一种水域污染监测船只预警系统的制作方法
专利名称：一种水域污染监测船只预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水域水质智能远程遥控监测船只及污染监测预警管理系统。
背景技术：
针对中国当前严峻的水污染形势，长江、黄河、淮河、海河四大流域部分水污染严 重，如巢湖、太湖每年夏季出现蓝藻暴发，河流、水库频发水污染事故的情况，近海水质污染 日趋严重(包括海洋赤潮和淡水水华)持续高频次发生，已严重影响到居民的饮水安全、水 产养殖、水体景观价值等方面，造成了巨大的经济损失。我国各级政府部门和科研机构对水 体中浮游植物群落的动态变化进行快速监测、对淡水蓝藻水华和海洋硅藻、甲藻赤潮进行 早期预警的需求已经显得越来越强烈。传统的水质监测采用人工操作，工作人员需要到各 个采集点进行水质监测，需要携带各种仪器很不方便，且工作人员需要到多个点进行水质 监测，花费时间长，工作效率不高，所以需要设计一种自动的远程控制的水质监测系统。中 国实用新型专利200820049534. 3公开了一种水质远程无线多点检测系统，其包括用于检 测水质指标的水质检测设备、用于采集水质指标数据的数据采集器和用于使用无线网络传 输水质指标数据的无线传输设备，数据采集器的数据采集端口与水质指标检测设备的数据 输出口连接，数据采集器的第一输出端口与无线传输设备的第一数据接收端口连接。该系 统虽然解决了上述问题，但还存在一些缺点，数据采集端固定设置在几个地方，当需要对其 他水域进行检测时，还得去安装数据采集端，这样不够灵活也不方便且提高了成本。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的采用人工方式检测水质不方便且效率低的 问题，以及一般远程水质检测控制系统不够灵活不方便等技术问题，提供了一种灵活机动， 方便操作的水域污染监测船只预警系统。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种水域水质监测 管理系统，其特征在于包括若干只用于水域水质监测的监测船，以及与监测船相通讯并处 理监测船发送信息的监控站；监测船上安装有用于监测水域水质参数、定位参数、视频参 数、动力参数的传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器，该监控管理 器包括PLC控制器、数据采集卡，传感器连接在PLC控制器上，PLC控制器与数据采集卡相 连，还设置有信息发射接收端，其连接在数据采集卡上；监控站包括与信息发射接收端相通 讯的数据通讯服务器和监控主机，监控主机连接到数据通讯服务器上，该监控主机包括通 过处理传感器传来的数据进行环境污染监测精确定位的单元、评估水域环境质量安全运行 的单元和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元。本发明采用多个监测船作为数据采集端，其可以对多个水域进行水质检测，若需 要对其他水域进行水质检测，只需要通过远程控制监测船行驶到指定水域就可以，其灵活 机动，操作方便，最大优化了资源的使用，不需要当要检测某一水域就需要安装数据采集 端，节省了器材及安装费用。
监控站由监控主机和数据通讯服务器组成，监控主机可以为一台计算机，其还可 以配备有打印机，计算机与数据通讯服务器相连，用于接收监测船上发送来的数据，计算机 上安装有水域水质信息监测管理系统，并有结合GIS地理信息系统和GPS卫星定位系统，计 算机一旦收到数据系统立即对数据进行处理、统计、报警、存储，其包括对监测船精确定位、 评估水域环境质量等，然后通过字符、数字或动态图形的方式显示在计算机显示界面上，或 者计算机连接有一大屏幕，从而显示在大屏幕上。操作人员可以在监控站上用键盘或鼠标 对现场设备进行控制。系统还可根据实际要求，通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链 接，任意定义各类表格及其格式，如班报表、日报表、月统计报表等。并且可以统计各报表的 最大、最小值，做出相应的棒图、趋势图等数据分析方案，对整个监测船只系统的能源计量， 设备优化运行和管理进入全面量化控制过程。对于水质监测数据进行报警如(PH、溶氧、浊度、叶绿素、电导率)，该预警单元可 以用计算机喇叭发出声报警或另外设置有音响设备发出声报警，也可以将重要参数报警组 态为报警出现时输出到某个数字量输出点，以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报 警发生时系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警处 的定位信息和数据信息。作为上述方案的一种优选方案，传感器至少包括温度传感器、PH传感器、DO传感 器、浊度传感器、叶绿素监测传感器。传感器还包括色度、电导率、风向和风速传感器。作为上述方案的一种优选方案，所述监测船为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化 有机玻璃，船只内置有太阳能锂电池、动力推进器、船只方向调控器、GPS移动卫星定位系统 和视频监控摄像头，它们分别与PLC控制器、RTU数据采集卡相连。安装有视频监控摄像头 对监测船航行进行远程监控，并可以通过视频直观了解监测船运行情况，同时方便操作人 员的操作和系统维护人员对系统的维护，太阳能锂电池，其可以为监测船上的设备提供能 源。作为上述方案的一种优选方案，所述信息发射接收端为跳频展频无线调制解调
O作为上述方案的一种优选方案，监控主机还包括有显示数据的显示单元。结合GIS 地理信息系统和GPS卫星定位系统，将水域的水质状况参数和各个监测船只的运行情况视 频直观地在计算机或大屏幕监控墙上显示出来。作为上述方案的一种优选方案，监测船只为无人驾驶、可遥控航行的船只。作为上述方案的一种优选方案，密闭防水，并具有水上浮标功效，可对水上风浪进 行抵御。因此，本发明具以下优点1.通过远程控制监测船对各个水域进行水质监测，方 便了工作人员，提高了工作效率；2.通过远程控制监测船对各个水域进行水质监测，其灵 活机动，操作方便，随时可以对指点水域进行水质监测。
附图1是本发明监测船的一种结构框视图；附图2是本发明监控站的一种结构框视图；附图3是本发明监控站的一种具体实施结构示意附图4是本发明监测船的一种具体实施分布图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例本发明主要包括若干远程控制的监测船3，与监测船相通讯并处理监测船发送信 息的监控站1。该监测船为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化有机玻璃，如图4所示，当要监 测图中所示湖的水质情况时，将监测船均勻分布以覆盖整个湖面；在监测船上安装有各类 用于水域水质参数、定位参数、视频参数、动力参数的传感器，其中用于监测水质参数的传 感器主要包括温度传感器、PH传感器、DO传感器、浊度传感器、叶绿素监测传感器，这些传 感器设置于水下，另外还安装有色度传感器、电导率传感器、风向和风速传感器；监测船上 安装有对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器2，该监控管理器由一 PLC控制 器21和一数据采集卡22构成，传感器连接到PLC控制器输入端口上，PLC输出端口与数据 采集卡相连，该数据采集卡上还连接有信息发射接收端，信息发射接收端主要为跳频展频 无线调制解调器，通过无线3G网络信息采集卡将数据发送给监控站1 ；在监控船上还设置 有太阳能锂电池23，其连接在数据采集卡上，给监控管理器提供能源；为了精确定位监测 船，还设置有GPS定位系统，为了直观了解监测船运行情况，监测船上还安装有视频监控摄 像头25，GPS定位系统和视频监控摄像头分别连接在PLC控制器输入端口上；监测船的航行 控制系统包括船只动力推进器26和船只方向调控器27，它们分别连接到PLC控制器输入端 口上，监控站的工作人员可以通过无线网络发送命令给监测船，通过PLC控制器控制监测 船航行；监控站为一设置有数据通讯服务器11和监控主机1的站点，配备有1 3名工作 人员，监控主机与通讯服务器相连，监控主机包括进行环境污染监测精确定位的单元121、 评估水域环境质量安全运行的单元122和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元123，实际 实施中监控主机主要为计算机，在计算机上安装有水域水质信息监测管理系统，并有结合 GIS地理信息系统和GPS卫星定位系统，计算机连接有大屏幕，将处理后的数据显示在大屏 幕上，预警单元主要为一外接音响，当检测到数据超标时发出声音报警，水域水质信息监测 管理系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警处的定 位信息和数据信息。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了监测船、监控站、监控管理器、PLC管理器等术语，但并不排 除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质； 把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
一种水域污染监测船只预警系统，其特征在于包括若干只用于水域水质监测的监测船(3)，以及与监测船相通讯并处理监测船发送信息的监控站(1)；监测船上安装有用于监测水域水质参数、定位参数、视频参数、动力参数的传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器(2)，该监控管理器包括PLC控制器(21)、数据采集卡(22)，传感器连接在PLC控制器上，PLC控制器与数据采集卡相连，还设置有信息发射接收端(24)，其连接在数据采集卡上；监控站包括与信息发射接收端相通讯的数据通讯服务器(11)和监控主机(12)，监控主机连接到数据通讯服务器上，该监控主机包括通过处理传感器传来的数据进行环境污染监测精确定位的单元(123)、评估水域环境质量安全运行的单元(122)和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元(123)。
2.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是传感器至少包括 温度传感器、PH传感器、DO传感器、浊度传感器、叶绿素监测传感器。
3.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是所述监测船(3) 为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化有机玻璃，船只内置有太阳能锂电池(23)、动力推进器 (26)、船只方向调控器(27)、GPS移动卫星定位系统和视频监控摄像头(25)，它们分别与 PLC控制器(21)、RTU数据采集卡(22)相连。
4.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是所述信息发射接 收端(24)为跳频展频无线调制解调器。
5.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是监控主机(12)还 包括有显示数据的显示单元。
6.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是监测船只为无人 驾驶、可遥控航行的船只。
7.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是密闭防水，并具 有水上浮标功效，可对水上风浪进行抵御。
全文摘要
本发明涉及一种水域水质智能远程遥控监测船只及污染监测预警管理系统。本发明主要是解决现有技术中存在的采用人工方式检测水质不方便且效率低的问题，以及一般远程水质检测控制系统不够灵活不方便等技术问题，提供了一种水域污染监测船只预警系统。本发明包括若干只用于水域水质监测的监测船，以及与监测船相通讯并处理监测船发送信息的监控站；监测船上安装有传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器，还设置有信息发射接收端；监控站包括与信息发射接收端相通讯的数据通讯服务器和监控主机，监控主机连接到数据通讯服务器上。本发明具有以下优点灵活机动，操作方便，方便了工作人员，提高了工作效率。
文档编号G01N33/18GK101923764SQ20091030333
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者孙亦武, 王俊华 申请人:孙亦武;王俊华
技术领域：
本发明涉及一种水域水质智能远程遥控监测船只及污染监测预警管理系统。
背景技术：
针对中国当前严峻的水污染形势，长江、黄河、淮河、海河四大流域部分水污染严 重，如巢湖、太湖每年夏季出现蓝藻暴发，河流、水库频发水污染事故的情况，近海水质污染 日趋严重(包括海洋赤潮和淡水水华)持续高频次发生，已严重影响到居民的饮水安全、水 产养殖、水体景观价值等方面，造成了巨大的经济损失。我国各级政府部门和科研机构对水 体中浮游植物群落的动态变化进行快速监测、对淡水蓝藻水华和海洋硅藻、甲藻赤潮进行 早期预警的需求已经显得越来越强烈。传统的水质监测采用人工操作，工作人员需要到各 个采集点进行水质监测，需要携带各种仪器很不方便，且工作人员需要到多个点进行水质 监测，花费时间长，工作效率不高，所以需要设计一种自动的远程控制的水质监测系统。中 国实用新型专利200820049534. 3公开了一种水质远程无线多点检测系统，其包括用于检 测水质指标的水质检测设备、用于采集水质指标数据的数据采集器和用于使用无线网络传 输水质指标数据的无线传输设备，数据采集器的数据采集端口与水质指标检测设备的数据 输出口连接，数据采集器的第一输出端口与无线传输设备的第一数据接收端口连接。该系 统虽然解决了上述问题，但还存在一些缺点，数据采集端固定设置在几个地方，当需要对其 他水域进行检测时，还得去安装数据采集端，这样不够灵活也不方便且提高了成本。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的采用人工方式检测水质不方便且效率低的 问题，以及一般远程水质检测控制系统不够灵活不方便等技术问题，提供了一种灵活机动， 方便操作的水域污染监测船只预警系统。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种水域水质监测 管理系统，其特征在于包括若干只用于水域水质监测的监测船，以及与监测船相通讯并处 理监测船发送信息的监控站；监测船上安装有用于监测水域水质参数、定位参数、视频参 数、动力参数的传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器，该监控管理 器包括PLC控制器、数据采集卡，传感器连接在PLC控制器上，PLC控制器与数据采集卡相 连，还设置有信息发射接收端，其连接在数据采集卡上；监控站包括与信息发射接收端相通 讯的数据通讯服务器和监控主机，监控主机连接到数据通讯服务器上，该监控主机包括通 过处理传感器传来的数据进行环境污染监测精确定位的单元、评估水域环境质量安全运行 的单元和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元。本发明采用多个监测船作为数据采集端，其可以对多个水域进行水质检测，若需 要对其他水域进行水质检测，只需要通过远程控制监测船行驶到指定水域就可以，其灵活 机动，操作方便，最大优化了资源的使用，不需要当要检测某一水域就需要安装数据采集 端，节省了器材及安装费用。
监控站由监控主机和数据通讯服务器组成，监控主机可以为一台计算机，其还可 以配备有打印机，计算机与数据通讯服务器相连，用于接收监测船上发送来的数据，计算机 上安装有水域水质信息监测管理系统，并有结合GIS地理信息系统和GPS卫星定位系统，计 算机一旦收到数据系统立即对数据进行处理、统计、报警、存储，其包括对监测船精确定位、 评估水域环境质量等，然后通过字符、数字或动态图形的方式显示在计算机显示界面上，或 者计算机连接有一大屏幕，从而显示在大屏幕上。操作人员可以在监控站上用键盘或鼠标 对现场设备进行控制。系统还可根据实际要求，通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链 接，任意定义各类表格及其格式，如班报表、日报表、月统计报表等。并且可以统计各报表的 最大、最小值，做出相应的棒图、趋势图等数据分析方案，对整个监测船只系统的能源计量， 设备优化运行和管理进入全面量化控制过程。对于水质监测数据进行报警如(PH、溶氧、浊度、叶绿素、电导率)，该预警单元可 以用计算机喇叭发出声报警或另外设置有音响设备发出声报警，也可以将重要参数报警组 态为报警出现时输出到某个数字量输出点，以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报 警发生时系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警处 的定位信息和数据信息。作为上述方案的一种优选方案，传感器至少包括温度传感器、PH传感器、DO传感 器、浊度传感器、叶绿素监测传感器。传感器还包括色度、电导率、风向和风速传感器。作为上述方案的一种优选方案，所述监测船为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化 有机玻璃，船只内置有太阳能锂电池、动力推进器、船只方向调控器、GPS移动卫星定位系统 和视频监控摄像头，它们分别与PLC控制器、RTU数据采集卡相连。安装有视频监控摄像头 对监测船航行进行远程监控，并可以通过视频直观了解监测船运行情况，同时方便操作人 员的操作和系统维护人员对系统的维护，太阳能锂电池，其可以为监测船上的设备提供能 源。作为上述方案的一种优选方案，所述信息发射接收端为跳频展频无线调制解调
O作为上述方案的一种优选方案，监控主机还包括有显示数据的显示单元。结合GIS 地理信息系统和GPS卫星定位系统，将水域的水质状况参数和各个监测船只的运行情况视 频直观地在计算机或大屏幕监控墙上显示出来。作为上述方案的一种优选方案，监测船只为无人驾驶、可遥控航行的船只。作为上述方案的一种优选方案，密闭防水，并具有水上浮标功效，可对水上风浪进 行抵御。因此，本发明具以下优点1.通过远程控制监测船对各个水域进行水质监测，方 便了工作人员，提高了工作效率；2.通过远程控制监测船对各个水域进行水质监测，其灵 活机动，操作方便，随时可以对指点水域进行水质监测。
附图1是本发明监测船的一种结构框视图；附图2是本发明监控站的一种结构框视图；附图3是本发明监控站的一种具体实施结构示意附图4是本发明监测船的一种具体实施分布图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例本发明主要包括若干远程控制的监测船3，与监测船相通讯并处理监测船发送信 息的监控站1。该监测船为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化有机玻璃，如图4所示，当要监 测图中所示湖的水质情况时，将监测船均勻分布以覆盖整个湖面；在监测船上安装有各类 用于水域水质参数、定位参数、视频参数、动力参数的传感器，其中用于监测水质参数的传 感器主要包括温度传感器、PH传感器、DO传感器、浊度传感器、叶绿素监测传感器，这些传 感器设置于水下，另外还安装有色度传感器、电导率传感器、风向和风速传感器；监测船上 安装有对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器2，该监控管理器由一 PLC控制 器21和一数据采集卡22构成，传感器连接到PLC控制器输入端口上，PLC输出端口与数据 采集卡相连，该数据采集卡上还连接有信息发射接收端，信息发射接收端主要为跳频展频 无线调制解调器，通过无线3G网络信息采集卡将数据发送给监控站1 ；在监控船上还设置 有太阳能锂电池23，其连接在数据采集卡上，给监控管理器提供能源；为了精确定位监测 船，还设置有GPS定位系统，为了直观了解监测船运行情况，监测船上还安装有视频监控摄 像头25，GPS定位系统和视频监控摄像头分别连接在PLC控制器输入端口上；监测船的航行 控制系统包括船只动力推进器26和船只方向调控器27，它们分别连接到PLC控制器输入端 口上，监控站的工作人员可以通过无线网络发送命令给监测船，通过PLC控制器控制监测 船航行；监控站为一设置有数据通讯服务器11和监控主机1的站点，配备有1 3名工作 人员，监控主机与通讯服务器相连，监控主机包括进行环境污染监测精确定位的单元121、 评估水域环境质量安全运行的单元122和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元123，实际 实施中监控主机主要为计算机，在计算机上安装有水域水质信息监测管理系统，并有结合 GIS地理信息系统和GPS卫星定位系统，计算机连接有大屏幕，将处理后的数据显示在大屏 幕上，预警单元主要为一外接音响，当检测到数据超标时发出声音报警，水域水质信息监测 管理系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警处的定 位信息和数据信息。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了监测船、监控站、监控管理器、PLC管理器等术语，但并不排 除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质； 把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
一种水域污染监测船只预警系统，其特征在于包括若干只用于水域水质监测的监测船(3)，以及与监测船相通讯并处理监测船发送信息的监控站(1)；监测船上安装有用于监测水域水质参数、定位参数、视频参数、动力参数的传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器(2)，该监控管理器包括PLC控制器(21)、数据采集卡(22)，传感器连接在PLC控制器上，PLC控制器与数据采集卡相连，还设置有信息发射接收端(24)，其连接在数据采集卡上；监控站包括与信息发射接收端相通讯的数据通讯服务器(11)和监控主机(12)，监控主机连接到数据通讯服务器上，该监控主机包括通过处理传感器传来的数据进行环境污染监测精确定位的单元(123)、评估水域环境质量安全运行的单元(122)和对水域藻类生物过度繁衍预警的单元(123)。
2.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是传感器至少包括 温度传感器、PH传感器、DO传感器、浊度传感器、叶绿素监测传感器。
3.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是所述监测船(3) 为密闭防水舱，船体壳罩为透明钢化有机玻璃，船只内置有太阳能锂电池(23)、动力推进器 (26)、船只方向调控器(27)、GPS移动卫星定位系统和视频监控摄像头(25)，它们分别与 PLC控制器(21)、RTU数据采集卡(22)相连。
4.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是所述信息发射接 收端(24)为跳频展频无线调制解调器。
5.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是监控主机(12)还 包括有显示数据的显示单元。
6.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是监测船只为无人 驾驶、可遥控航行的船只。
7.根据权利要求1所述的一种水域污染监测船只预警系统，其特征是密闭防水，并具 有水上浮标功效，可对水上风浪进行抵御。
全文摘要
本发明涉及一种水域水质智能远程遥控监测船只及污染监测预警管理系统。本发明主要是解决现有技术中存在的采用人工方式检测水质不方便且效率低的问题，以及一般远程水质检测控制系统不够灵活不方便等技术问题，提供了一种水域污染监测船只预警系统。本发明包括若干只用于水域水质监测的监测船，以及与监测船相通讯并处理监测船发送信息的监控站；监测船上安装有传感器和对传感器传来的数据进行监测和处理的监控管理器，还设置有信息发射接收端；监控站包括与信息发射接收端相通讯的数据通讯服务器和监控主机，监控主机连接到数据通讯服务器上。本发明具有以下优点灵活机动，操作方便，方便了工作人员，提高了工作效率。
文档编号G01N33/18GK101923764SQ20091030333
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者孙亦武, 王俊华 申请人:孙亦武;王俊华
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