[发明专利]一种城市生活用水在线监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明城市生活用水在线监测系统及方法属于测控和通信工程领域。

背景技术

随着全球人口的不断增长，伴随着社会的发展和进步，人均用水量逐年增加，水污染问题日渐严重，各水源地都受到了不同程度的污染，因此，如何应对水污染问题，已逐渐被人们广泛关注。

水是人类生命之源，它在人类生活中扮演着至关重要的作用，在一个城市中，如何将城市生活用水进行统一管理，实现对生活用水的实时自动在线监测，及时准确的了解它的变化情况，第一时间发现水质问题，从而提前预防水污染问题的发生，就显得尤为重要。

发明内容

针对上述技术需求，本发明公开了一种城市生活用水在线监测系统及方法，本发明针对城市进行区域规划和系统设计，对自来水厂和供水建筑楼水箱进行在线水质监测，实现城市生活用水的统一管理以及实时在线监测的目的。

本发明的目的是这样实现的

一种城市生活用水在线监测系统，包括设置监测总站，划分区域设置远程监控中心，设置每个远程监控中心区域内的监测点。

所述监测总站用于实时监控在线或离线的各远程监控中心及其水质超标情况。

所述远程监控中心实时显示其区域内各监测点的水质参数、在线或离线状态等。

所述监测点设置在自来水厂和供水建筑楼水箱出水管，将采集到的水质数据经中央处理器进行处理后，通过GPRS发送至各自区域的远程监控中心。

上述城市生活用水在线监测系统，所述的监测点环境都设置在室内，根据具体情况电源采用太阳能供电或市电供电，从而保证能够给系统提供稳定供电，同时各监测点之间相互独立完成各自的工作，即使某监测点出现问题，也不会影响其它监测点正常工作，各监测点实时发送水质数据给其区域的远程监控中心，同时各远程监控中心之间也互不影响，相互独立完成各自的工作。

所述监测点、远程监控中心和监测总站采用以下两种方案中的一种。

第一、选取城市正中央的位置作为监测总站，以监测总站为正方形的中心，构造一个任意边长大小的正方形，以中心点为射线将该正方形均分成若干等份，并将其往延伸至城市四周构成若干条线段，选取任意两条相邻的线段，分别做它们的垂线，交点即为远程监控中心，相邻线段所围成的区域面积则为该远程监控中心所监测的范围，在此范围内设置各监测点。

第二、选取城市正中央的位置作为监测总站，以监测总站为圆心，因城市面积而异选取适宜的半径R构建一个圆形，把圆周均分成若干份，依次选取相邻两点的中间位置作为各远程监控中心，以相邻两点所围成扇形往城市四周延伸所构成的区域面积为该远程监控中心所监测的范围，在此范围内设置各监测点。

一种在上述城市生活用水在线监测系统上实现的城市生活用水在线监测方法，包括以下步骤。

步骤a、根据设计需求对该系统进行模块划分，包括水质监测模块、控制模块、远程监控中心模块、监测总站模块和供电模块。

步骤b、将水质监测模块划分为水样采集单元、预处理单元和水质在线分析单元。

水样采集单元主要任务是确保监测点能采样到最具代表性的水样。

水样预处理单元主要是对采集水样的预处理，即按照国家规范要求对水样进行沉淀、过滤等，为分析仪表提供真实、可靠以及满足分析处理要求的水样。

水质在线分析单元是水站进行水质在线监测的重要单元，根据系统设计需求及分析，可以选择多参数参测仪、氨氮及COD监测仪等。

在线监测仪表选择时，要尽量选择能够确保系统稳定及维护量小等在线监测仪，它还要具备可传输多路信号、自动断水样报警及工作状态自诊断等功能，保证系统的测量精度。

步骤c、将控制模块划分为数据采集单元、中央处理器和GPRS发送单元。

数据采集单元是采集各水质数据，为数据处理进行前期准备工作。

中心处理器是本系统的核心单元，主要是控制监测点水质数据采集，以及通过GPRS完成与远程监测中心的通信。

处理器的选择将直接影响到系统的测量精度，FPGA能够以其高速、低成本、实时性强、高集成度、高可靠性和高灵活性等优点被广泛应用于数据处理领域，其有很强的数据处理能力，同时兼有串、并行工作方式，它的时钟延迟能够达到纳秒级别，而且在基于芯片的设计之中，可通过减少芯片数量，降低能源的消耗，提高系统的性能指标和可靠性。

采用FPGA作为水站水质监测系统的控制中心，选用的是 Altera公司的Cyclone II系列的EP2C5T144C8芯片，4608个逻辑单元(LE)，26个M4K RAM模块，2个锁相环以和多达142个的I/O口。