基于云计算的动态水质监测系统及方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：基于云计算的动态水质监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于云计算的动态水质监测系统及方法。
背景技术：
水是重要的民生和战略资源，水质优劣对水资源的使用起着至关重要的作用。社会快速发展，各行各业对水质质量的要求越来越高。高要求意味着更快、更准确的检测、监测水体，甚至要求能推算出水体未来一段时间的质量变化情况，于是出现了许多新的水质检测装置。现有的水质检测装置只能被动监测，无法实现水质的预测。因此，有必要设计一种新型的基于云计算的动态水质监测系统
发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于云计算的动态水质监测系统及方法，该基于云计算的动态水质监测系统及方法易于实施，而且能实现水质实时监测。发明的技术解决方案如下一种基于云计算的动态水质监测系统，包括子传感器�？�、分站、采集网络�？�、云数据库�？榧叭嘶换ツ？椋环终竞妥哟衅髂？榫喔觯恳桓龇终局辽儆胍桓鲎哟衅髂？榱樱环终灸谏栌卸ㄎ蛔爸煤屯ㄐ抛爸茫蛔哟衅髂？槲狿H值传感器、PH值传感器、浊度传感器、和硬度传感器中的至少一种；采集网络�？橛敫鞣终就ㄐ帕樱糜谑占鞣终痉⒊龅氖荩⒔占降氖菔涑龅皆剖菘饽？椋蝗嘶换ツ？橛朐剖菘饽？榱樱辉剖菘饽？橹写娲⒂卸嗄昴诙喔霰患觳馑宓母髟路莸腜H值数据；云数据库�？橛糜诙越邮盏降氖萁写娲�、对比、分析和推演处理；操作人员通过人机交互�？榉梦试剖菘饽？�。分站与采集网络�？橹浠贕PRS通信。作为一种新的承载业务，GPRS提供了一种高效、低成本的无线业务。分站内设置的GPRS�？槟苡胫骺刂行耐ㄐ牛视糜诩涠系�、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。一种基于云计算的动态水质监测方法，采用前述的基于云计算的动态水质监测系统；对水体PH值的监控过程如下云数据库�？榻邮盏酱硬杉缒？榇词鞘莺螅紫扰卸细檬菔欠裎狿H值数据，如果为非PH值数据，则判断该数据为无效数据；如果该数据为PH值数据，再判断PH值的数值范围，小于O或大于20的数据为无效数据，其他数据为有效数据；将有效数据存储在云数据库�？橹械墓烫才讨校辉谀勘晁蛄暌陨铣鱿帜吃翽H平均值偏差不超过O. I时，云数据库�？槿衔勘晁騊H值在该月份稳定，即以上一年目标水域的该月的PH平均值作为目标水域在本年该月的推演结果；目标水域连续三年以上某月PH平均值上升Λ X时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份上升Λ X，即以上一年目标水域的该月的PH平均值加上Λ X作为目标水域在本年该月的推演结果；在目标水域连续三年以上某月PH平均值下降Λ X时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份下降Λ X，即以上一年目标水域的该月的PH平均值减去Λ X作为目标水域在本年该月的推演结果。Λ X取值为O. 05-0. 2中的某一定值。当某一目标水体在某月的PH平均值与当月的推演结果相差5%以上，则云数据库�？橥ü嘶换ツ？槠舳ň�。计算相差百分比的公式为相差百分比=|Χ2-Χ1|/Χ1，其中，Xl和Χ2分别为当月的实测PH值和推演结果有益效果本发明的基于云计算的动态水质监测系统及方法，通过规模数量的子传感器�？椴杉降乃市畔ⅲ轿环治鏊逯柿�。采集到的数据量比常规方法大大增加，可信度提高，采用云计算模式，检测监测流程更快，能实现实时采集、实时获得水质质量信息，自动化程度高。通过独特的推理机制，能有效预测水体的未来水质，并及时给出报警，这种主动超前监控的模式对于水体监控具有更高的现实意义。

图I为基于云计算的动态水质监测系统的总体结构图；图2为基于云计算的动态水质监测系统的监测流程图。
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明实施例I :如图I所示，一种基于云计算的动态水质监测系统，包括子传感器�？�、分站、采集网络�？�、云数据库�？榧叭嘶换ツ？椋环终竞妥哟衅髂？榫喔觯恳桓龇终局辽儆胍桓鲎哟衅髂？榱樱环终灸谏栌卸ㄎ蛔爸煤屯ㄐ抛爸茫蛔哟衅髂？槲狿H值传感器、PH值传感器、浊度传感器、和硬度传感器中的至少一种；采集网络�？橛敫鞣终就ㄐ帕樱糜谑占鞣终痉⒊龅氖荩⒔占降氖菔涑龅皆剖菘饽？椋蝗嘶换ツ？橛朐剖菘饽？榱樱辉剖菘饽？橹写娲⒂卸嗄昴诙喔霰患觳馑宓母髟路莸腜H值数据；云数据库�？橛糜诙越邮盏降氖萁写娲�、对比、分析和推演处理；操作人员通过人机交互�？榉梦试剖菘饽？�。子传感器受体积和功能所限，在系统中只负责完成基本的数据采集功能。采集到的数据经分站打包上传，其中分站对数据进行基本的去噪、抑噪和消除干扰操作。其中去噪采用在采集端加装带通滤波器的方法，采用放大器对信号放大再经DSP处理的方法抑噪。其后数据包经采集网络�？榇椭猎剖菘饽？椋谠剖菘饽诹骶荽碜幽？�、数据对比子�？�、数据记忆子�？�、数据分析子模块，数据推演子�？椋钪盏玫降乃市畔⒑鸵欢问奔淠谒逯柿康谋浠蒲菥嘶换ツ？槭涑�。所述子传感器是目前市场上广泛使用的针对水体单一特征值的传感器，如PH值传感器、浊度传感器、硬度传感器等，这些传感器技术成熟，使用方便。与分站之间只需设置匹配的通信协议和串口接口即可通信。所述分站可以综合传感器采集到的数据，内置定位装置、上下端通信设备和其他辅助设备。所述定位装置包括GPS装置，所述上下端通信设备包括分站通信协议及其所有串口，其他辅助设备包括蓄电池、电源以及起固定作用的相关装置。所述云数据库�？槭且桓銮看蟮募扑慊低常ㄊ荽碜幽？�、数据对比子�？�、数据记忆子模块、数据分析子�？椋萃蒲葑幽？�。其中数据处理子�？橹葱惺� 转码和数据打包功能，装置采集到数据信息量较大，将其转换为其他格式数据可以减少能耗和芯片占用；其中数据对比子�？橹葱胁杉降氖莺湍谥檬荻员龋岣呤菔侗鹦剩黄渲惺菁且渥幽？椴捎霉烫才蹋咚僦葱惺荽娲⒑偷饔茫岣呤菔侗鹦剩黄渲惺莘治鲎幽？橹葱惺菡嫖钡呐卸ǎ范ǘ杂κ葜凳欠裾＃黄渲惺萃蒲葑幽？橹葱惺萃蒲荩菽谥檬菘猓攵怨ヒ欢问奔淠诜显ぶ檬菘獾氖荩蒲萃笠欢问奔涫莸淖呦�。所述数据处理子�？榫弑甘萁邮�、数据分类、数据融合功能，其中数据融合主要指将不同传感器采集到的不同指标按通信协议规定方法压缩为一个数据包，其中通信协议含多个拓展口；所述数据对比子�？榫弑甘菔侗稹⑹莸饔�、数据判断功能，先对数据处理子模块传递过来的数据包解压，不同数据对应不同储存单元；然后调出内置相似数据，判断分析解压后的数据，滤出类型错误和数值异常的数据。所述数据记忆子�？榫弑甘荽娲ⅰ⑹莺硕üδ埽渲惺莺硕üδ苤饕钦攵猿な奔湓诵械氖菘馐峙哟蟮奶氐悖Ｕ鲜菘馕榷ㄋ远源娲⒌氖葜葱卸渭觳椋觳槠淅嘈秃褪荡笮》段�。所述数据分析子�？榫弑甘荻寥　⑹菔涑龉δ埽凰鍪萃蒲菽？榫弑甘莸饔�、数据识别，数据预测功能。对于PH值的监控过程如下(对于其他水质指标的监控类似)目标水域某月降水量为X，光照总量为Y，月内水体PH值为Z。其中Z随X、Y变化而变化，变化方式为X变大，Z变大；Υ变大，Z变小。目标水域A前年水体PH平均值在I月为7.2，期间最高7. 3，最低7. I ;3月上升至7. 5，期间最高7. 7，最低7. 5 ;目标水域A去年水体PH平均值在I月为7. 3，期间最高7. 3，最低7. 2，3月上升至7. 6，期间最高7. 6，最低7. 5。说明该水域在固定时间内，每年的水体PH值规律变化。本发明通过PH值检测器监测目标水域PH值实时数据。PH值检测器将信息传递给分站，分站下挂多个不同类型传感器单元，分站对数据多个不同数据打包转码，经GPRS网络传输至云数据库�？�。分站内设置有数据处理器执行上述打包和转码等功能。云数据库在收到数据后，解包得到PH值数据。首先判断PH值数据类型，若为温度或者其他数据则为无效数据；然后判断PH值数据范围，小于O或大于20的自然水体不会出现的数据则为无效数据。其他数据为有效数据，存储至固态硬盘并同时调用往年A水域该月份和往前往后各一个月的PH值相差小于O. 2的数据。在目标水域连续三年以上出现某月PH平均值偏差不超过O. I时，系统认为目标水域PH值在该月份稳定。在目标水域连续三年以上某月PH平均值上升O. I时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份上升O. I。在目标水域连续三年以上某月PH平均值下降O. I时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份下降O. I。今年I月PH值平均值7. 4，期间最高7. 4，最低7. 2。统计近两年数据，假设I月_3月期间，水体PH平均值呈逐年上升趋势。推演结果(即预测值)为3月PH平均值上升至7.6。本系统实时监测水体健康，设置各项数值偏差一定程度则给出报警，比如其中PH值偏差推演结果5%以上则启动报警。提醒人工检查水体PH值情况。系统实时性大大改变了以往水体污染报警和处理的滞后性，实用性强。
权利要求
1.一种基于云计算的动态水质监测系统，其特征在于，包括子传感器�？椤⒎终�、采集网络�？椤⒃剖菘饽？榧叭嘶换ツ？椋� 分站和子传感器�？榫喔觯恳桓龇终局辽儆胍桓鲎哟衅髂？榱樱环终灸谏栌卸ㄎ蛔爸煤屯ㄐ抛爸茫蛔哟衅髂？槲狿H值传感器、PH值传感器、浊度传感器、和硬度传感器中的至少一种；采集网络�？橛敫鞣终就ㄐ帕樱糜谑占鞣终痉⒊龅氖荩⒔占降氖菔涑龅皆剖菘饽？椋� 人机交互�？橛朐剖菘饽？榱樱� 云数据库�？橹写娲⒂卸嗄昴诙喔霰患觳馑宓母髟路莸腜H值数据；云数据库模块用于对接收到的数据进行存储、对比、分析和推演处理；操作人员通过人机交互模块访问云数据库�？椤�
2.根据权利要求I所述的基于云计算的动态水质监测系统，其特征在于，分站与采集网络�？橹浠贕PRS通信。
3.一种基于云计算的动态水质监测方法，其特征在于，采用权利要求I或2所述的基于云计算的动态水质监测系统；对水体PH值的监控过程如下云数据库�？榻邮盏酱硬杉缒？榇词鞘莺螅紫扰卸细檬菔欠裎狿H值数据，如果为非PH值数据，则判断该数据为无效数据；如果该数据为PH值数据，再判断PH值的数值范围，小于O或大于20的数据为无效数据，其他数据为有效数据；将有效数据存储在云数据库�？橹械墓烫才讨校� 在目标水域连续三年以上出现某月PH平均值偏差不超过O. I时，云数据库�？槿衔勘晁騊H值在该月份稳定，即以上一年目标水域的该月的PH平均值作为目标水域在本年该月的推演结果；目标水域连续三年以上某月PH平均值上升Λ X时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份上升Λ X，即以上一年目标水域的该月的PH平均值加上Λ X作为目标水域在本年该月的推演结果；在目标水域连续三年以上某月PH平均值下降Λ X时，系统推断下一年目标水域PH值在该月份下降Λ X，即以上一年目标水域的该月的PH平均值减去Λ X作为目标水域在本年该月的推演结果。
4.根据权利要求3所述的基于云计算的动态水质监测方法，其特征在于，Ax取值为O. 05-0. 2中的某一定值。
5.根据权利要求4所述的基于云计算的动态水质监测方法，其特征在于，当某一目标水体在某月的PH平均值与当月的推演结果相差5%以上，则云数据库�？橥ü嘶换ツ？槠舳ň�。
全文摘要
本发明公开了一种基于云计算的动态水质监测系统及方法，所述的系统包括子传感器�？�、分站、采集网络模块、云数据库模块及人机交互�？椋环终竞妥哟衅髂？榫喔觯恳桓龇终局辽儆胍桓鲎哟衅髂？榱樱环终灸谏栌卸ㄎ蛔爸煤屯ㄐ抛爸茫蛔哟衅髂？槲猵H值传感器、pH值传感器、浊度传感器、和硬度传感器中的至少一种；采集网络�？橛敫鞣终就ㄐ帕樱蝗嘶换ツ？橛朐剖菘饽？榱樱辉剖菘饽？橹写娲⒂卸嗄昴诙喔霰患觳馑宓母髟路莸腜H值数据；操作人员通过人机交互模块访问云数据库�？�。该基于云计算的动态水质监测系统及方法易于实施，而且能实现水质实时监测。
文档编号G01N33/18GK102879544SQ20121038735
公开日2013年1月16日申请日期2012年10月12日优先权日2012年10月12日
发明者李铭, 程栋, 谢威力, 李丽娟申请人:长沙高新开发区镭铭电子科技有限公司

亚星游戏官网-www.yaxin868.com

基于云计算的动态水质监测系统及方法