物联网背景下的城市污水可视化监控体系研究

引言

在物联网高速发展的背景条件下,建立常州城市水环境防治监测服务系统的主要目的是为常州市水环境管理提供技术服务。然而,面对目前城市水环境污染的严峻形势,最紧迫的任务是为城市水环境实现污水排放监控提供技术支持。根据水环境整治目标的要求，综合考虑目前可能采取的整治措施，减少人力物力的投入，避免监管不到位的问题，对其污染源排放的跟踪监管以及城市各河流水质的监控,为政府重大项目的决策提供支持。

1系统研究的意义与作用

1.1实现了对水环境和污染源进行自动监控

通过分布大量的水质自动监测站,对全市重点水环境敏感区域的水环境质量进行不间断采样监测。为准确掌握全市实时水环境质量，制定水环境监管应对措施，提供了科技支撑。通过对污染企业的在线监测,有力震慑了污染水环境的违法行为，有效杜绝了闲置或不正常使用治理设施、偷排、漏排等行为。

1.2为减排核算提供科学依据

城市污水可视化监控系统是污染减排三大体系建设的重要内容，通过建立企业污染自动监测监控系统，可以准确掌握企业污染排放总量，确保企业减排情况真实准确。目前，作为常州市排污减排的主力军，都应该纳入水环境可视化自动监测监控平台体系。根据国家规定，只有安装了城市污水可视化监控系统,相关数据才可作为减排、考核依据，否则一律不予认可。

1.3为水环境突发事件提供实时预警

一旦企业超标排放或发生突发性污染事故，系统就会及时监测到并自动报警，并实时通知有关部门，第一时间采取应对措施,减少事故对生态环境的影响和破坏。环境自动监测监控平台与环境违法举报中心实行全天候联动值班，系统一旦发出违法警报，即可组织执法人员，到场査处违法行为。

除此之外，城市污水可视化监控系统既有利于提高水环境保护的行政效能，减少后期的人力物力的投入，加强企业的自身监管意识，还有利于提高水环境管理水平，让执法人员更客观、及时、准确地掌握实时的城市河流水质状况和污染源状况，为环境管理工作提供科学决策支持。

1.4可视化监控体系整体方案

通过对具体监控设计要求的分析,并对常州主要污染企业分布情况和排污程度进行调查，同时结合常州主要河流的分布情况,设计了本系统的整体方案。通过在主要监控对象安置大量的无线传感器和视频探头，对被监控对象进行实时数据采集和视频拍摄；通过无线传感器的接收端，接收所采集到的相关数据;通过相关数据釆集卡，输送给计算机。

本系统包括污染源在线监控、地表水监测、GIS电子地图、数据统计查询分析等功能模块。通过对这些功能模块的合理构建,既可以完全实现远程污染源实时可视化在线监控，主要河流水质情况的实时在线采样与分析,特殊情况的报警提示，远程地理位置的查询与定位;又可以保存相关数据，实现数据共享与交换,与国家基础数据平台相衔接，此外，还设置了系统权限，可用于保护监控系统的安全。

监控系统整体方案如图1所示。

2硬件整体方案

系统进行了水质环境的参数监测,鉴于实验室的条件所限主要进行了温度、流量和液位等水质参数的分析。要进行这些量的监测和记录，必须先获得这些量的具体数据，也就是要把此类被测对象的物理量、电量等转换成计算机可以处理的数字信号，然后进行相应数据滤波处理、实时显示和报警等设置,最后进行预测及分析，图2所示是该监控系统的硬件框图。

3软件设计

基于美国NI公司LabView软件的人性化图形式的编程特点，城市污水可视化监控体系软件设计是主要基于LabView平台进行的。在本次软件设计中实现了系统用户安全设置、实时釆集量的显示、数据的保存、数据分析和预测，因为在这里要涉及到数据的釆集、当地的保存和传输等，其软件结构如图3所示。

在软件系统中，为了保证采集速率和用户操作互不影响，采用了并行方式进行了编程。也就是说，用两个循环同时运行，一个用来进行实时的数据采集，另一个用来进行用户各类操作等响应。这一技术是工控软件近年推出的新功能，为多任务运行提供了可靠的保证。

系统除了具有数据实时显示、历史査询和报警等功能外，还可以实现视频监控及定位査询。为了系统运行过程中安全和实时了解水面及周围情况,可以设计视频监测功能,可以对摄像头传来的数据进行实时显示，也可以抓拍照片，同时还可以对当前摄像头进行调节，以达到最佳的控制状态和视角范围。为了定位水域的位置，采用了Labview中Google地图公开的API,把当前软件与网络地图连接起来，可直接单击地图査看,或者搜索定位某地名。

4结语

随着社会的发展和信息量的增大,对分析质量和保证的要求越来越高，因而对水质环境的监测迫在眉睫。城市污水可视化监控体系的研究是基于水质参数监测和污染源监控的系统，并对此提出了相应的解决办法，通过较深入地研究监测系统的数据采集和处理技术，设计了数据釆集系统的硬件和软件,实现了水质参数数据采集、处理、显示和分析的目标。本系统具有较高的社会价值和实用价值，对于推广到整个环境监测领域有一定的借鉴价值。

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