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基于物联网的河流水质自动监测系统及云服务平台开发与应用研究

来源:新闻资讯 / 时间: 2024-11-24
【摘要】: 水质在线监测系统是由现代传感器技术、计算机应用技术和通信网络组成的综合在线自动监测网络。现有的河流水质监测系统主要以在河道附近建立水质监测站为主,不仅建设成本高,同时对当地的自然环境有一定的影响。设计并实现一种基于物联网技术的小型的河流水质监测系统,并配套设计一套河流水质管理软件能够有效解决目前的问题。该系统能够对河流水质进行连续监测,且监测数据精度高、成本低、易维护。设计的水质监测平台主要包括河流水质监测终端数据采集系统与河流水质管理系统两个部分。主要研究结果如下:(1)设计并完成了一套成本低、功能完善、兼容性高的河流水质监测终端。采用树莓派作为监测终端的控制模块,能够有效地兼容大部分数据传输协议和网络传输协议,对传感器具备广泛的适用性。(2)以Windows平台为例,设计了河流水质管理系统。提出了基于云服务模式下的河流水质管理系统软件设计方案,解决了传统管理部门内部服务器所导致的数据上传难、数据流通性差和维护困难等问题。采用云计算技术,提高了数据处理效率,降低了终端硬件的配置需求。实现了水质和设备状态实时显示功能、水质预警功能、水质分析功能。(3)完成了对监测终端传感器数据的校准。根据不同传感器原理和特征,采用诸如两点法、标准液法等校准手段调整电流与计算参数。校准后的传感器与实测值45°曲线的R~2>0.999。经校准后,氨氮和电导率传感器测定标准液准确度高,故采用理论公式进行计算。其他传感器校准参数如下:电流—温度校准参数为:y=0.0062x-25.0000;电流—p H转换参数为:y=0.0009x-3.4958;电流—液位转换参数为:y=0.3124x-1249.7000;电流—氨氮转换参数为:y=0.000625x-2.5062;电流—浊度转换参数为:y=0.0625-250.0469。(4)完成了在实验室条件下监测数据准确和稳定的传输。每10000条数据错误率约为0.13%,监测数据丢失率0%。采用3倍标准差法判断错误值以及对错误值和缺失值采用多段线性插值法进行修复具有非常高的准确性和较短的计算时间。(5)设计了基于云服务模式下的本地的具有图形界面的河流水质管理系统。满足了设计需求,实现了水质实时数据显示、水质数据管理、水质数据超标预警、监测终端管理、水质数据分析等功能。完成了一套成本较低、功能完备、可靠性高的河流水质监测终端及配套的河流水质管理系统。

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