城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)研究

陳浩然

摘? ? 要：城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作影響因素較多，為確保水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)樣品質(zhì)量，需要明確樣品采集流程，如利用監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布采集系統(tǒng)，對(duì)各類(lèi)影響因素進(jìn)行全面分析，從而針對(duì)性地制定解決措施，以此確保城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量。本文對(duì)城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)進(jìn)行研究，以此為保障城市水環(huán)境安全提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：城市水環(huán)境;監(jiān)測(cè)信息采集;分布式采集系統(tǒng)

1? 前言

城市水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展與實(shí)施，主要就是確保水質(zhì)環(huán)境的良好性，確保現(xiàn)代化社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，為人們提供良好的生活條件，因此加強(qiáng)水環(huán)境的保護(hù)刻不容緩。城市水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，不僅要對(duì)樣品采用加大實(shí)施力度，還需要對(duì)其質(zhì)量的嚴(yán)格控制，以此實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反饋水環(huán)境現(xiàn)狀及短期內(nèi)的變化趨勢(shì)。基于此，應(yīng)對(duì)城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)提高關(guān)注度，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2? 城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)構(gòu)成

城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)需要建立實(shí)用性強(qiáng)的規(guī)劃流程，在此過(guò)程中可以利用調(diào)度機(jī)數(shù)據(jù)交互技術(shù)提高資源利用率，并用GPrP、數(shù)據(jù)適配等技術(shù)完成系統(tǒng)的信息化建設(shè)，從而提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性，使整體監(jiān)測(cè)流程更加符合實(shí)際需求。城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)中通常會(huì)設(shè)置多個(gè)終端服務(wù)器，服務(wù)器需要連接Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)終端構(gòu)件需要將GPrP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，將傳感器與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器相連接。同時(shí)，在多級(jí)分布式的系統(tǒng)構(gòu)成中STr750Poc微控制器也發(fā)揮這極大的作用，其不僅可以與GPrP網(wǎng)相連接，還可以通過(guò)GPrP數(shù)據(jù)傳輸單元將終端構(gòu)件設(shè)置在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨后獲取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水環(huán)境的溫度，由監(jiān)測(cè)終端檢驗(yàn)當(dāng)前水質(zhì)的各項(xiàng)信息，再借助Inter-net與GprP網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至終端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)高效的信息收集，并在此基礎(chǔ)上對(duì)采集到的信息進(jìn)行智能管控[1]。

3? 城市水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集與保存

3.1? 采樣器材的合理選擇

城市水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展與實(shí)施，重要的基礎(chǔ)條件就是對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器材的合理選擇，針對(duì)監(jiān)測(cè)樣品與容器接觸時(shí)間的把控，確保接觸時(shí)間最短。采樣系統(tǒng)所需用到的器材有很多，其中包括采水器、自動(dòng)采樣器等，而針對(duì)普通水環(huán)境的監(jiān)測(cè)，主要采用直立采水器，可有效避免對(duì)水質(zhì)表層造成破壞，確保采集器材的合理選擇，才能避免對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響[2]。

3.2? 完善采樣操作流程

為確保水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與合理性，還需要相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范性操作，明確各項(xiàng)監(jiān)測(cè)操作流程，針對(duì)不同采樣區(qū)域進(jìn)行定位分析，選擇專(zhuān)業(yè)化的儀器設(shè)備對(duì)位置的明確，避免外界空氣對(duì)水樣造成污染與影響。當(dāng)水質(zhì)樣品采集完成后，相關(guān)工作人員要把每個(gè)水質(zhì)樣品做好標(biāo)簽，避免對(duì)水樣混合。

3.3? 正確使用樣品保存劑

水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作在實(shí)施過(guò)程中，會(huì)受到各因素的影響，使監(jiān)測(cè)樣品發(fā)生相應(yīng)的變化，影響水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)此，還需引起相關(guān)工作人員的高度重視，樣品采集完成后，需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)樣品監(jiān)測(cè)，避免樣品受到外界因素的影響而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[3]。例如：監(jiān)測(cè)樣品中的重金屬元素濃度比較高，可選擇適量的酸性溶液添加到監(jiān)測(cè)樣品中，可使監(jiān)測(cè)樣品的PH值始終保持在1-2之間。如果監(jiān)測(cè)樣品中的微生物元素比較多，可選擇抑制劑，降低樣品中的微生物活性。

3.4? 樣品保存

對(duì)水質(zhì)樣品的保存，主要是根據(jù)監(jiān)測(cè)樣品的成分、元素等進(jìn)行分類(lèi)保存，在水質(zhì)樣品采集過(guò)程中去，需要相關(guān)工作人員對(duì)各類(lèi)樣品性質(zhì)詳細(xì)掌握，對(duì)合理水質(zhì)樣品的合理保存，把各樣品相關(guān)信息明確標(biāo)注在標(biāo)簽上，針對(duì)含有有機(jī)污染物的水質(zhì)樣品，需要在低溫環(huán)境下對(duì)其的保存，避免陽(yáng)光直射。針對(duì)金屬類(lèi)水質(zhì)樣品的保存，樣品保存的時(shí)間不可超過(guò)14天。

4? 城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)構(gòu)成如上述，在實(shí)際應(yīng)用中不僅需要針對(duì)水體的Ph值、有機(jī)物等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)還需要對(duì)水環(huán)境的液位、瞬時(shí)流量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳輸層完成監(jiān)測(cè)信息的傳遞[4]。

4.1? 監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)模塊對(duì)于城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要，具體可以分為3層結(jié)構(gòu)，具體如下：

（1）第1層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，主要負(fù)責(zé)信息的儲(chǔ)存與發(fā)送，且需要在開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作時(shí)接收指令，完成監(jiān)測(cè)工作。

（2）第2層為網(wǎng)絡(luò)傳輸層，其需要與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，起到信息鏈接與共享的作用，主要負(fù)責(zé)管控系統(tǒng)信息的傳輸狀態(tài)。

（3）第3層為監(jiān)測(cè)管控層，依靠組態(tài)軟件STr750對(duì)控制層遠(yuǎn)程操控，從而增加通訊方案的方式，有效了解各區(qū)域監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，并根據(jù)需求下發(fā)任務(wù)。

4.2? 傳感器模塊

傳感器模塊需要將城市水環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐担源藢?shí)現(xiàn)信息安全、穩(wěn)定傳輸。同時(shí)，由于水體中的各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)隨著溫度而發(fā)生變化，因此為提高指標(biāo)的準(zhǔn)確度，會(huì)從以下幾點(diǎn)入手。

（1）氧氣傳感器：水環(huán)境溶氧量指標(biāo)尤為重要，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中可以選用AZ8403進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，該傳感器的監(jiān)測(cè)范圍為0mG/L～19.99mG/L，有效提高監(jiān)測(cè)精確度。如遇特殊環(huán)境導(dǎo)致傳感器暫停，可通過(guò)PET啟動(dòng)參數(shù)更改模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市水環(huán)境的實(shí)時(shí)測(cè)量。除此之外，可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的讀取，查看水環(huán)境的最大含氧量與平均含氧量。

（2）溫度傳感器：溫度是水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)數(shù)據(jù)，也是最主要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以選用 rP485 溫濕度測(cè)試儀作為傳感器，實(shí)施采集城市水環(huán)境溫度信息。rP485溫度傳感器可以將溫度信息轉(zhuǎn)化為4mA～20mA電信號(hào)，將最終數(shù)據(jù)讀取到顯示器中，提高監(jiān)測(cè)的效果。

（3）其他指標(biāo)監(jiān)測(cè)：除上述氧氣傳感器及溫度傳感器外，還需要對(duì)城市水環(huán)境的Ph 值、導(dǎo)電率等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)總線信道IP 與構(gòu)建信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)的硬件環(huán)境。

4.3? 測(cè)量池模塊

城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的測(cè)量電池模塊可利用生物傳感器的超聲實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境的持續(xù)監(jiān)測(cè)，通常情況下需要設(shè)置在城市周邊的水庫(kù)、河道分支入口處等位置，以便對(duì)城市水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤控制。同時(shí)，測(cè)量電池模塊的生物傳感器對(duì)溫度補(bǔ)償功能要求較低，可以在應(yīng)用中準(zhǔn)確獲取液位、瞬時(shí)流量。為了避免生物傳感器表層被污染，可定期利用超聲波振蕩進(jìn)行表層清洗，進(jìn)而提高城市水環(huán)境檢測(cè)過(guò)程中的準(zhǔn)確性。

4.4? 軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

將城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息多級(jí)分布式采集系統(tǒng)置于EmbEdEdWorkbEnch軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中，對(duì)TcP/IP連接、信息分析、指令發(fā)布等進(jìn)行完善，將終端軟件載入STr750微控制器的FLAPh上，連續(xù)獲取環(huán)境監(jiān)測(cè)信息并完成數(shù)據(jù)分析。在軟件布設(shè)完成后可以啟動(dòng)GPrP數(shù)據(jù)傳輸單元，將水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息傳遞至服務(wù)器，并借助調(diào)度機(jī)完成信息傳遞，將最后得出的城市水環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)中心。

5? 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)尤為重要，其關(guān)系著城市居民的身心健康。因此，可利用多級(jí)分布式構(gòu)建采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)別指標(biāo)信息的多元化采集，進(jìn)而有效提高系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)信息的識(shí)別能力。

參考文獻(xiàn)：

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