城市水环境监测信息多级分布式采集系统研究

陈浩然

摘    要：城市水环境监测工作影响因素较多，为确保水质环境监测样品质量，需要明确样品采集流程，如利用监测信息多级分布采集系统，对各类影响因素进行全面分析，从而针对性地制定解决措施，以此确保城市水环境监测质量。本文对城市水环境监测信息多级分布式采集系统进行研究，以此为保障城市水环境安全提供技术支持。

关键词：城市水环境;监测信息采集;分布式采集系统

1  前言

城市水质环境监测工作的开展与实施，主要就是确保水质环境的良好性，确保现代化社会的稳定发展，为人们提供良好的生活条件，因此加强水环境的保护刻不容缓。城市水质环境监测工作，不仅要对样品采用加大实施力度，还需要对其质量的严格控制，以此实时、准确、全面地反馈水环境现状及短期内的变化趋势。基于此，应对城市水环境监测信息多级分布式采集系统提高关注度，为实现可持续发展奠定基础。

2  城市水环境监测信息多级分布式采集系统构成

城市水环境监测信息多级分布式采集系统需要建立实用性强的规划流程，在此过程中可以利用调度机数据交互技术提高资源利用率，并用GPrP、数据适配等技术完成系统的信息化建设，从而提高系统的扩展性，使整体监测流程更加符合实际需求。城市水环境监测信息多级分布式采集系统中通常会设置多个终端服务器，服务器需要连接Internet网络，监测终端构件需要将GPrP网络的优势充分发挥，将传感器与监测中心服务器相连接。同时，在多级分布式的系统构成中STr750Poc微控制器也发挥这极大的作用，其不仅可以与GPrP网相连接，还可以通过GPrP数据传输单元将终端构件设置在各个监测点，随后获取各监测点水环境的温度，由监测终端检验当前水质的各项信息，再借助Inter-net与GprP网络将信息传输至终端服务器，实现高效的信息收集，并在此基础上对采集到的信息进行智能管控[1]。

3  城市水质环境监测信息多级分布式采集与保存

3.1  采样器材的合理选择

城市水质环境监测工作的开展与实施，重要的基础条件就是对系统监测器材的合理选择，针对监测样品与容器接触时间的把控，确保接触时间最短。采样系统所需用到的器材有很多，其中包括采水器、自动采样器等，而针对普通水环境的监测，主要采用直立采水器，可有效避免对水质表层造成破坏，确保采集器材的合理选择，才能避免对系统的监测结果产生影响[2]。

3.2  完善采样操作流程

为确保水质环境监测结果的科学性与合理性，还需要相关工作人员严格按照相关标准要求规范性操作，明确各项监测操作流程，针对不同采样区域进行定位分析，选择专业化的仪器设备对位置的明确，避免外界空气对水样造成污染与影响。当水质样品采集完成后，相关工作人员要把每个水质样品做好标签，避免对水样混合。

3.3  正确使用样品保存剂

水质环境监测工作在实施过程中，会受到各因素的影响，使监测样品发生相应的变化，影响水质监测结果。对此，还需引起相关工作人员的高度重视，样品采集完成后，需要在规定的时间内对样品监测，避免样品受到外界因素的影响而发生化学反应[3]。例如：监测样品中的重金属元素浓度比较高，可选择适量的酸性溶液添加到监测样品中，可使监测样品的PH值始终保持在1-2之间。如果监测样品中的微生物元素比较多，可选择抑制剂，降低样品中的微生物活性。

3.4  样品保存

对水质样品的保存，主要是根据监测样品的成分、元素等进行分类保存，在水质样品采集过程中去，需要相关工作人员对各类样品性质详细掌握，对合理水质样品的合理保存，把各样品相关信息明确标注在标签上，针对含有有机污染物的水质样品，需要在低温环境下对其的保存，避免阳光直射。针对金属类水质样品的保存，样品保存的时间不可超过14天。

4  城市水环境监测信息多级分布式采集系统设计

城市水环境监测信息多级分布式采集系统构成如上述，在实际应用中不仅需要针对水体的Ph值、有机物等信息进行监测，测还需要对水环境的液位、瞬时流量等进行监测，通过传输层完成监测信息的传递[4]。

4.1  监测模块设计

监测模块对于城市水环境监测信息多级分布式采集系统的设计十分重要，具体可以分为3层结构，具体如下：

（1）第1层为现场控制层，主要负责信息的储存与发送，且需要在开展监测工作时接收指令，完成监测工作。

（2）第2层为网络传输层，其需要与通信网络相连接，起到信息链接与共享的作用，主要负责管控系统信息的传输状态。

（3）第3层为监测管控层，依靠组态軟件STr750对控制层远程操控，从而增加通讯方案的方式，有效了解各区域监测设备的运行情况，并根据需求下发任务。

4.2  传感器模块

传感器模块需要将城市水环境数据转变为电压值，以此实现信息安全、稳定传输。同时，由于水体中的各项指标会随着温度而发生变化，因此为提高指标的准确度，会从以下几点入手。

（1）氧气传感器：水环境溶氧量指标尤为重要，在监测过程中可以选用AZ8403进行实时测量，该传感器的监测范围为0mG/L～19.99mG/L，有效提高监测精确度。如遇特殊环境导致传感器暂停，可通过PET启动参数更改模式，实现对城市水环境的实时测量。除此之外，可以结合数据库功能进行历史数据的读取，查看水环境的最大含氧量与平均含氧量。

（2）温度传感器：温度是水环境监测的重要指标数据，也是最主要的监测数据，系统可以选用 rP485 温湿度测试仪作为传感器，实施采集城市水环境温度信息。rP485温度传感器可以将温度信息转化为4mA～20mA电信号，将最终数据读取到显示器中，提高监测的效果。

（3）其他指标监测：除上述氧气传感器及温度传感器外，还需要对城市水环境的Ph 值、导电率等指标进行检测，通过总线信道IP 与构建信息多级分布式采集系统的硬件环境。

4.3  测量池模块

城市水环境监测中的测量电池模块可利用生物传感器的超声实现对水环境的持续监测，通常情况下需要设置在城市周边的水库、河道分支入口处等位置，以便对城市水环境进行实时跟踪控制。同时，测量电池模块的生物传感器对温度补偿功能要求较低，可以在应用中准确获取液位、瞬时流量。为了避免生物传感器表层被污染，可定期利用超声波振荡进行表层清洗，进而提高城市水环境检测过程中的准确性。

4.4  软件的设计与应用

将城市水环境监测信息多级分布式采集系统置于EmbEdEdWorkbEnch软件开发环境中，对TcP/IP连接、信息分析、指令发布等进行完善，将终端软件载入STr750微控制器的FLAPh上，连续获取环境监测信息并完成数据分析。在软件布设完成后可以启动GPrP数据传输单元，将水环境监测信息传递至服务器，并借助调度机完成信息传递，将最后得出的城市水环境数据传输至监测中心。

5  结束语

当前城市水环境监测尤为重要，其关系着城市居民的身心健康。因此，可利用多级分布式构建采集系统，实现对不同类别指标信息的多元化采集，进而有效提高系统对水质信息的识别能力。

参考文献：

[1] 马军，沈苏南，诸葛海锦.全国水环境监测现状及其分析[J].中国国情国力，2019（7）：58～61.

[2] 许一明.北京市水环境综合管理信息系统的特点及应用[J].中国防汛抗旱，2018（12）：118～122.

[3] 李娜.信息融合在水环境监测中的应用研究[J].环境与发展，2018（9）：155+157.

[4] 林舒，徐玮.水环境监测实验室信息管理系统的开发[J].化学分析计量，2018（4）：111～114.