湖泊水环境实时监测网络系统参照.pdfVIP

湖泊水环境实时监测网络系统 摘要 湖泊水资源是现今非常重要的淡水资源， 关系周边大城市用水安全。 因此，实时 监控湖泊的水质状况是必要的。 随着科技的发展， 早期的人工监测已经基本被淘 汰，人工监测不但成本高，而且对于大型湖泊来说效率低下。相对于人工检测， 利用现代手段的自动监测系统优势极其明显。 自动监测系统通过在湖泊周围和水 面防放置传感器监测装置， 实时感知水质变化， 通过无线电装置把数据传送到邻 近基站进行初步处理，再通过电缆把初步处理得数据传送到几公里外的工作站， 然后通过计算机做最终处理与分析后发布到显示装置上，达到实时监测的目的。 关键词 ：实时监控 人工监测 自动监测 传感器 传送 自动监测网络系统设计 1.1 、方案对比 方案一： 所有监测点均安装无线电传输设备，直接把数据传送到监测中心进行分析； 优点：减少了设备的投入，例如监测基站等； 缺点：数据传输距离远，导致所需无线电设备成本高昂，容易受到环境干扰。 方案二： 湖泊中的监测点安装无线电设备， 岸边监测点采用电缆连接， 所有监测点的数据 先传送到离湖泊 500 米（共四个，均匀分布在湖泊四周）的监测基站，进行初步 数据处理，把处理后的数据再通过铺设电缆传送到 5 公里外的监测中心进行分 析； 优点：成本低，受环境干扰弱； 缺点：网络结构复杂。 经过方案对比，最终选择了方案二，虽然网络结构复杂，但是成本低，这是重要 的。 1.2 、系统设计准备 1.2.1 需要监测的水文参数 水体温度、水体盐度、水体 PH值、水体有害金属元素浓度、化学物质含量、水 体浮游生物数量、湖泊水位、水面风速与风向、水面温度与湿度等。 1.2.2 设备安置 需要监测的 XX湖泊面积为 500*500(平方米 )，共要安置 100 个监测点： 1）用沉箱法把 30 个已经安装无线电传输设备的传感器沉到湖泊底层， 均匀布置， 用于监测湖泊底层水体温度、盐度、 PH 值、有害元素和化学物质等； 2 ）用漂浮法把 30 个已经安装无线电传输设备的传感器均匀分布在湖面， 并用装 置把它们固定在一定水面范围， 并设置水面标识， 避免湖面船只碰撞， 用于监测 湖泊顶层水体温度、盐度、 PH 值、有害元素、化学物质、浮游生物数量并同时 监测水面风速、风向和湖泊水位； 3 ）用打桩法把 40 个传感器装置均匀布置在湖泊岸边， 并用电缆把它们连接起来， 用于监测湖泊周围的温度、风速风向、湿度、空气物质等。 1.3 、系统设计 1.3.1 系统结构和工作原理 本系统主要由 XX湖泊水环境监测中心主站、通信网络、现场监测设备三部 分组成，利用前端设备监测、 数据远传通讯和中心系统软件平台来实现。 采集数 据，使监测中心通过简单而又经济的计量手段， 实现对整个地区监测点数据进行 监测并分析，进而实现良好的社会效益和经济效益。 1.3.2 所应用的计算机网络传输原理 （见图） 这里主要应用其中的物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。 1）物理层 物理层（ Physical Layer ）处于 OSI 参考模型的最低层。物理层的主要功能是利 用物理传输介质为数据链路层提供物理连接， 以便透明地传送“比特”流。 物理 层传输的单位是比特（ Bit ），不去考虑比特流的意义和结构。 2 ）数据链路层 在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层（ Data Link Layer ）通过 在通信的实体之间建立数据链路连接，