一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统。包括硬件检测系统、NFC电子巡检系统和远程视频实时监控系统；其中，硬件检测系统包括处理与控制单元，处理与控制单元分别连接GPS模块、网络通讯模块、GPRS/4G模块、WIFI模块、蓝牙模块、RS232/485模块、水质感知与变送单元、超声波清洗原件；所述水质感知与变送单元包括水温探头、PH探头、溶解氧探头、电导率探头、浊度探头、流速探头；电源适配单元给整个系统供电。本发明专利技术的有益效果是用户在Web上可以实时监测河道水质的信息，以及实时传回的视频图像，直接观察河道的实景图像，直观反映河道情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统
本专利技术属于计算机
，涉及一种基于oneNET移动物联网云平台的的河道水污监测与治理系统。
技术介绍
河道水污监测与治理系统运用物联网的物物相连，通过部署在河道上的数据采集传感设备采集水环境质量信息，然后收集数据至云服务器进行存储和分析。系统主要由感知层、网络层和应用层三大部分组成。感知层：在村镇的河道进出口、固定排污点、重点监控断面以及部分河道弯度大，水流不畅等区域部署水质自动监测设备，完成水温、pH、浊度、溶解氧、电导率等参数指标的自动采集，为河道流域的水质状况提供基础数据；网络层：负责将采集到的信息迅速可靠地传输到应用层。考虑到数据实时性、传输安全性的要求，水质在线监测数据传输方式采用树莓派三代b+WiFi或者有线网络传输方式，具备投资小、安装灵活、维护方便的优点；应用层：在线监测平台负责系统的用户应用，将监测到的数据进行存储、处理、统计、分析、汇总及图形显示，为用户提供统一的平台应用入口。LED监控屏主要以表格的形式显示水环境的实时信息，用于户外的信息发布和展示。Web页面用于向管理人员和公众发布监测信息，实现水质信息的查询和共享。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统。本专利技术所采用的技术方案是包括硬件检测系统、NFC电子巡检系统和远程视频实时监控系统；其中，硬件检测系统包括处理与控制单元，处理与控制单元分别连接GPS模块、网络通讯模块、GPRS/4G模块、WIFI模块、蓝牙模块、RS232/485模块、水质感知与变送单元、超声波清洗原件；所述水质感知与变送单元包括水温探头、PH探头、溶解氧探头、电导率探头、浊度探头、流速探头；电源适配单元给整个系统供电。进一步，NFC电子巡检系统通过手机内置的NFC芯片进行连接，通过巡检，实时查看水污监测设备的工作状态，能够将各类设备状态更新记录到后台数据库。进一步，远程视频实时监控系统能够让管理员实时查看各个水污监测点的水质情况。进一步，系统软件架构包括手机APP和网页端，其中手机APP包括远程控制监测界面、登录界面和注册界面，网页端包括远程控制监测界面、登录界面和注册界面，手机APP、网页端、远程控制检测界面通过腾讯云处理器进行后台处理。本专利技术的有益效果是用户在Web上可以实时监测河道水质的信息，以及实时传回的视频图像，直接观察河道的实景图像，直观反映河道情况。附图说明图1是本专利技术系统硬件结构示意图；图2是本专利技术系统软件架构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。1.本专利技术系统如图1所示，包括硬件检测系统、NFC电子巡检系统和远程视频实时监控系统；其中，硬件检测系统包括处理与控制单元1，处理与控制单元1分别连接GPS模块2、网络通讯模块3、GPRS/4G模块4、WIFI模块5、蓝牙模块6、RS232/485模块7、水质感知与变送单元8、超声波清洗原件9；所述水质感知与变送单元8包括水温探头801、PH探头802、溶解氧探头803、电导率探头804、浊度探头805、流速探头806；电源适配单元10给整个系统供电。2.2系统硬件架构2.2.1水质自动监测设备针对河道排污规模小、突发性高的特点，结合水污染的流动性、扩散性，为满足流域较大范围的实时监测要求，水质自动监测设备应具备低功耗、可靠稳定、储容量大、运算速度快的特点。水质自动监测设备以嵌入式树莓派三代B+开发板为核心，利用其高效的内核性能和丰富的外部接口构造一个嵌入式平台，集成水质参数感知、网络通讯、电源适配等多个单元模块。主要采集各传感器经变送单元输出的电压、电流信号，经模数转换得出对应数字信号，按照各传感器的感知特性进行转换，得出各感知参数的测量值，完成数据的处理压缩、指令解析以及各单元模块的工作调度控制等。水质参数感知与变送单元由各类水质传感器和超声波清洗元件组成。水质传感器包括水温探头、PH值探头、溶解氧探头、电导率探头等，负责各种水环境参数信息的采集；超声波清洗元件用于清洁传感器探头，避免因水体杂质、水生藻类或微生物对探头的覆盖或污染造成参数测量不准；信号变送模块将各类型传感器的测量值转化为电信号。网络通讯单元兼容WiFi和有线网络等多种传输方式。2.2.2NFC电子巡检系统对于设备巡检，国内外目前仍然停留在人力采集、整理数据的阶段，国内很多企业依旧使用人工巡检、纸质记录信息汇总的方式维护设备，既增大了人员的巡检压力容易促使巡检人员消极怠工，也很难确保巡检结果的正确性，最终造成设备的意外故障、引发事故。而国内外如今市场上存在的各种电子巡检设备，无一不是利用电子巡检仪记录巡检信息，再整合到计算机当中，虽然解决了纸质巡检记录的复杂性，但是最终记录的整合仍然需要人工，大量数据的冗杂无疑增添了巡检的难度。本专利技术引入NFC电子标签，设计NFC电子巡检系统，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。通过手机内置的NFC芯片连接，通过巡检，可以实时查看水污监测设备的工作状态，能够将各类设备状态更新记录到后台数据库，智能化的管理不但实现了数据共享，还降低了人工成本。2.2.3远程视频实时监控本专利技术设计了远程视频图像实时监控系统，方便管理员实时查看各个水污监测点的水质情况，通过远程视频图像的传输，避免了人工到各个监测点实地查看，节省了人力、物力、财力。2.3系统软件的设计针对硬件设备所需的实时性接受监测数据与发送相关操作命令，利用html5、JavaEE设计与硬件设施相结合的网站。网页前端以html5为主，利用CSS与JS等框架实现技术介绍、产品展示、实时操作模块等几个部分，后台以JavaEE开发技术为主，基于微信平台的开发，使用PHP语言程序、MySQL数据库、计算机网络通讯及XML。微信平台方便用户注册和操作，能够使用户可以实时获取硬件设备发送的检测信息，并且能够实现用户对硬件设备的操作。APP功能与网站功能相同，供用户选择使用。网站及APP功能架构参考如图2。本专利技术系统分为感知数据采集层、网络数据传输层和服务应用层3部分，主要由河道水污在线监测平台、NFC电子标签、云服务器、Web与APP终端等组成，实现如下功能：1、河道各类水质(pH、温度、溶氧、浊度等)现场采集，将采集结果远程传输至云服务器，并实时在Web和APP端显示。2、采用数据融合算法，对各类水质监测数据进行统计分析，将分析结果推送至管理部门进行及时治理。3、在监测设备添加NFC电子标签，供水污治理人员记录设备巡检信息、运行状态信息。利用物联网所集成的各种感知技术、现代通讯技术、人工智能和自动控制技术，能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及变化状况。系统利用树莓派作为信息处理中心，拥有多个传感器模块，利用水温探头、PH探头、溶解氧探头、浊度探头等可以实现对水质的综合检测考察，全方面分析水质的污染原因以为水质的治理提供初步的解决方向。利用视频图像模块，可以使用微型探测头，实时观察一方河道水质的大概情况。系统具有远程的信息传递分析能力，可以集成多个检测河道的全部探测信息并分类汇总供检测人员分析，同时提供了NFC自动巡检系统，利用“标签”功能，实现远程存储巡检信息，减低巡检人员的压力，增加巡检准确度。系统还可远程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统，其特征在于：包括硬件检测系统、NFC电子巡检系统和远程视频实时监控系统；其中，硬件检测系统包括处理与控制单元，处理与控制单元分别连接GPS模块、网络通讯模块、GPRS/4G模块、WIFI模块、蓝牙模块、RS232/485模块、水质感知与变送单元、超声波清洗原件；所述水质感知与变送单元包括水温探头、PH探头、溶解氧探头、电导率探头、浊度探头、流速探头；电源适配单元给整个系统供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统，其特征在于：包括硬件检测系统、NFC电子巡检系统和远程视频实时监控系统；其中，硬件检测系统包括处理与控制单元，处理与控制单元分别连接GPS模块、网络通讯模块、GPRS/4G模块、WIFI模块、蓝牙模块、RS232/485模块、水质感知与变送单元、超声波清洗原件；所述水质感知与变送单元包括水温探头、PH探头、溶解氧探头、电导率探头、浊度探头、流速探头；电源适配单元给整个系统供电。2.按照权利要求1所述一种基于物联网云平台的河道水污监测与治理系统，其特征在于：所述NFC电子巡检系统通过手机内置...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑艳芳，李雪宝，吴珂雨，刘启明，于洋，叶鹏，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32