城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(tǒng)研究

陳浩然

摘? ? 要：城市水環(huán)境監(jiān)測工作影響因素較多，為確保水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測樣品質(zhì)量，需要明確樣品采集流程，如利用監(jiān)測信息多級分布采集系統(tǒng)，對各類影響因素進(jìn)行全面分析，從而針對性地制定解決措施，以此確保城市水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量。本文對城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(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)測工作的開展與實(shí)施，主要就是確保水質(zhì)環(huán)境的良好性，確?，F(xiàn)代化社會的穩(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)測工作，不僅要對樣品采用加大實(shí)施力度，還需要對其質(zhì)量的嚴(yán)格控制，以此實(shí)時、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?；诖?，應(yīng)對城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(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)測信息多級分布式采集系統(tǒng)構(gòu)成

城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(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)測流程更加符合實(shí)際需求。城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(tǒng)中通常會設(shè)置多個終端服務(wù)器，服務(wù)器需要連接Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測終端構(gòu)件需要將GPrP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢充分發(fā)揮，將傳感器與監(jiān)測中心服務(wù)器相連接。同時，在多級分布式的系統(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GPrP數(shù)據(jù)傳輸單元將終端構(gòu)件設(shè)置在各個監(jiān)測點(diǎn)，隨后獲取各監(jiān)測點(diǎn)水環(huán)境的溫度，由監(jiān)測終端檢驗(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)測信息多級分布式采集與保存

3.1? 采樣器材的合理選擇

城市水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的開展與實(shí)施，重要的基礎(chǔ)條件就是對系統(tǒng)監(jiān)測器材的合理選擇，針對監(jiān)測樣品與容器接觸時間的把控，確保接觸時間最短。采樣系統(tǒng)所需用到的器材有很多，其中包括采水器、自動采樣器等，而針對普通水環(huán)境的監(jiān)測，主要采用直立采水器，可有效避免對水質(zhì)表層造成破壞，確保采集器材的合理選擇，才能避免對系統(tǒng)的監(jiān)測結(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)測操作流程，針對不同采樣區(qū)域進(jìn)行定位分析，選擇專業(yè)化的儀器設(shè)備對位置的明確，避免外界空氣對水樣造成污染與影響。當(dāng)水質(zhì)樣品采集完成后，相關(guān)工作人員要把每個水質(zhì)樣品做好標(biāo)簽，避免對水樣混合。

3.3? 正確使用樣品保存劑

水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作在實(shí)施過程中，會受到各因素的影響，使監(jiān)測樣品發(fā)生相應(yīng)的變化，影響水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果。對此，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)定的時間內(nèi)對樣品監(jiān)測，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)測樣品中，可使監(jiān)測樣品的PH值始終保持在1-2之間。如果監(jiān)測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

對水質(zhì)樣品的保存，主要是根據(jù)監(jiān)測樣品的成分、元素等進(jìn)行分類保存，在水質(zhì)樣品采集過程中去，需要相關(guān)工作人員對各類樣品性質(zhì)詳細(xì)掌握，對合理水質(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，針對含有有機(jī)污染物的水質(zhì)樣品，需要在低溫環(huán)境下對其的保存，避免陽光直射。針對金屬類水質(zhì)樣品的保存，樣品保存的時間不可超過14天。

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

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

4.1? 監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)測模塊對于城市水環(huán)境監(jiān)測信息多級分布式采集系統(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)場控制層，主要負(fù)責(zé)信息的儲存與發(fā)送，且需要在開展監(jiān)測工作時接收指令，完成監(jiān)測工作。

（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)測管控層，依靠組態(tài)軟件STr750對控制層遠(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?，以此?shí)現(xiàn)信息安全、穩(wěn)定傳輸。同時，由于水體中的各項(xiàng)指標(biāo)會隨著溫度而發(fā)生變化，因此為提高指標(biāo)的準(zhǔn)確度，會從以下幾點(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)測過程中可以選用AZ8403進(jìn)行實(shí)時測量，該傳感器的監(jiān)測范圍為0mG/L～19.99mG/L，有效提高監(jiān)測精確度。如遇特殊環(huán)境導(dǎo)致傳感器暫停，可通過PET啟動參數(shù)更改模式，實(shí)現(xiàn)對城市水環(huán)境的實(shí)時測量。除此之外，可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫功能進(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)測的重要指標(biāo)數(shù)據(jù)，也是最主要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以選用 rP485 溫濕度測試儀作為傳感器，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，將最終數(shù)據(jù)讀取到顯示器中，提高監(jiān)測的效果。

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

4.3? 測量池模塊

城市水環(huán)境監(jiān)測中的測量電池模塊可利用生物傳感器的超聲實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境的持續(xù)監(jiān)測，通常情況下需要設(shè)置在城市周邊的水庫、河道分支入口處等位置，以便對城市水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時跟蹤控制。同時，測量電池模塊的生物傳感器對溫度補(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)境檢測過程中的準(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)測信息多級分布式采集系統(tǒng)置于EmbEdEdWorkbEnch軟件開發(fā)環(huán)境中，對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)測信息并完成數(shù)據(jù)分析。在軟件布設(shè)完成后可以啟動GPrP數(shù)據(jù)傳輸單元，將水環(huán)境監(jiān)測信息傳遞至服務(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)測中心。

5? 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)：

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[3] 李娜.信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2018（9）：155+157.

[4] 林舒，徐瑋.水環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的開發(fā)[J].化學(xué)分析計(jì)量，2018（4）：111～114.