[发明专利]一种浮标水质在线监测系统

说明书

本发明公开了一种浮标水质在线监测系统，涉及水生态监测领域，该方法包括搭载于浮标体上的浮标监测基站，浮标监测基站包括控制单元以及与控制单元相连的基站管理服务器、供电单元、水质分析仪单元和数采仪，水质分析仪单元分别连接供电单元和数采仪，水质分析仪单元的电源开关由控制单元独立控制，节约系统能耗；水质分析仪单元用于采集并分析水样的pH、溶解氧、氧化还原电位、叶绿素a和浊度；基站管理服务器作为浮标监测基站的管理核心用于对仪器进行参数设置，该在线监测系统能够实时获取水生态环境状况指数，通过供电单元实现稳定可靠运行。

技术领域

本发明涉及水生态监测领域，尤其是一种浮标水质在线监测系统。

背景技术

水生态实时诊断监测长期以来都是难以解决的问题，主要难点有两大方面，一方面水生态系统复杂，水质指标众多，且各指标不能独立完整地反映水域复杂问题；另一方面水质指标不能实时反映水生态系统功能情况，只能采用后期追溯的方式对水生态进行诊断，因此水生态在初步被破坏时不能及时采取相关水生态修复措施，只能等到破坏严重被人为举报发现时进行修复，此时水生态可能还会影响其他生态环境，造成更大的伤害，因此一种浮标水质在线监测系统应运而生。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种浮标水质在线监测系统，是将数据采集、水质在线分析、远程监控集于一体的在线全自动环保监控系统，采用该系统实现了水生态环境的友好发展，本发明的技术方案如下：

一种浮标水质在线监测系统，包括搭载于浮标体上的浮标监测基站，浮标监测基站包括控制单元以及与控制单元相连的基站管理服务器、供电单元、水质分析仪单元、摄像单元和数采仪，基站管理服务器、控制单元和数采仪放置在浮标体的舱体中，水质分析仪单元放置在浮标体平台上开设的探头井中；供电单元还分别连接水质分析仪单元和摄像单元进行供电，水质分析仪单元和摄像单元的电源开关由控制单元独立控制；水质分析仪单元和摄像单元分别连接数采仪，水质分析仪单元包括pH水质分析仪、溶解氧水质分析仪、氧化还原电位水质分析仪、叶绿素水质分析仪和浊度水质分析仪，用于采集并分析水样的pH、溶解氧、氧化还原电位、叶绿素a和浊度，摄像单元用于全方位采集环境信息；基站管理服务器作为浮标监测基站的管理核心用于对仪器进行参数设置，还用于实时获取水生态环境状况指数。

其进一步的技术方案为，供电单元包括光伏控制器以及与光伏控制器相连的太阳能板和蓄电池组，光伏控制器和蓄电池组放置在浮标体的舱体中，太阳能板对称安装在浮标体舱体的外表面，光伏控制器分别连接控制单元、水质分析仪单元和摄像单元，在日照充足时，光伏控制器利用太阳能板给蓄电池组充电，并给控制单元、水质分析仪单元和摄像单元太阳能供电，在无日照时，光伏控制器控制蓄电池组放电为浮标监测基站提供电能，当无日照天数超过预定天数时，蓄电池组过放保护，供电单元自动切断，采用市电充电器给蓄电池组充电。

其进一步的技术方案为，浮标监测基站还包括防雷单元，防雷单元包括避雷针和直流电源防雷模块，避雷针安装在浮标体舱体的顶部，直流电源防雷模块8放置在浮标体舱体中，直流电源防雷模块的输入端连接太阳能板，直流电源防雷模块的输出端连接光伏控制器，直流电源防雷模块的地端和避雷针均接地。

其进一步的技术方案为，实时获取水生态环境状况指数，包括：筛选水质指标后，构建三元实时诊断模型得到水生态环境状况指数。

其进一步的技术方案为，筛选水质指标包括：

选取能够反映水环境质量、水生生物特征、栖息地环境质量的多个特征指标；

对往期水质监测的经验数据进行分析，从特征指标中确定随时间变化明显且表示水生态质量的八个候选指标，包括水温、pH、溶解氧、浊度、叶绿素a、水位、氧化还原电位和透明度；

对八个候选指标进行主成分分析，得到每个候选指标对应的解释的总方差；

对八个候选指标的总方差进行降序排列，筛选得到排列在前三位的候选指标依次为叶绿素a、溶解氧、浊度。