大区域水质污染智能监测系统设计

计算机测量与控制．２０１３．２１（１０）ＣｏｍｐｕｔｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ自动化测试技术·２６７０·收稿日期：２０１３－０３－１３；修回日期：２０１３－０５－２９。基金项目：２０１２年度河南省教育厅科学技术研究重点项目（１２Ｂ５２００５７）。作者简介：李晋（１９７０－），男，河南新野人，讲师，主要从事计算机应用方向的研究。文章编号：１６７１－４５９８（２０１３）１０－２６７０－０３中图分类号：ＴＰ３１１．５１文献标识码：Ａ大区域水质污染智能监测系统设计李晋，熊炎（信阳师范学院网络信息与计算中心，河南信阳４６４００２）摘要：目前大区域水质分析依赖人工取样或监测水质的化学成分变化情况，但该方法存在监测区域较小、分析周期长、监测数据滞后等现象，为了解决该问题，提出了一种大区域水质污染实时监测系统，系统由移动数据采集终端，中心数据处理终端组成；给出了详细的硬件和软件的设计方案，其中数据采集终端通过ＹＳＩ６６００水质传感器复杂水质电信号采集、滤波、Ａ／Ｄ变换等工作；信号处理终端采用处理能力较强的Ｓ３Ｃ２４１０核心芯片，处理大区域水质采集的大量电信号，在软件设计方面设计了一种水质信号残差修复算法，解决由于区域过大发生的电信号失真的弊端；以ＶＢ６．０为基础进行的系统集成测试表明，系统在３．５平方千米内的数据测试中，污染检测的精度达到７７％，高于人工检测平均水平的６５％，延时不超过０．７ｓ／ｋｍ，优于传统的水质监测系统。关键词：水质监测；大区域；Ｓ３Ｃ２４１０ＬａｒｇｅＡｒｅａＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＬｉＪｉｎ，ＸｉｏｎｇＹａｎ（ＸｉｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅＮａｎ４６４００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｌｙｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｉｄｅｌｙｅｘｉｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃｙｃｌｅｉｓｌｏｎｇ，ｓｉｇｎａｌｌａｇｓｂｅｈｉｎｄ，ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｒｅａｉｓｔｏｏｓｍａｌｌ，ｓｕｃｈｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｐｏｓｅｓａｋｉｎｄｏｆｂａｓｅｄｏｎＳ３Ｃ２４１０＋ＧＰＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｌａｒｇｅａｒｅａｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ．ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｕｓｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｓｔｒｏｎｇＳ３Ｃ２４１０ｃｏｒｅｃｈｉｐｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｌａｒｇｅａｒｅａｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｉｇｎａｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅ，ｄｅｓｉｇｎｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｌａｙ，ｄｅｓｉｇｎｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｒｅｐａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｌａｔｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅａｃｔｕａｌｃｏｎｔｒｏｌａｒｅａｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｃｈｅｄ３．５ｓｑｕａｒｅｋｍ．Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｒｅａｃｈｅｄ７７％，ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌｅｖｅｌｏｆ６５％．Ｄｅｌａｙｎｏｍｏｒｅｔｈａｎ０．７ｓｅｃｏｎｄｓ／ｋｍａｎｄｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；Ｓ３Ｃ２４１００引言随着我国工业化的不断发展，水污染已经成为困扰人们生存与发展的重要制约因素。水污染严重影响了水体的自我净化能力，水生物的生存状况，人们的健康［１－２］。因此，实时检测分析水体的水质情况具有重要意义。当前使用的水质分析仪可以检测水体中的物理和化学成分，分析相关水体的污染程度。但其存在一定的缺陷，如：检测结果具有延迟性，无法进行持续有效的检测，不能完成远程自动检测，检测精度较低。学者试图通过智能方法实现对水体的有效分析，由于水污染形成