源电路如图5所示.

3　软件设计

3.1软件总体设计

根据系统总体方案和硬件配置设计，采用C语言对系统软件进行设计.总体流程图如图6所示.

图4　单片机控制模块电路原理图

图5　电源电路

3.2数据处理模块设计

数据处理中心模块包括监控中心服务器、数据库服务器两个部分.监控中心服务器实现实时监控、数据管理分析、业务管理等功能；数据库服务器对数据进行存储和备份.实际上，数据库服务器、监控中心服务器可以安装在不同服务器中，也可以安装在一台服务器中.

对于软件系统设计，可采用具有强大的稳定性、安全性、兼容性、可扩展性的JAVA技术进行设计开发；以及使用先进的B/S结构，用户只需要使用浏览器就可以通过内部网络完成水质管理和监控功能.由此，既方便了监管部门，也便于泳池客户获取水质数据.

图6　软件总体流程设计

4　结语

该系统综合应用了传感器、电子、计算机和通信等多个技术学科，设计出一套基于物联网的游泳池水质多参数远程监控系统，主要通过单片机、GRPS无线通信技术和在线监测数据平台，为游泳池管理者或者卫生监管部门提供直观了解游泳池的水质变化情况，实现全天候的数据采集、比对、传输、分析、处理反馈、存储和实时查询，并提醒管理者及时、准确地实施水质提升措施，达到安全、可靠地规避疾病传播的效果，具有推广应用价值.

［参考文献］

［1］游泳池水质标准（CJ244-2007）［EB/OL］.http：//wenku. baidu.com/link？url=ImUifPNy0alSYxsMlhdwtsE5mTIf8eIL-wnljsBEsP8kFV75Ue2yj6LtZ5QUcf10_fKrhfAu5Dk0Hpc-Zn7WPAUloXUNftfoE2pgX2KC6_Ype.

［2］张晓雪，黄晓峰，高志军，赵国庆.2006年北京市西城区27家游泳池水质检测分析［J］.预防医学论坛，2007，13 （5）：421-423.

［3］何世钧，陈中华，张雨，周文君.基于物联网的海洋环境监测系统的研究［J］.传感器与微系统，2011，30（3）：13-15.

［4］颜波，石平.基于物联网的水产养殖智能化监控系统［J］.农业机械学，2014，45（1）：259-265.

（责任编辑：李洁坤）

中图分类号：TN929.5

文献标识码：A

文章编号：2096-2126（2016）03-0157-04

［收稿日期］2016-02-26

［基金项目］2014年广西高校科研“基于STM32的电脑鼠机器人教学平台开发”项目（YB2014500）；2015年广西高校科学技术研究项目“物联网中数据融合和安全问题关键技术研究”（KY2015YB399）。

［作者简介］覃日娜（1983—），女，广西柳江人，研究方向：电子科学技术。

On the Intelligent Monitoring System Design of Water Quality of Swimming Pool Based on the Internet of Things

QIN Rina
（Liuzhou Vocation&Technical College，Liuzhou，Guangxi，545006 China）

Abstract:In view of the current status of the swimming pool environment monitoring and in order to realize intelligent environment monitoring of the swimming pool，this paper designs a model of water environment monitoring system based on the internet of things.This system adopts electronic technology，sensor technology，wireless communication technology and automatic control technology，etc.，which has realized the dynamic on-line detection of water quality of swimming pool，data collection，processing and real-time display function.

Key words:the internet of things；swimming pool；water quality；intelligent monitoring