[发明专利]一种区域水环境重金属监测系统及运行方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体为一种区域水环境重金属监测系统及运行方法。

背景技术

水环境监测是水资源管理与保护的重要手段。

随着社会和工业的发展,大量生活污水和工业废水排入江河湖泊中,我国大部分地区的江河湖海都已经存在不同程度的重金属污染。重金属元素污染已经成为威胁人类生存环境的重大问题。而传统的水环境监测工作主要以人工采样、实验室仪器分析为主，存在着监测频次低、监测范围小、采样误差大、实时性差。缺乏对大范围内的水环境重金属数据进行实时采集、并进行动态、静态分析的技术手段，极易错失在污染初期进行及时防治的最佳时期。为了保护环境、提高人们的生存质量，极需一种能实时监测区域水环境重金属浓度的系统。

发明内容

本发明的目的是设计一种区域水环境重金属监测系统，在待检测的区域各水域内安装监测终端，监测终端包括电源模块、可检测重金属的检测模块和主控模块，多个监测终端与监测管理系统经通用无线分组业务网络（简写为GPRS，英文为General Packet Radio Service）连接，定时将检测的重金属含量数据发送到监测管理系统。

本发明的另一目的是设计上述区域水环境重金属监测系统的运行方法，监测终端定时经通用无线分组业务网络将检测的重金属含量数据发送到监测管理系统，监测管理系统对数据进行分析，与历史数据进行比对，可将分析结果以图像或图表形式显示。当发现某种重金属浓度数据明显升高，发出告警信息。

本发明设计的一种区域水环境重金属监测系统，包括监测管理系统和安装在待监测区域各水域内的1～1024监测终端，各监测终端与监测管理系统经通用无线分组业务网络连接，各监测终端有其GPS定位信息和唯一的编码存储于监测管理系统；所述监测管理系统为计算机系统，包括中心处理器及其所连接的数据收发模块、数据分析处理模块和数据库管理模块，数据收发模块连接数据库。所述数据库存储各监测终端的GPS（全球定位系统的简称，英文为Global Positioning System）信息、GIS（地理信息系统的简称，英文为Geographic Information System）信息以及各监测终端检测其所处位置的相关重金属浓度的历史数据和当前数据，中心处理器还连接显示器和/或用户终端。

每台监测终端包括检测模块、主控模块和电源模块，电源模块为监测终端各部件提供电源，主控模块包括嵌入式处理器及其连接的时钟子模块和GPRS子模块，检测模块包括温度传感器和重金属电化学传感器阵列，温度传感器的电信号输出端接入主控模块嵌入式处理器，重金属电化学传感器阵列的电信号输出端接入信号调理电路，该信号经信号调理电路滤波和调理后、接入主控模块嵌入式处理器。

所述监测终端的电源模块包括太阳能电池板、充电电池及充放电管理电路，太阳能电池板和充电电池均与充放电管理电路连接，充放电管理电路的输出为电源模块的输出。太阳能电池板在阳光下得到电量，一部分经充放电管理电路直接提供终端使用，其余经充放电管理电路储存于充电电池，当阳光不足，太阳能电池板得到的电量不能满足终端使用时，充放电管理电路调取充电电池电量提供给终端使用。

所述监测终端的重金属电化学传感器阵列为包括铅、镉、汞、铜离子电极的重金属电化学传感器阵列。

所述监测终端在待监测区域各江、河、湖、水库等自然水体内均布，且在支流汇流处、工厂排水口、生活污水排水口加装。

所述用户终端为台式计算机、笔记本电脑和移动智能手机中的任一种或多种。

所述监测管理系统连接服务器，数据库设置在服务器内，监测管理系统的数据库管理模块连接服务器的数据库，服务器的数据库存储各监测终端的GPS信息、GIS信息以及各监测终端检测其所处位置的相关重金属浓度的历史数据和当前数据。

所述数据库中还存储有标准号为GB38382002的中国国家标准《地表水环境质量标准》中相关重金属允许的浓度标准值和相关重金属浓度增量的报警值。每种重金属浓度由0至国家标准允许的浓度值，均分为五级浓度，0至一级浓度为Ⅰ类水质，一级至二级浓度为Ⅱ类水质，如此类推，四级至五级浓度（即国家标准允许的浓度值）为Ⅴ类水质，超过国家标准允许的浓度值为Ⅵ类水质，即污染水质。

所述监测管理系统的中心处理器还接有报警模块，其内包括声光报警电路。

本发明区域水环境重金属监测系统的运行方法如下：