论文部分内容阅读
摘要:为实现水利及环保部门对地表水水质监测数字化管理需要,提出了利用现代计算机技术和自动控制技术实现水质自动监测系统的远程管理。文章结合实际软件系统的应用,重点介绍了系统构成、工作原理,以及在比较不同通讯方式后选用GSM短信息通讯的可行性和优势。
关键词:地表水水质;自动监测系统;远程管理;GSM
中图分类号:X832文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0111-03
地表水水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。
一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况。中心控制室要想及时获得远程水质自动站的实时监测数据,采集历史水质监测数据,并统计、处理监测数据,输出报表,就需要水质自动监测系统中心站管理软件通过合适的通讯网络,对远程水质自动监测站进行及时综合的管理。
一、水质自动监测系统的构成
一般情况下,一套完整的水质自动监测系统由中心站和子站组成。子站由以下几个子系统构成:采样系统、预处理系统、水质分析仪器系统、子站控制系统、数据采集与传输子系统;中心站即是地表水水质在线自动监测中心站管理系统,它一般由中心软件数据库、数据采集程序、远程数据传输设备和数据统计分析系统构成。
高效可靠的水质自动监测系统,须具备四个要素,即:(1)高质量的系统设备;(2)完备的系统设计;(3)严格的施工管理;(4)负责的运行管理。
二、通讯方式的比较
在水质自动监测系统中,中心站软件需要通过通讯网络实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输。在建立水质自动监测系统,需要根据功能需要和实际条件选用合适的中心站远程管理通讯方式。
(一)电话拨号
电话拨号通讯方式是目前使用比较广泛也是比较多的一种远程监控通讯方式。它是利用现有的有线电话网络,利用工业调制解调器(MODEM)作为工具,分别在中心站和子站安装电话线路和MODEM,通过软件拨号程序,在中心站和子站间建立载波通讯,实现水质监测数据的远程传输。这种通讯方式安装简便,建设费用低,只需要普通的电话线路就可以,通讯费用适中,同普通电话费用,通讯速率一般。缺点是在不易安装电话线的河流、湖库等地实现起来困难。
(二)卫星网络
在中心站和子站处分别安装卫星通讯设备,利用卫星中转,建立子站和中心站的无线通讯网络。这种通讯方式初期建设费用高,通讯费用也比较高,但是可靠性高,安全保密性好,通讯速率稳定,无地域限制。适宜建设长期水质监测网络、安全保密要求高的情况,且不易安装有线通讯网络的子站现场。
(三)GSM网络
主要是利用GSM网络的短消息通讯功能,依托目前的中国移动和中国联通GSM网络,在中心站和子站分别安装GSM MODEM,通过发送短消息实现水质监测数据的传输。该通讯方式安装方便、配置灵活、无地域限制,适合在野外安装,通讯费用低廉,并且可实现“随时随地”管理远程水质自动站,如利用手机管理水质自动站等。但是该通讯方式数据传输量有限。
(四)GPRS网络
依托中国移动的GSM网络,在水质自动站现场安装GRPS终端,将水质监测数据通过无线分组交换网传输到中心站,实现中心站与子站的无线快速通讯。该通讯方式安装方便,基本无地域限制,适合在野外安装,通讯费用不高,实时性好,可满足要求无线且传输数据量大的需求,中心站端需要建立“数据中心”。
在实际建立水质监测系统过程中,需要根据实际情况选取合适的通讯方式,以满足高效可靠的水质监测系统远程管理的需要。
三、水质自动监测系统中心站软件
实施水质自动监测,中心站软件是一套必不可少的管理工具。要实现监测目标水质的实时连续监测和远程监控,达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故等目的,必须具备配套的、功能完备的管理软件。
下面就以XHWS90水质自动监测系统中心站软件为例,介绍如何实现地表水水质自动站的远程管理。
(一)工作原理与组成
该软件是基于Windows系列操作系统运行的,采用数据库技术,集成了有线和无线通讯技术。用户需要的水质历史监测数据和水质自动站实时状态数据都保存在远程水质自动站(子站)计算机的L数据库中,需要设置的监控命令数据也要写入子站计算机的数据库中。当需要采集历史监测数据和实时状态数据时,中心站软件通过固定电话或无线短消息,将这些数据从远程子站的数据库中查询提取出来,并传输到中心站计算机的数据中,进行统计计算,再利用数据库操作技术存储查询,以表格或曲线的形式显示在软件界面,同时可以进行打印,并判定水质类别等。
软件包括数据处理程序、中心站数据库、子站短消息服务程序等部分组成。系统结构如图2所示:
(二)软件的功能及特点
该软件具有如下主要功能:
1.数据采集。(1)支持固定电话拨号、GSM短消息、卫星通讯远程多点采集和监控;(2)采集过程中实时显示数据传输量的大小和通讯状态;(3)具有自动采集功能,在软件运行中可以按照预设的时间定时自动连接水质监测子站,完成历史监测数据的采集;(4)自动记录数据采集的日志;(5)不同的监测子站可以设置不同的监测项目和监控参数,采集的数据种类不同;(6)可以实时监控子站运行情况,远程设置子站运行模式。
2.监测站点的维护。(1)树型结构显示所有监测站和分类关系;(2)系统可以存储多个监测站,灵活设置监测点参数。
3.数据查询和报表。(1)采用表格和曲线等多种方式显示水质监测数据;(2)在同一图形上可以浏览该监测点的多个不同监测项目的变化趋势曲线;(3)可以打印各种浏览的数据,生成水质监测数据日报、周报表等,并可以根据实际需要,定置多种报表格式;(4)可将监测数据输出成EXCEL或TXT格式文件,便于其它软件的分析处理。
4.数据分析与处理。(1)将水质监测的原始数据整理为日报、周报均值;(2)同一时间段的不同监测点数据对比表格和曲线;(3)同一监测点在不同时间段的数据对比表格和曲线;(4)根据预先设置的地表水环境质量标准判断水质类别。
软件系统特点:(1)技术先进:采用先进的通讯技术GSM短消息传送数据;(2)操作方便:界面友好直观,结构清晰明了,提供在线帮助,操作提示信息齐全,快捷菜单的设置使操作更简便、更轻松;(3)运行安全可靠:完善的系统安全性设计,系统通过运行日志可自动跟踪、记录所有操作,且基于现代大型数据库上开发的,具有运行查询速度快、数据长期保存、数据安全可靠等优点。
(二)GSM短消息通讯
该软件一个重要的特点就是采用短消息实现中心站与子站的数据传输。SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM(Global System for Mobile Communication)系统中提供的一种GSM终端之间,通过服务中心进行文本信息收发的应用服务。短消息服务作为GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。
由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点,用户无需另外组网,在极大提高网络覆盖范围的同时为用户节省了昂贵建网费用和维护费用。利用这种传输媒体进行水质监测数据的传输,是实现水质自动监测系统远程管理的有效手段。系统选用优质的短信息传输终端,并开发了一套短消息远程数据采集软件。中心站通过该模块软件,负责发送数据请求信息和远程设置命令。同时,中心站软件还可以根据预先设置的时间间隔自动采集远程水质监测子站的历史监测数据,实现随时随地的联络。
在水质自动监测子站的数据传输计算机上,系统也开发了相应的短信息服务程序,负责解释处理中心站发送的请求信息和设置命令,操作子站数据库,发送历史数据短信息和实时数据短信息。
四、结语
利用现代计算机技术和自动控制技术实现水质自动监测系统的远程管理是水利及环保管理部门在新形势下实现水利及环保数字化管理的需要。如何为水利及环保管理部门提供更准确的监测数据、及时的正确决策以及方便的管理功能,离不开各级工作人员、用户和企业开发人员的共同努力。随着XHWS90水质自动监测系统中心站软件的应用,该软件的功能将不断改进完善,不断满足使用者的管理需求,为水利环保的数字化水质提供高效的管理工具。
作者简介:王东(1977-),河北保定人,国家环境计量检测技术中心工程师,研究方向:环境监测系统设备研制开发;张永辉(1975-),河北石家庄人,国家环境计量检测技术中心工程师,研究方向:环境监测系统设备研制开发。
关键词:地表水水质;自动监测系统;远程管理;GSM
中图分类号:X832文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0111-03
地表水水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。
一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况。中心控制室要想及时获得远程水质自动站的实时监测数据,采集历史水质监测数据,并统计、处理监测数据,输出报表,就需要水质自动监测系统中心站管理软件通过合适的通讯网络,对远程水质自动监测站进行及时综合的管理。
一、水质自动监测系统的构成
一般情况下,一套完整的水质自动监测系统由中心站和子站组成。子站由以下几个子系统构成:采样系统、预处理系统、水质分析仪器系统、子站控制系统、数据采集与传输子系统;中心站即是地表水水质在线自动监测中心站管理系统,它一般由中心软件数据库、数据采集程序、远程数据传输设备和数据统计分析系统构成。
高效可靠的水质自动监测系统,须具备四个要素,即:(1)高质量的系统设备;(2)完备的系统设计;(3)严格的施工管理;(4)负责的运行管理。
二、通讯方式的比较
在水质自动监测系统中,中心站软件需要通过通讯网络实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输。在建立水质自动监测系统,需要根据功能需要和实际条件选用合适的中心站远程管理通讯方式。
(一)电话拨号
电话拨号通讯方式是目前使用比较广泛也是比较多的一种远程监控通讯方式。它是利用现有的有线电话网络,利用工业调制解调器(MODEM)作为工具,分别在中心站和子站安装电话线路和MODEM,通过软件拨号程序,在中心站和子站间建立载波通讯,实现水质监测数据的远程传输。这种通讯方式安装简便,建设费用低,只需要普通的电话线路就可以,通讯费用适中,同普通电话费用,通讯速率一般。缺点是在不易安装电话线的河流、湖库等地实现起来困难。
(二)卫星网络
在中心站和子站处分别安装卫星通讯设备,利用卫星中转,建立子站和中心站的无线通讯网络。这种通讯方式初期建设费用高,通讯费用也比较高,但是可靠性高,安全保密性好,通讯速率稳定,无地域限制。适宜建设长期水质监测网络、安全保密要求高的情况,且不易安装有线通讯网络的子站现场。
(三)GSM网络
主要是利用GSM网络的短消息通讯功能,依托目前的中国移动和中国联通GSM网络,在中心站和子站分别安装GSM MODEM,通过发送短消息实现水质监测数据的传输。该通讯方式安装方便、配置灵活、无地域限制,适合在野外安装,通讯费用低廉,并且可实现“随时随地”管理远程水质自动站,如利用手机管理水质自动站等。但是该通讯方式数据传输量有限。
(四)GPRS网络
依托中国移动的GSM网络,在水质自动站现场安装GRPS终端,将水质监测数据通过无线分组交换网传输到中心站,实现中心站与子站的无线快速通讯。该通讯方式安装方便,基本无地域限制,适合在野外安装,通讯费用不高,实时性好,可满足要求无线且传输数据量大的需求,中心站端需要建立“数据中心”。
在实际建立水质监测系统过程中,需要根据实际情况选取合适的通讯方式,以满足高效可靠的水质监测系统远程管理的需要。
三、水质自动监测系统中心站软件
实施水质自动监测,中心站软件是一套必不可少的管理工具。要实现监测目标水质的实时连续监测和远程监控,达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故等目的,必须具备配套的、功能完备的管理软件。
下面就以XHWS90水质自动监测系统中心站软件为例,介绍如何实现地表水水质自动站的远程管理。
(一)工作原理与组成
该软件是基于Windows系列操作系统运行的,采用数据库技术,集成了有线和无线通讯技术。用户需要的水质历史监测数据和水质自动站实时状态数据都保存在远程水质自动站(子站)计算机的L数据库中,需要设置的监控命令数据也要写入子站计算机的数据库中。当需要采集历史监测数据和实时状态数据时,中心站软件通过固定电话或无线短消息,将这些数据从远程子站的数据库中查询提取出来,并传输到中心站计算机的数据中,进行统计计算,再利用数据库操作技术存储查询,以表格或曲线的形式显示在软件界面,同时可以进行打印,并判定水质类别等。
软件包括数据处理程序、中心站数据库、子站短消息服务程序等部分组成。系统结构如图2所示:
(二)软件的功能及特点
该软件具有如下主要功能:
1.数据采集。(1)支持固定电话拨号、GSM短消息、卫星通讯远程多点采集和监控;(2)采集过程中实时显示数据传输量的大小和通讯状态;(3)具有自动采集功能,在软件运行中可以按照预设的时间定时自动连接水质监测子站,完成历史监测数据的采集;(4)自动记录数据采集的日志;(5)不同的监测子站可以设置不同的监测项目和监控参数,采集的数据种类不同;(6)可以实时监控子站运行情况,远程设置子站运行模式。
2.监测站点的维护。(1)树型结构显示所有监测站和分类关系;(2)系统可以存储多个监测站,灵活设置监测点参数。
3.数据查询和报表。(1)采用表格和曲线等多种方式显示水质监测数据;(2)在同一图形上可以浏览该监测点的多个不同监测项目的变化趋势曲线;(3)可以打印各种浏览的数据,生成水质监测数据日报、周报表等,并可以根据实际需要,定置多种报表格式;(4)可将监测数据输出成EXCEL或TXT格式文件,便于其它软件的分析处理。
4.数据分析与处理。(1)将水质监测的原始数据整理为日报、周报均值;(2)同一时间段的不同监测点数据对比表格和曲线;(3)同一监测点在不同时间段的数据对比表格和曲线;(4)根据预先设置的地表水环境质量标准判断水质类别。
软件系统特点:(1)技术先进:采用先进的通讯技术GSM短消息传送数据;(2)操作方便:界面友好直观,结构清晰明了,提供在线帮助,操作提示信息齐全,快捷菜单的设置使操作更简便、更轻松;(3)运行安全可靠:完善的系统安全性设计,系统通过运行日志可自动跟踪、记录所有操作,且基于现代大型数据库上开发的,具有运行查询速度快、数据长期保存、数据安全可靠等优点。
(二)GSM短消息通讯
该软件一个重要的特点就是采用短消息实现中心站与子站的数据传输。SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM(Global System for Mobile Communication)系统中提供的一种GSM终端之间,通过服务中心进行文本信息收发的应用服务。短消息服务作为GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。
由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点,用户无需另外组网,在极大提高网络覆盖范围的同时为用户节省了昂贵建网费用和维护费用。利用这种传输媒体进行水质监测数据的传输,是实现水质自动监测系统远程管理的有效手段。系统选用优质的短信息传输终端,并开发了一套短消息远程数据采集软件。中心站通过该模块软件,负责发送数据请求信息和远程设置命令。同时,中心站软件还可以根据预先设置的时间间隔自动采集远程水质监测子站的历史监测数据,实现随时随地的联络。
在水质自动监测子站的数据传输计算机上,系统也开发了相应的短信息服务程序,负责解释处理中心站发送的请求信息和设置命令,操作子站数据库,发送历史数据短信息和实时数据短信息。
四、结语
利用现代计算机技术和自动控制技术实现水质自动监测系统的远程管理是水利及环保管理部门在新形势下实现水利及环保数字化管理的需要。如何为水利及环保管理部门提供更准确的监测数据、及时的正确决策以及方便的管理功能,离不开各级工作人员、用户和企业开发人员的共同努力。随着XHWS90水质自动监测系统中心站软件的应用,该软件的功能将不断改进完善,不断满足使用者的管理需求,为水利环保的数字化水质提供高效的管理工具。
作者简介:王东(1977-),河北保定人,国家环境计量检测技术中心工程师,研究方向:环境监测系统设备研制开发;张永辉(1975-),河北石家庄人,国家环境计量检测技术中心工程师,研究方向:环境监测系统设备研制开发。