小型移动在线水质监测系统的研究

1、论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人：隆重主到熬拯拉划电壬叠披太堂评阅人：匿垒直室评阅人：匿名直室评阅人：匿垒直室评阅人：答辩委员会主席：委员：委员：委员：委员：委员：答辩日期： 曩：堕鱼！丛塑鲨自垒堕堕旦一一（）： 浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者始，弦参签字魄沈协岁月阳学位论文版权使

2、用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘芏有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝望盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：记劢导师签名：杨、签字日期：洳乙年岁月日签字日期：加年弓月乒日 浙江大学硕士学位论文摘要摘要最近几年我国城市水源地突发性污染事件日益增加，自动监测站由于位置固定难以实时发现和跟踪污染，国内常用的移动监测设备多为人工驾驶的水质监测车和水质监测船，不仅成本高而且存在二次污染，现有的无人监测船存在体积大

3、、携带不方便等缺点。低成本的便携式移动在线水质监测设备是一个急待解决的问题。本文在分析国内外移动在线水质监测系统应用现状和先进技术的基础上，设计了小型移动在线水质监测系统。该系统可用于水质污染事件的应急监测和跟踪，以及水源地水质的日常巡检，具有体积小、成本低、检测速度快、远程数据传输等优点。本文的主要内容如下：（）介绍了国内外移动在线水质监测系统的发展状况、典型产品及其不足之处分析了现有产品中所使用的先进技术。（）完成了小型移动在线水质监测系统的整体设计。系统由采样模块、监测终端、监控中心和手持终端所组成。单个采样模块支持接入最多路水质传感器，能实现水质快速检测、高精度采样和实时在线安全评价。

4、采用无线数据通信和定位的方法。（）完成了系统各组成模块的硬件电路设计和软件设计，包括高精度采样电路和多通道水质传感器接口。（）在监控中心服务器上编写了水质安全评价软件，能够根据移动监测系统提供的实时数据，实现对饮用水水源地的水质实时在线评价。本文的主要特色或创新点如下（）所设计的小型移动在线水质监测系统。具有成本低、体积小、便携性好和操作简便等优点适用于对地表水源地进行移动监测以及实时跟踪突发性污染。（）移动平台采用电子罗盘和进行组合导航，不仅方便运动控制同时也能进行自主导航。（）采用快速响应的水质传感器，满足移动检测的需要。浙江大学硕士学位论文摘要（）采用基于水厂工艺的水质评价方法对水质采样

5、数据进行实时评价，同时提供预警信息。关键词：移动在线水质监测，远程遥控，高精度，水质评价浙江大学硕士学位论文，（），（），（），（）浙江大学硕士学位论文，（），（），（）（）：，浙江大学硕士学位论文目录目录摘要第一章绪论课题背景国内外水质监测系统现状国外水质监测系统现状。国内水质监测系统现状移动在线水质监测系统概况移动水质监测在线水质监测本文任务及结构第二章在线监测系统总体方案设计系统总体架构水质传感器采样模块监测终端。监控中心手持终端系统工作流程通信检查移动控制水样采集水质检测数据处理系统优点和创新点。系统优点系统创新点浙江大学硕士学位论文目录本章小结第三章采样模块的设计方案设计硬件设计微处

6、理器外围电路和接口设计电源模块一采样电路和输入通道的设计软件设计实物图本章小结第四章监测终端的设计方案设计硬件电路结构其它硬件组成硬件电路设计嵌入式主控板及接口电子罗盘和接口接模块接：无线模块模块。电机驱动电路电源模块：软件设计监测终端总体工作流程监测终端采样程序监测终端自主导航程序一浙江大学硕士学位论文目录实物图本章小结。第五章监控中心的设计监控计算机控制软件的设计通信软件水质安全评价软件。水质传感器管理软件水质数据库本章小结第六章手持终端的设计方案设计硬件设计微处理器及外围电路设计电源模块无线模块卡触摸屏。五向开关和拨码盘软件设计触摸屏上图形软件的设计。手持终端工作流程“实物图本章小结第七

7、章样机系统测试模块测试。模块通信测试无线模块通信测试模块测试。浙江大学硕士学位论文目录采样模块测试水质传感器响应速度测试一模块测试结果分析样机测试测试小结第八章总结和展望总结展望参考文献致谢作者在校期间参加的科研项目和发表的论文浙江大擘硕士学位论文绪论课题背景第一章绪论水是生态系统的血液，是地球环境中最重要和最有活力的因素，对于生物和人类的生存具有决定性的意义，充足、优质的水资源是生态系统健康发展的物质基础。水不仅是连接全球所有生态系统的纽带，同时更是人类社会发展不可缺少的自然资源。水广泛应用于农业、工业和生活，还用于发电、水利、水产、旅游和环境改造等各个领域心。然而，地球上可用的淡水资源却又

8、是十分有限的，平时人们所用的水资源主要是陆地上的淡水资源，只占全球水资源总量的不到。而且其中冰川占绝大部分储量。河流水、浅层地下水、湖泊水等比较容易利用的淡水资源约只占全球淡水总储量的，只占全球总储水量的。水资源问题在我国显得更为突出，我国水资源中地表水万亿立方米，地下水万亿立方米，水资源总量居世界第六位，人均占有量为立方米，在世界银行连续统计的个国家中居第位。与此同时，我国的水体污染日益加重。几年前，黄河流域水资源保护局曾组织专家组对黄河水污染的状况及危害进行了量化分析，发现黄河干流近河段的水质为劣五类，基本丧失水体功能。随着经济发展，黄河流域废污水排放量比世纪八十年代多了一倍，达亿立方米，

9、污染事件不断发生，支流变成了“排污河”。除了黄河，海河、辽河、淮河、松花江、长江和珠江，大江河水系，均受到不同程度的污染，湖泊富营养化问题突出。另一方面，我国突发性污染事故频出，仅年上半年至月份，全国就已先后发生多起水污染事件。月日上午，江苏省盐城市由于城西水厂原水受酚类化合物污染，致市区大面积断水。月日杭州建德境内杭新景高速苯酚槽罐车泄漏导致新安江受到污染。月日阿坝州松潘县境内一电解锰厂尾矿渣流入涪江，造成涪江水质异常。月日云南信息报报道曲靖发生一起重金属污染事件。吨铬渣倒入水库致使水库致命六价铬超标倍。缺水与水污染一连串触目惊心的数字，严峻的现实让国家不得不对饮浙江大学硕士学位论文绪论用水

10、安全、水资源保护等方面提出了更高的要求。根据国家加强饮用水安全保障工作的行业管理需求和科技攻关需求，国家在“十一五期间启动了水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）的研究和示范建设工作。水专项是我国重要的治水政策，自年底启动以来，重点围绕“十一五”“控源减排”的阶段目标，在重污染行业减排、城镇污水高效脱氮除磷、农业面源污染控制、饮用水安全净化处理、流域水质目标管理等关键技术领域取得了突破。结合“三河三湖”（淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池）等重点流域水污染防治规划及重点工程的实施，取得了阶段性成果，示范区水质明显改善。年月，我国“十二五”水专项实施计划获得通过，计划总体目标包括重点流

11、域水质改善、饮用水安全保障、提升产业化能力、构建两大技术体系、提升科技创新能力等方面。水资源保护与合理利用，涉及当今世界所面临的“人口、资源、环境”三大问题，水质监测被称为水资源保护的“眼睛”，是水资源保护和管理必不可少的组成部分，是一项重要的基础性工作，能够及时、准确、全面地反映水质现状及发展趋势，可为水环境研究、治理、污染控制等提供重要、直接的科学依据。通过对水环境中污染物及污染因素进行监测，评价污染物产生的原因及污染途径，对水污染问题进行鉴别和评估，为污染防治提供技术支持。目前我国的水质监测主要有实验室监测、自动监测站监测和移动监测这三种形式。实验室监测是通过设置某些断面定时定点瞬时取样

12、，然后将样品带回实验室进行仪器分析，分析精度高能够反映渐变性的水质污染情况，但监测周期长，劳动强度大，数据采集和传输的速度幔，难以保证所测数据的准确性和时效性，对突发性污染难以实现实时监测；自动监测站是设立在河流、湖泊、水库、饮用水源地、地下水观测点、近岸海域等流域内的现场水质自动监测实验室，可用于连续自动监测被测水体的水质变化情况，客观地记录水质状况，及时发现水质异常变化，进而实现对该流域或下游进行水质污染预报，研究水体扩散、自净规律等，达到掌握水质和污染物通量，为水环境管理部门提供技术服务的目的，但建设一个自动监测站成本较高，需要建造专门的厂房，同时在线水质分析仪器价格也昂贵，因而在同一水

13、源中所建的自动监测站数量少，而且由于监测站位置固定，所以监测范围也较小，不能全面反映水质状况；移动监测主要用于发生突，浙江大学硕士学位论文绪论发性污染后的应急监测和平时周期性的水质巡检，通常有两种方式：一是控制移动平台到指定水域采集水样或人工采集水样后送回岸边进行水质检测，二是控制搭载有水质检测传感器的移动平台到指定水域检测水质信息。国内外水质监测系统现状水质监测系统（：）是一个综合利用传感器、人工智能、电子和计算机理论与技术对水质进行监测的系统，通过组建监测网络可以实现对大范围的水体进行实时在线远程监测。水质监测系统主要由采样单元、分析测试单元、数据采集传输单元和检测中心组成。目前，世界上很

14、多国家都建立了以监测水质污染综合指标及其特定项目为基础的水质污染自动监测系统，它是在一个水系或一个地区设置若干个连续自动监测仪器的监测站，由一个中心站控制若干个子站，随时对该区的水质污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动水质监测系统。国外水质监测系统现状水质监测系统在国外已经发展了多年，在美国、英国、日本、荷兰等国已有相当规模的广泛应用，并被纳入至网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”。早在年美国和日本等发达国家对河流和湖泊等地表水开展了自动在线监测。同时对城市和企业的污水处理厂排水也实行自动在线监测。随着计算机的普及和现代信息技术的发展，利用先进的科技手段对环境状况进行实时监控和

15、优化配置是当今世界发达国家环境管理的新思潮。这些国家不惜投入巨资建设这样的系统。澳大利亚的许多州都建设了流域（区域）的水资源实时监控系统通过对各种水资源数据信息的自动监测、采集、传输、预警预报、决策支持、工程自动控制等。实现流域（区域）水资源的优化配置和实时调度。同时还与收费系统相结合，做到自动收费晦。在年美国宾夕法尼亚州的环保部门要求俄亥俄河流域水卫生委员会对州内的阿勒格尼河与莫农加希拉河的水域提供预警监测和开发水质监测系统，浙江大学硕士学位论文绪论该系统主要用于实时对流域内的有机物指标进行监测和跟踪嘲。近些年美国政府在密西西比河上游、斯库尔吉尔、特拉华州和萨斯奎汉纳也相继建立了水质监测系统

16、，为将监测系统提供的实时数据用于指导原水供应保障和特定需求，对河流系统中的多个在线监测站进行了协调沟通和管理，从而建立了区域预警系统，可用于改善该区域内水供应商之间的通信和提供应急响应。国内水质监测系统现状在我国，水质监测工作大概经历了以下三个阶段：第一阶段为年，主要任务是收集江河天然水质资料，监测天然水化学成分；第二阶段为年，这是我国水质监测工作步入全面发展的初期，水污染监测工作在水利部门开始全面展开，水利部内增设了水质监测中心。年又成立了水利部水质试验研究中心，同年颁发了水质监测规范，为水质监测工作的规范化管理奠定了基础；第三阶段为年至今，这是水质监测工作相对快速发展的阶段，监测项目涵盖污

17、染状况的绝大部分，实现了对水质的有效监测，同时注重保证监测数据的可靠性陋。截止年月，我国水利系统已建成由水利部、流域、省及其他（市）水环境监测中心、分中心，共个监测机构组成的四级水质监测体系，水质监测站点处，基本覆盖了全国主要江河湖库，专职人员人，技术力量较强，实现了对水质的有效监测。但我国主要江河、湖泊水体的水质总体上呈恶化趋势，水质监测任务十分繁重旧。目前我国面临的主要问题一是水质监测站点多以掌握地表水水资源质量功能为主，缺乏对地下水的监测和对大气降水水质监测。二是水质监测站的总数少于水功能区的数量，不能反映全部水功能区的水质状况。三是各级水质监测中心的采样能力不足，监测频率低，水质监测实

18、验室的监测仪器设备老化，大型分析仪器配备不平衡。四是机动监测能力不足，移动水质分析监测实验室配备数量太少，现场监测能力低。五是自动水质监测站数量太少，缺乏自动测报能力。难以获得重点水功能区主要水质监测的实时数据们。浙江大学硕士学位论文绪论移动在线水质监测系统概况移动在线水质监测系统包括移动水质监测和在线水质监测两个方面。移动水质监测主要指通过可移动监测设备对不同水域的水质进行监测，而在线水质监测主要指水质指标的在线检测和监测数据的远程传输。因此移动在线水质监测系统是指通过可移动监测设备对某一水域进行移动监测，同时将实时监测数据远程传输到水质监控中心，由监控中心对监测数据进行处理。移动水质监测移

19、动水质监测作为实验室水质分析和自动监测站监测的一种辅助监测手段，是水质监测体系中不可缺少的一环，主要用于发生突发性污染后的应急移动监测和平时的周期性水质安全巡检，方便掌握某一水域全面的水质状况。我国常见的移动水质监测设备主要为水质监测车和水质监测船，目前国内对无入水质监测船也有较多研究，并已经推出了若干产品。国外在移动水质监测系统领域起步较早，现大力发展水面无人艇，除军事上广泛应用外，在水质监测方面也得到了广泛的应用副。联合国人居署向绵阳市水务集团捐赠的水质流动采样监测车，监测车中配置了常规水质分析仪器和先进的用于检测重金属的水质检测仪器，能在事件现场及时检测浊度、余氯、氨氮、锰等多项水质参数

20、他引。湖北省水文局投资万元引进的流动水质监测车在车厢内安装了实验操作台、采样容器等，配备了车载式气相色谱仪、测定仪和便携式快速水质毒性检测仪等，能分析挥发性有机物、半挥发性有机物、氨氮、总磷、铁、锰及水质毒性等多种污染物【】在巢湖作业的“巢环监号”水质监测船集流动监测、水上实验和快速预警等功能于一体。船载监测设备包括便携式水质多参数分析仪、生物毒性测定仪、便携式分光光度计、便携式溶解氧测定仪和应急检测箱等，可满足常规监测和应急监测的要求，大大提升了巢湖蓝藻预警监控能力汹。英国（）公司研制的无人监测船可用于水质采样和水文环境评估。该监测船为双体船造型，通过进行浙江大学硕士学位论文绪论导航和定位，

21、在以电池为动力的情况下，能够持续运行小时，也可以使用柴油发电机为动力。自动在线监测船是珠海云洲智能科技有限公司针对移动式水质在线监测推出的水面机器人产品，如图所示。在线监测船可以通过监测水质污染分布图来追踪污染源，并可机动灵活地实现水样采集与大范围在线巡航监测。监测船支持路在线监测设备输入，通过无线点对点方式或实现通讯，能够自主导航和手动遥控航行啪。在线水质监测图自动在线监测船相比移动水质监测，在线水质监测能够方便工作人员远程实时掌握监测地点的水质数据，减轻了工作人员的劳动强度。同时在发生水环境污染事故后，能统筹分析该水域的总体状况，及时制定相应的处理方案。我国现有在线水质监测以水质自动监测站

22、为主，同时新的在线监测手段也不断出现。钱塘江杭州段先后建成了个水质自动监测站，能够全天候不问断地进行监测，监测数据通过传输，工作人员可以上网随时调取数据。一旦发生水环境污染事故，环保人员可在第一时间读到数据，通过各方位的数据，判断污染的区间和污染源的大致位置，快速找到“祸首”，并及时向有关部门提供水中超标种类，制定治理决策。浮标式水质自动监测站由气象探头、太阳能电板、标体、保护管等组成，浙江大学硕士学位论文绪论浮体材料主要是离子聚合泡沫塑料，内部集成了水质传感器和定位模块，能够全天候、自动连续监测水质，并通过无线网络向数据中心实时传输电导率、溶解氧、叶绿素、氨氮等常规水质数据。移动水质监测中，

23、无论是水质监测车还是水质监测船，均需要配备专门的工作人员进行水质数据处理，这样就增加了人力、物力的投入。无人监测船和自动在线监测船虽然能够大大减小人工劳动强度和提高监测效率，以及在发生毒害污染的时候，也能避免对人体造成伤害，但两者体积仍偏大，在发生突发性污染事故后，难以快速部署到事发地进行水质监测。同时自动在线监测船仅支持路监测设备输入，这样所能采集的水质信患则偏少。在线水质监测中，水质自动监测站虽然功能齐全、技术先进，但建设成本过高。浮标式监测站虽能满足实时在线监测的功能，但机动力不足，对突发性污染难以实现跟踪监测。本文任务及结构针对现有移动水质监测和在线水质监测的优缺点，本文提出了小型移动

24、在线水质监测系统，该系统具有体积小、便携性好、成本低、操作简便和监测设备输入接口多等优点，可方便进行移动监测以及对水质的快速检测，同时监测数据远程实时传输到监控中心并进行处理，实现了对某一水域的移动在线监测。系统主要包括以下内容：（）水质采样电路：能支持多路水质传感器输入，可对水质进行快速检测，同时保证高精度采样。（）移动平台运动控制电路：能实现对移动平台的运动控制、定位导航和与水质采样模块的数据通信以及与监控中心之间的远程通信。（）监控中心：用户在监控中心能实现对移动平台的远程控制并对接收到的实时采样数据进行分析处理。（）手持遥控终端：方便用户实现对移动平台的运动控制。浙江大学硕士学位论文绪

25、论浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计第二章在线监测系统总体方案设计小型移动在线水质监测系统的设计思想是结合嵌入式技术和无线通信技术实现对移动平台的运动控制和在线水质监测。用户能手动遥控移动平台以及通过上位机软件查看远程实时水质数据及其评价结果。系统总体架构系统由水质传感器、采样模块、监测终端、手持终端、监控中心和无线通信几个部分组成。其中水质传感器、采样模块和监测终端组成了移动平台。系统整体结构如图所示。一一一一一一：移动平台：陌研！采样嵌块图在线监测系统结构图移动平台以普通塑料船模为母体，具有体积小、便携性好和成本低的优点，只需要进行简单的机械加工即可成为理想的载体。系统中，水质传

26、感器与采样模块相接，一个采样模块可最多接入路水质传感器，采样模块对水质传感器的输出信号进行采样后通过通信将水质数据传送到监测终端，监测终端可同时接入多个采样模块。监测终端通过网络将采集到的多路水质信息发送到监控中心，用户只需要登陆上位机软件即可实现对水质信患的查询和评价分析。手持终端通过无线实现对移动平台的运动控制，兰罱基巷传一一传罴忑一令一萝浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计并存储监测终端发送的水质信息。水质传感器能否快速实现对水质的检测是移动监测的重要性能指标，同时也需要兼顾检测精度，因此在选择水质传感器时应考虑其测量精度和响应时间。在对地表水进行监测时，监测指标一般选择常规水质

27、参数和某些特定的水质指标。本文选择常规五参数水质指标为监测指标。并选择相应的水质传感器进行检测。常规五参数水质指标包括温度、溶解氧、电导率和浊度。温度是水质在线监测的一个基本参数，常用来校正随温度而变的参数，如和溶解氧等，可用于监视热污染。用来指示水体的酸碱性、净化过程进行的程度、金属及有机物的稳定状态等。当水质发生污染时，特别是发生有机物污染时，水中微生物增多，会造成水中的溶解氧浓度降低。电导率是水中无机物污染的综合指标，主要用于监测河流、污水处理厂及污染企业的排水掣。浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，属于人体感官指标。美国的公司是一家服务于水、废水处理和环境市场的生厂商、经销

28、商及水质水文仪器的系统集成商。的产品设计倾向于安装简易、操作方便及最少维护，本文水质传感器选择了生产的系列水质传感器【。一系列水质传感器中，除温度传感器采用的两线制配置外，其它传感器均为输出的三线制配置，同时所有水质传感器的电子元件全部都放在海洋级不锈钢外壳内，保证了传感器的安全正常使用。各传感器主要性能指标如表所示。表五参数传感器主要性能指标温度电导率溶解氧浊度名称传感器传感器传感器传感器传感器输出【量程。精度±±±浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计续表五参数传感器主要性能指标温度电导率溶解氧浊度名称传感器传感器传感器传感器传感器工作电压二二二预热时间

29、秒秒秒秒秒操作温度采样模块由于本文选择具有标准输出信号的水质传感器用于实现对水质指标的快速检测，采样模块则需要对的输出信号进行采样。采样模块采用位高精度采样芯片，用以实现对水质数据的高精度采样。该模块提供多路采样接：，方便用户在使用时，根据实际需要接入标准输出信号的水质传感器。该模块通过接口接收移动平台发送的采样指令和传送所采集的水质数据。监测终端监测终端主要由嵌入式主控板、动力电机、微型水泵、盛水器、模块、电子罗盘、卡和无线模块等组成。监测终端通过无线模块接收手持终端发送的控制指令，并通过网络将监测信息发送到控制中，羹，同时采用接与采样模块进行数据通信。嵌入式主控板作为监测终端的核心，提供多

30、种接口用来控制各个模块，并根据无线模块所接收的指令执行相应的操作。动力电机包含两个直流电机，分别受主控板的控制，共同完成移动平台前进、左转、右转、后退和调速的功能。微型水泵包含取水水泵和排水水泵，取水水泵用来进行水样采集，从监测水域抽取水样存放在盛水器中，当采样完成后由排水水泵将盛水器中的水样抽出。模块用于实现对移动平台的定位。电子罗盘用于获取移动平台的运动方向。卡用于存储移动平台的位置信息、方向信患和采集到的水质信患。浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计监控中心监控中心由监控计算机和控制软件组成。监控计算机具备地址，可接入网络，实现与监测终端的通信。控制软件用于显示通过接收到的监测信

31、患，包括移动平台的坐标、移动方向和水质采样信息，并能够根据最新的水质采样信息对水质进行评价分类，同时也可对水质数据库进行管理操作。手持终端手持终端主要用于用户实现手动对移动平台的远程遥控，通过无线模块将用户的控制指令发送给移动平台。该模块采用寸触摸屏作为人机接口，并开发了相应的操作软件，用户可直接在界面远程操作移动平台，同时提供了实体五向开关用于控制移动平台的运动状态和拨码盘用于调节移动平台的速度。系统工作流程移动水质监测是本系统的主要功能，完成一次移动水质监测的主要环节是对移动平台的运动控制和目的地的水质监测。移动平台的运动控制是指将控制移动平台运动到目的地主要有两种方式：（）用户通过手持终

32、端对移动平台进行人工遥控，遥控至目的地。（）用户通过监控中心向移动平台写入目的地坐标，由移动平台进行自主导航至目的地。目的地的水质监测是指移动平台通过搭载的水质传感器对目的地水样的水质指标进行快速检测。系统一次完整的工作流程如图所示浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计通信检查各工作流程的工作内容检查监控中心、手持终端与监测终端之间的通信是否正常，以及监测终端与采样模块通信是否正常采样模块完成对水质传感器输出信号的采样，并将采样数据发送给监测终端监测终端将采样信息发送到监控中心，控制软件将采样信息进行存储并对水质进行实时评价图移动水质监测工作流程图首先启动监测终端，这是因为监测终端的定位

33、模块在上电后需要一段时间才能正常工作。其次在监控计算机上运行控制软件。通过网络分别发送不同的运动指令查看监测终端的动力电机是否正常响应、微型水泵是否正常工作。接着启动手持终端，分别操作触摸屏的人机界面、拨码盘和五向开关，观察监测终端的动力电机是否正常响应、微型水泵是否正常工作。此部分主要用于检查监控中心和手持终端同监测终端的无线通信是否正常，如不正常则需要进行故障排除。监控中心或手持终端发送检查指令给监测终端。监测终端根据指令通过接口与采样模块进行通信，并将通信成功与否的结果反馈给监控中心或手持终端。移动控制在完成上述通信检查并确认通信无误后，等待监测终端的定位模块能浙江大学硕士学位论文在线监

34、测系统总体方案设计够正常定位，即监控中心所接收到的监测终端坐标不再变化。之后将移动平台放于监测水面，用户通过手持终端将移动平台遥控至指定位置，或者通过监控中心向监测终端写入目的地的坐标，由监测终端控制移动平台自主导航运动到目的地。水样采集当移动平台遥控或自主运动到指定位置后，监控中心或手持终端发送水质检测指令给监测终端。监测终端首先进行水样采集，即控制取水水泵抽取监测水域的水样存放在盛水器中，当盛水器中存满足够水样后监测终端停止取水水泵工作，并通过接口向采样模块发送采样指令。水质检测采样模块接收到监测终端发送的采样指令后，接通采样模块所外接的水质传感器的供电电源，即启动水质传感器工作。采样模块

35、开启转换后，依次读取各水质传感器的输出信号，当三次采样值的误差不超过时，则认为此时读数稳定，在完成对所有水质传感器的采样后，将采样数据通过接口传送到监测终端。数据处理监测终端在收到采样模块发送的水质数据后，将水质数据、移动平台的坐标存储在卡中并通过网络将水质数据发送到监控中心，同时监测终端控制排水水泵抽空盛水器中的水样。监控中心收到水质数据后，根据用户接入的水质传感器类型，转换成对应的数据值，同时将转换后的数据值以及移动平台的坐标存放在数据库中，并采用相应的水质评价算法对水质进行评价。这样便完成了一次完整的移动在线水质监测过程。浙江大学硕士学位论文在线监测系统总体方案设计系统优点和创新点系统优

36、点本系统具有如下优点：（）便携性好：移动平台采用普通船模改装而成，重量轻、体积小，普通人双手即可把持，方便运输。（）安全可靠：移动平台采用无人驾驶，采样模块为自动采样，避免了可能的毒害性污染对人体的危害。同时监测终端时刻检测电源电压，一旦电压低于设定值，则控制移动平台自动返回到出发地。（）手自动导航：用户可以很方便的使用手持终端实现对移动平台的遥控，同时也可以通过监控中心向监测终端设定多个目的地坐标，让监测终端控制移动平台进行自主巡航。（）标准采样：严格按照中华人民共和国国家环境保护标准水质采样方案设计技术规定（）中的要求，在采样垂线上的规定深度进行水样采集。（）精度高：采样模块采用位高精度采样，保证了水质数据采集的高精度。（）检测速度快：水质传感器响应时间短，能够在短时间内实现对水质的检测。（）支持多路水质传感器输入：单个采样模块支持接入路具有标准输出信号的水质传感器，而监测终端采用的总线接口支持接入多个采样模块，方便用户根据实际需求接入相应的水质传感器。（）实时数据处理：监控中心接收到采样模块采集到的水质数据后，除了