城市河道污染水質環境嵌入式監測系統設計

范東平 顏士博

（廣東華南環境科技有限公司 廣東廣州 510655）

1 研究背景

城市河流是保證城市水資源和工農業發展的必要水源，也是人類生存環境改善所必需的社會自然資源，作為一個農業大國，河流的水質及流量是促進我國經濟發展的重要保證，但隨著氣候條件的變化和工業進程的不斷加快，人口資源的持續快速增長給我國的河流發展帶來了嚴峻的挑戰，同時，受我國疾風氣候的影響，水資源時空分布不均也給我國的經濟發展帶來了一定的阻礙，充分利用河流水資源是保證我國經濟發展和氣候條件穩定的重要途徑，但從目前我國河流的環境發展情況來看，生活廢水和工農業污水在河道中的任意排放給河流水質造成了嚴重的威脅，很多的重要河流都面臨水體富營養化，重金屬含量嚴重超標主要問題，直接造成了河道水生動植物的多樣性下降，水體溶解氧和自凈能力進一步降低，進一步加劇了我國淡水水質資源供不應求的緊張局面，因此，為了我國社會環境和用水安全的進一步可持續發展，對城市河流水質的環境監測便顯得尤其重要。

其中，水質檢測系統是保證我國河流水質持續穩定的重要檢測手段，其主要原理是在河流的定點進行一定的水質檢測，通過傳感器能夠對某一范圍內河流的水質參數信息進行獲取，從而能夠實時、準確的對當地的水質狀況進行評價，并根據往常的數據參數來預測未來的水質變化走向，這種實時檢測系統目前已經廣泛的應用于人們的日常生活以及工農業生產中，對我國各個行業的科學研究具有重要的參考價值。將其應用于城市河流水質的監測能夠充分保障河流在流動體系中的水質穩定性，并對其重要的水質參數進行系統化分析，從而幫助一些突發的環境和水質污染事故提供重要的應急性檢測數據，該系統對于城市河流的穩定化運行具有重要的實踐價值

2 城市河道水質在線檢測系統的設計

2.1 嵌入式檢測系統的設計

2.1.1 嵌入式監測系統的設計優勢

現階段的額水質監測主要有基站式和流動式量大類型，其中，基站式是通過在河流的主干道設立固定的監測站來實現對水質的檢測，具有自動化程度高，水質信息參數比較完善等優點，能夠通過水質監測網絡直觀的反映每個監測點的水質情況，但這種方法具有造價高，且覆蓋面不夠全面等特點；流動式主要是人工監測水質的重要手段，其具有機動性強，相對靈活等優勢，但同時也存在精度不高，無法對水質參數進行實時獲取等不足。嵌入式水質監測系統能夠完美的克服以上提到的一些不足，其利用傳感器的靈敏功能能夠很大程度提高監測的靈敏度，同時也具有造價成本低，功耗小等優勢。

2.1.2 嵌入式水質監測系統的設計

嵌入式河道水質監測系統的工作原理主要是由傳感器對水質的敏感程度來對水質信息進行采集和監測，并進一步將數據信息輸入到嵌入式的開發板中進行處理，最后將處理之后的信息通過GPRS定位模塊實現與遠距離控制中心的傳輸和交互。

總體來說，該系統主要由三個部分組成：第一部分是水質傳感器，是嵌入式水質監測系統的基礎部分，該傳感器能夠通過與河道具體位置的水質進行接觸實現對河道水質參數的敏感性監測，從而實現對河道水質污染情況的真實化反映，第二部分指的是嵌入式開發板，這是嵌入式水質監測系統的核心組成，該部分主要是依靠對傳感器中的數據進行分析并進一步建立數據信息庫來實現對水質的監測和分析，該部分中數據處理器的選擇及其重要，它能夠實現對水質參數不同程度的精細度分析，然后進一步進行數據模數的轉換。

2.2 人工神經網絡預測模型的基礎研究

水質參數信息的監測和數據處理主要是通過嵌入式開發板來實現的，在嵌入式開發板中人工神經網絡的構建與實現是數據處理的核心組件，他不僅能夠通過采集到的水質數據對其潛在的河道水質污染特征進行系統化分析，還能夠根據以往的數據信息來預測水質的下一步變化，能夠有效的預防和減小河道水質污染帶來的環境危害，因此，在嵌入式水質監測系統中人工神經網絡模型的構建是城市河道水質污染分析的重要核心部分。

人工神經網絡是一種應用于類似于大腦神經吐出聯接的結構進行數據信息處理的數學模式，其在水質監測系統中的作用主要是通過分布式的處理器來實現的，該處理器是由簡單的處理單元組成的，具有一定的經驗積累和知識儲存的特性。其設計原理主要依靠人類的大腦工作來進行的，主要有兩個方面，一方面是人工神經網絡可以通過對數據處理的學習和積累來從外部環境獲得經驗，另一方面是可以根據突觸權值即互連神經元的聯接強度來實現對知識的獲取和存儲功能，從而實現對信息數據的分析、積累和進一步獲取。

結語

隨著工業化進程的不斷加快，各類資源的不合理開發以及冶煉排放已經對環境造成了嚴重的污染，大量的工業廢物既是對自然環境的一種污染，也是對自然資源的一種浪費。通過了解了究竟什么是工業固廢，分析了工業固廢面臨的困境，固廢行業的發展問題，讓人們更加意識到加快工業廢物固廢規范化管理思路及時確定的重要性。