The invention discloses a multi-point water quality monitoring and analysis system based on clustering algorithm and a monitoring and analysis method. The system includes upper computer part, GPRS wireless communication module, lower computer part and power module. The upper computer part and lower computer part are connected by GPRS wireless communication module, and the power module provides power for lower computer part and GPRS wireless communication module. Methods The data acquisition of multi-point water quality monitoring was accomplished by the sub-acquisition part of the data acquisition part controlled by the master microcontroller; the data collected by the lower part was uploaded to the upper part through the GPRS wireless communication module; the upper part designed the GUI interface through Labview, and the sample data was processed by calling Python through the internal interface function. The method collects accurate data of water quality in multiple field environments, and provides online clustering algorithm processing of sample data, which is helpful for better analysis of water quality.
【技术实现步骤摘要】
一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统及监测分析方法
本专利技术属于水质监测领域，尤其是一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统及监测分析方法。
技术介绍
随着工业的发展，水质污染越来越严重，化学需氧量(COD)、含氮量、水质PH值、溶液浊度等指标能反映水质污染的程度，是衡量环境质量的重要标准，目前，测量以上参数更多的使用化学方法，包括重铬酸钾标准法、库仑滴定法等，针对于不同的水质参数需要用不同的测定方法，且无法将多种参数的采集和测量集成到一种仪器上，且这些传统方法都存在试剂用量大，二次污染严重、测试时间长、操作步骤繁杂的缺点，已不适应现代化的市场需求，双通道分光光度法是一种准确快速测量多种水质参数的有效方法，仪器可通过调整紫外光源的波段长度，分别测量不同的水质参数，且两个通道可以测量同一参数的不同范围值，使结果更加精确。一般的野外水质监测仪器只能固定在一个水质采样点进行采样，多处的水质采样结果无法做到统一采集与实时处理，且监测仪器与上位机的远程通讯直接采用GPRS模块完成，由于野外环境下的信号强度很弱，所以通讯很难做到实时性、准确性，极端条件下，无法保障仪器通讯可...
【技术保护点】
1.一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：包括上位机部分、GPRS无线通讯模块、下位机部分和电源模块，上位机部分和下位机部分通过GPRS无线通讯模块连接，其中：下位机用于控制采集不同浓度范围的待测试剂参数；GPRS无线通讯模块用于将下位机输出的数据上传至上位机部分；上位机部分将接收到的数据进行分析处理，并进行显示；电源模块为下位机部分和GPRS无线通讯模块提供电能。
【技术特征摘要】
1.一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：包括上位机部分、GPRS无线通讯模块、下位机部分和电源模块，上位机部分和下位机部分通过GPRS无线通讯模块连接，其中：下位机用于控制采集不同浓度范围的待测试剂参数；GPRS无线通讯模块用于将下位机输出的数据上传至上位机部分；上位机部分将接收到的数据进行分析处理，并进行显示；电源模块为下位机部分和GPRS无线通讯模块提供电能。2.根据权利要求1所述的一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：下位机部分包括主控单片机、数据采集部分以及SD卡数据存储部分，其中，主控单片机包括控制单元、晶振、外部RTC和Zigbee主模块，数据采集部分包括多个子采集部分，每个子采集部分均包括EEPROM模块、子监测板模块、Zigbee子模块和双通道分光光度器，双通道分光光度器采集相应浓度范围的待测试剂参数传输给子监测板模块，同时EEPROM模块与子监测板模块双向连接，子监测板模块输出与Zigbee子模块的输入连接，Zigbee子模块的输出通过Zigbee主模块与控制单元连接，控制单元对接收到的数据进行处理后存储至SD卡数据动态存取部分，并通过GPRS无线通信模块传输给上位机部分；同时晶振和外部RTC为控制单元提供频率和时钟信号。3.根据权利要求2所述的一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：双通道分光光度器包括紫外光源1、紫外光源2、硅光电池1、硅光电池2、试管固定装置、光度器固定底座和光路通断开关，其中，试管固定装置固定在光度器固定底座上，装有待测试剂的试管放置在试管固定装置内，所述光路通断开关设置于试管固定装置内壁，两个紫外光源与两个硅光电池1分为两组，硅光电池与紫外光源相对放置，分别置于双通道分光光度器两侧；光路通断开关用来开闭双通道分光光度器内对应光路，紫外光源通过双通道分光光度器照射到待测试剂上，硅光电池用来接收吸光度的微弱模拟电流信号。4.根据权利要求2所述的一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：子监测板模块包括子控制单元、子晶振、子外部RTC、信号调理放大电路和双通道ADC数据采集模块，双通道分光光度器采集的数据信号经过信号调理放大电路和双通道ADC数据采集模块传送到子控制单元EEPROM数据缓存模块缓存，然后通过Zigbee子模块通讯连接将数据传送到主控单片机，经过控制单元的数据分拣、归类处理后通过GPRS无线通讯模块传送到上位机，上位机对数据进行分析处理，并通过GUI界面显示，同时有选择的将数据存储到主控单片机的SD卡内。5.根据权利要求1所述的一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：GPRS无线通讯模块包括SIM900模块和SIM卡连接模块，SIM900模块与下位机部分的主控单片机之间通过串口进行数据传输，由电压放大模块供电，通过GPRS网络与Internet上的上位机建立连接，将采集到的数据通过天线发送给上位机；所述SIM卡连接模块与SIM900模块电连接，由SIM900模块经过电压调理电路供电。6.根据权利要求1所述的一种基于聚类算法的多点水质监测分析系统，其特征在于：上位机部分包括Labview界...
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