本實(shí)用新型涉及環(huán)境保護(hù)中水質(zhì)污染及水文風(fēng)險(xiǎn)狀況檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水質(zhì)、水文信息實(shí)時檢測及預(yù)警裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，各種廢水的排放日益加劇，是造成地表環(huán)境水嚴(yán)重污染的主要來源，廢水排放及天然環(huán)境導(dǎo)致水文環(huán)境隨之變化，水污染已經(jīng)成為越來越嚴(yán)峻的社會問題，水質(zhì)水文監(jiān)測作為環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，曾被形象地比喻為環(huán)境保護(hù)的眼睛，是獲取環(huán)境信息、認(rèn)識環(huán)境變化、評價環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督排污狀況的重要途徑。因此，有必要水質(zhì)水文狀況進(jìn)行監(jiān)測，對比不同區(qū)域的水資源，掌握總體區(qū)域水質(zhì)水文現(xiàn)狀，保護(hù)人類賴以生存的水環(huán)境。目前，以對各種污染源廢水及水文狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測而建立的污染源廢水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)正在逐步形成。目前的水樣采集方法基本為傳統(tǒng)手工方式，這些手段存在昂貴、不穩(wěn)定性強(qiáng)、采樣效率低下等問題。還未有集規(guī)范采樣、實(shí)時分析、方便在各類水域中自導(dǎo)航移動、帶有便攜式監(jiān)控平臺、完全智能化控制于一體的水域水質(zhì)采樣分析裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的問題是：信息傳輸效率低、無法進(jìn)行大數(shù)據(jù)比較和區(qū)域繪圖，不能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、監(jiān)控結(jié)果不可靠。
為有效解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
一種基于LI-FI應(yīng)用的實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括控制模塊、采樣檢測模塊、無線通信模塊、預(yù)警模塊、防雷模塊、太陽能供電模塊及云存儲器；
其中無線通信模塊是基于LI-FI應(yīng)用的LI-FI系統(tǒng)，進(jìn)行有效無線信息傳輸；LI-FI系統(tǒng)包括光接收機(jī)和光發(fā)射機(jī)，光接收機(jī)包括：光電探測器、解調(diào)電路和信號輸出電路，光接收機(jī)接收LED光束中加載的信息依次經(jīng)過光電探測器和解調(diào)電路后由信號輸出電路輸出，光發(fā)射機(jī)包括：控制器和調(diào)制器，調(diào)制器接收控制器發(fā)出的編碼數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成特定形式的電平信號輸出到對應(yīng)的使用終端；
其中控制模塊包括存儲單元、運(yùn)算單元和顯示單元；
其中采樣檢測模塊分為采樣部分和檢測部分，其通過無線通信模塊與控制模塊相連，控制模塊連接有預(yù)警模塊；
太陽能供電模塊為控制模塊、采樣檢測模塊、無線通信模塊及預(yù)警模塊提供穩(wěn)定的電力；
其中采樣檢測模塊的檢測部分具有多個傳感探頭，用于檢測水質(zhì)、水文參數(shù)，可配置所述傳感探頭的待檢測參數(shù)包括：水質(zhì)指標(biāo)：COD、NH3-N、氨氮、總磷、總氮、重金屬、氰化物、PH值、水溫、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧；水文指標(biāo)：水位、流速和流量；
將采樣檢測模塊的檢測部分檢測獲得的參數(shù)信息通過無線通信模塊傳輸?shù)娇刂颇K中，通過運(yùn)算單元得到水質(zhì)綜合數(shù)據(jù)及水文綜合數(shù)據(jù)，并存儲于存儲單元中，存儲單元采用循環(huán)數(shù)據(jù)存儲的工作模式，并可實(shí)現(xiàn)USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存；通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)一步將控制模塊分析計(jì)算得到的水質(zhì)水文數(shù)據(jù)上傳至云存儲器中，同時從云存儲器下載其他地區(qū)的水質(zhì)水文大數(shù)據(jù)信息，并從大數(shù)據(jù)信息中比對出相同或相似的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建地區(qū)水質(zhì)、水文分析地圖，通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接下載至存儲模塊，并在顯示單元中有針對性的進(jìn)行顯示；
預(yù)警模塊用于當(dāng)控制模塊比對當(dāng)?shù)厮|(zhì)、水文有一項(xiàng)或多項(xiàng)數(shù)據(jù)超過國家標(biāo)準(zhǔn)時，進(jìn)行預(yù)警；
防雷模塊，其避雷針安裝在分析儀的上側(cè)，高于整個水質(zhì)檢測系統(tǒng)；
該系統(tǒng)還包括太陽能供電模塊，所述太陽能供電模塊包括太陽能電池板、太陽能轉(zhuǎn)換裝置及蓄電池。
優(yōu)選方案，所述預(yù)警模塊包括預(yù)警提示裝置；所述預(yù)警提示裝置為報(bào)警器或者燈光閃爍器。
優(yōu)選方案，其中LI-FI系統(tǒng)具有LI-FI芯片。
優(yōu)選方案，實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，還包括清洗刷，用于清洗傳感探頭
優(yōu)選方案，其中無線通信系統(tǒng)為二進(jìn)制過濾的連續(xù)相位頻率調(diào)制；所述無線通信系統(tǒng)的天線為全向天線。
本實(shí)用新型在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種結(jié)構(gòu)合理、采樣準(zhǔn)確、智能化高、信息傳輸無損高效、監(jiān)測效率高、可綜合各地水質(zhì)水文信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了控制模塊、采樣檢測模塊、無線通信模塊、預(yù)警模塊、防雷模塊、太陽能供電模塊及云存儲器等，通過相應(yīng)的測量模塊采集水體水質(zhì)水文信息、實(shí)時發(fā)送給遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，結(jié)合云存儲器中的歷史記錄和區(qū)域?qū)Ρ?，從而獲得整體區(qū)域?qū)崟r的水質(zhì)水文信息及預(yù)警數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于裝置內(nèi)含有下述部分：LI-FI系統(tǒng)。
LI-FI系統(tǒng)是基于可見光通信技術(shù)的一種無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，又稱為“光保真技術(shù)”，英文名LightFidelity，是一種利用可見光波譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù)。具有傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸速度快、效率高、無損、安全性高、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。本裝置中的LI-FI系統(tǒng)包括：光接收機(jī)和光發(fā)射機(jī)，光接收機(jī)包括：光電探測器、解調(diào)電路和信號輸出電路，光接收機(jī)接收LED光束中加載的信息依次經(jīng)過光電探測器和解調(diào)電路后由信號輸出電路輸出，光發(fā)射機(jī)包括：控制器和調(diào)制器，調(diào)制器接收控制器發(fā)出的編碼數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成特定形式的電平信號輸出到對應(yīng)的使用終端。
試驗(yàn)證明，本實(shí)用新型可在較少投資的基礎(chǔ)上獲得較為精準(zhǔn)的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，而又由于信號傳輸效率高，保真性強(qiáng)，測量周期短，可快速提供初步的檢測結(jié)果，對較早發(fā)現(xiàn)水質(zhì)、水文異常變化，安全性高，具有廣闊的運(yùn)用前景。
附圖說明
圖1為一種基于LI-FI應(yīng)用的的實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種基于LI-FI應(yīng)用的的實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括控制模塊、顯示器、采樣器、檢測模塊、無線通信模塊、預(yù)警模塊、防雷模塊及太陽能供電模塊，其中無線通信模塊是基于LI-FI應(yīng)用的LI-FI系統(tǒng)，進(jìn)行有效無線信息傳輸；LI-FI系統(tǒng)包括服務(wù)器、發(fā)送端和接收端，服務(wù)器將標(biāo)引后的頻段信息提供至發(fā)送端，接收端具有光信號接收單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，用于將相應(yīng)頻段的光信號匹配至相應(yīng)信息；
其中控制模塊包括存儲單元、運(yùn)算單元和顯示單元；
其中采樣檢測模塊分為采樣部分和檢測部分，其通過無線通信模塊與控制模塊相連，控制模塊連接有預(yù)警模塊；
太陽能供電模塊為控制模塊、采樣檢測模塊、無線通信模塊及預(yù)警模塊提供穩(wěn)定的電力；
其中采樣檢測模塊的檢測部分具有多個傳感探頭，用于檢測水質(zhì)、水文參數(shù)，可配置所述傳感探頭的待檢測參數(shù)包括：水質(zhì)指標(biāo)：COD、、NH3-N、氨氮、總磷、總氮、重金屬、氰化物、PH值、水溫、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧；水文指標(biāo)：水位、流速和流量；
將采樣檢測模塊的檢測部分檢測獲得的參數(shù)信息通過無線通信模塊傳輸?shù)娇刂颇K中，通過運(yùn)算單元得到水質(zhì)綜合數(shù)據(jù)及水文綜合數(shù)據(jù)，并存儲于存儲單元中，存儲單元采用循環(huán)數(shù)據(jù)存儲的工作模式，并可實(shí)現(xiàn)USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存；通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)一步將控制模塊分析計(jì)算得到的水質(zhì)水文數(shù)據(jù)上傳至云存儲器中，同時從云存儲器下載其他地區(qū)的水質(zhì)水文大數(shù)據(jù)信息，并從大數(shù)據(jù)信息中比對出相同或相似的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建地區(qū)水質(zhì)、水文分析地圖，通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接下載至存儲模塊，并在顯示單元中有針對性的進(jìn)行顯示；
預(yù)警模塊用于當(dāng)控制模塊比對當(dāng)?shù)厮|(zhì)、水文有一項(xiàng)或多項(xiàng)數(shù)據(jù)超過國家標(biāo)準(zhǔn)時，進(jìn)行預(yù)警；
防雷模塊，其避雷針安裝在分析儀的上側(cè)，高于整個水質(zhì)檢測系統(tǒng)；
該系統(tǒng)還包括太陽能供電模塊，所述太陽能供電模塊包括太陽能電池板、太陽能轉(zhuǎn)換裝置及蓄電池。
優(yōu)選方案，所述預(yù)警模塊包括預(yù)警提示裝置；所述預(yù)警提示裝置為報(bào)警器或者燈光閃爍器。
優(yōu)選方案，其中LI-FI系統(tǒng)的服務(wù)器內(nèi)具有LI-FI芯片。
優(yōu)選方案，實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，還包括清洗刷，用于清洗傳感探頭
優(yōu)選方案，其中無線通信系統(tǒng)為二進(jìn)制過濾的連續(xù)相位頻率調(diào)制；所述無線通信系統(tǒng)的天線為全向天線。
其中采樣部分的具體流程為首先設(shè)定水源的最低流量，當(dāng)采樣水流量達(dá)到該最低流量時，流量計(jì)發(fā)出信號，通過微處理器啟動在線監(jiān)測和采樣儀器取樣分析、測定，并以一定的時間間隔作為采樣和測定頻率，例如每隔一小時或二小時采樣、分析測定一次，并將測定結(jié)果通過無線通信模塊進(jìn)行傳輸。
本實(shí)用新型的基于LI-FI應(yīng)用的的實(shí)時水質(zhì)監(jiān)測裝置系統(tǒng)的工作原理為：參見圖1，系統(tǒng)充電后，通過太陽能供電模塊為系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定清潔的電力；系統(tǒng)處于啟動工作狀態(tài)，采樣器啟動采樣工序，快速獲得樣品，經(jīng)過多個傳感器測量各項(xiàng)參數(shù)后，通過LI-FI無線通信模塊傳輸至控制模塊中，LI-FI無線通信模塊包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，利用光的高頻閃爍高效傳輸信息，將采樣檢測模塊的檢測部分檢測獲得的參數(shù)信息傳輸?shù)娇刂颇K中，通過運(yùn)算單元得到水質(zhì)綜合數(shù)據(jù)及水文綜合數(shù)據(jù)，并存儲于存儲單元中，存儲單元采用循環(huán)數(shù)據(jù)存儲的工作模式，并可實(shí)現(xiàn)USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，并通過顯示器對綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)一步將控制模塊分析計(jì)算得到的水質(zhì)水文數(shù)據(jù)上傳至云存儲器中，同時從云存儲器下載其他地區(qū)的水質(zhì)水文大數(shù)據(jù)信息，結(jié)合本地的地理位置信息和水質(zhì)水文狀態(tài)，共同構(gòu)建整體區(qū)域水質(zhì)、水文分析地圖，通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)連接下載至存儲模塊，將區(qū)域水質(zhì)水文情況圖在顯示單元中有針對性的進(jìn)行顯示
以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。