光谱法的全天候长流域水质监测与预警系统

水质监测技术领域，涉及一种水质监测与预警管理系统，特别是一种 基于直接光谱法的全天候长流域水质监测与预警系统。水是人类赖以生存和发展的重要资源，面对日益严峻的水污染问题，人们对水环 境的检测和监测提出了更高的要求。目前，检测水质主要使用传统的化学法在实验室进行分析，需要通过人工的现场 采样、运输，并利用大型的专用设备来完成。对采样、制样的技术经验要求高、耗时较长、成 本高、工作量大，而且不能实时的水质的情况，还会造成二次污染。研究一种更快、更准确 的检测、监测和预测水质状况的仪器是水质监测领域的重要发展方向之一。
光谱法的全天候长流域水质监测与预警系统，属于水质监测技术领域。所述系统包括水质监测装置、云数据处理平台和远程监控平台；水质监测装置的数量为多个，根据需要放置于水体岸边、水面浮标或其他水面平台上，对长流域的水质数据进行提取，所述水质监测装置利用直接光谱法获取监测水体的吸收光谱，并将监测到的数据和水质信息通过无线传输的方式传送至云数据处理平台；云数据处理平台对接收到的数据进行汇总和分析，并存入数据库中；远程监控平台通过对存入数据库中的数据进行查询和显示，实现对全天候长流域水质环境的实时监测和预警。本系统能够实现对流域内水体环境全天候的在线测量、实时监测、突发性预警、流域分析以及水环境监控，减少因水体污染造成的损失，保障人们饮水安全。 紫外可见光光谱（ultraviolet-visible spectrometry, UV-Vis)分析技术 可以直接或间接测定水体中大多数金属离子、非金属离子、有机物污染物、硝酸盐以及化学 需氧量（Chemical Oxygen Demand，C0D)等多种参数。UV-Vis光谱法监测水体就是利用测 得水体的紫外-可见吸收光谱来建立水质相关的参数模型，建立水体与其紫外-可见光吸 收光谱之间的对应关系，该法具有无需化学试剂、测量速度快等优点。同时，UV-Vis光谱法 水体监测，可以将光谱探头浸入水中，能够对水体进行在线、实时的监测，从而实现对水体 环境实时监控、突发性污染事故预警以及流域趋势分析等功能。特别是，随着传输速率快、 频带宽的4G通信技术的迅猛发展，全天候、整流域水体安全性监测成为可能，此可将水体 是否发生污染险情上传至监控中心，从而及时发出预警信息，预先做好相应的预防措施，以 便将损失降到最低。

水质监测装置包括传感器模块、GPS模块、微处理器、无线通信模块和 电源模块；传感器模块包括多种传感器探头和A/D转换模块，通过多路继电器进行工作 状态的切换，实时采集监控流域的水质信息，所述水质信息包括温度、PH值、流速、电导率 等；光谱探头与光谱仪相连，用于获取水质的紫外-可见吸收光谱，可用于C0D、T0C、TURB和 N03-N的解算；微处理器负责协调和控制监测装置各模块工作，存储和上传采集的水质信 息；在微处理器中，利用压缩算法完成光谱数据的压缩，并将处理后的光谱数据及其他传感 数据按照采集时间与数据类型进行分类存储，通过无线通信模块传输至云数据处理平台；无线通信模块主要包括无线数据传输模块和广域网模块，负责水质监测装置 与远程监控平台间的通信；无线数据传输模块负责组建并加入无线数据传输网络，组建的 网络可自愈和，抗干扰性强；广域网模块主要负责将设备接入互联网Internet中，可以随 时接收或发送数据至云数据处理平台。
电源模块由太阳能电池板、锂电池组、备用电池、稳压电路、电压转换 电路组成；太阳能电池板将太阳能转换为电能存储于锂电池组中，通过稳压电路及电压转 换电路为传感器模块、微处理器模块和无线通信模块提供稳定电压；