基于物聯(lián)網(wǎng)的游泳池水質(zhì)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

覃日娜

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州　545006）

?

基于物聯(lián)網(wǎng)的游泳池水質(zhì)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

覃日娜

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州545006）

摘要：針對(duì)當(dāng)前游泳池環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)游泳池環(huán)境監(jiān)測智能化，設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng).系統(tǒng)采用電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了游泳池水質(zhì)動(dòng)態(tài)在線檢測、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集、處理和展示的功能.

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；游泳池；水質(zhì)；智能監(jiān)測

0　引言

隨著人們的生活水平提高、城市人口增長迅速，越來越多的城市新建了大量游泳池，不僅出現(xiàn)在體育館、學(xué)校等大型公共區(qū)域，還在住宅小區(qū)興起.然而，無論是公共區(qū)域還是私人場所的游泳池，都需要高度重視泳池的日常管理，特別是水質(zhì)衛(wèi)生管理.根據(jù)我國建設(shè)部于2007年發(fā)布的《游泳池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ244-2007）》可知，泳池水質(zhì)需要檢測較多因子，有pH值、渾濁度、尿素、細(xì)菌數(shù)、余氯和溫度等［1］.在實(shí)際生活中，游泳場所雖然具備水質(zhì)處理設(shè)備：循環(huán)過濾、消毒和池底清污等，但是考慮到游泳池地域分散，也只是采取現(xiàn)場檢測和臭氧檢測的方式，給泳池業(yè)主和監(jiān)管部門帶來很大的工作強(qiáng)度，那么，很容易出現(xiàn)泳池業(yè)主不及時(shí)監(jiān)測水質(zhì)、衛(wèi)生監(jiān)管部門監(jiān)管不到位的現(xiàn)象，水質(zhì)問題就成為公共衛(wèi)生重大事件爆發(fā)的極大隱患［2］.

物聯(lián)網(wǎng)具有感知、傳遞和處理的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用了傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［3］.由此，設(shè)計(jì)出一套實(shí)現(xiàn)快速、即時(shí)、全面、有效和安全的物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)是很具有現(xiàn)實(shí)意義的.本文將著重闡述基于物聯(lián)網(wǎng)的游泳池水質(zhì)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì).

1　系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

如圖1所示，檢測、控制、數(shù)據(jù)傳輸模、數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行改進(jìn)和報(bào)警等模塊構(gòu)成了監(jiān)控系統(tǒng)，其運(yùn)用了電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和無線通信技術(shù)等.單片機(jī)接收到一組完整的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過傳輸模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊則立即接收、過濾、存儲(chǔ)、比對(duì)和處理數(shù)據(jù).若數(shù)據(jù)處理模塊獲知檢測值不在參數(shù)限制范圍之內(nèi)后，便發(fā)出報(bào)警指令，同時(shí)將相應(yīng)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至控制模塊，控制模塊發(fā)出執(zhí)行改進(jìn)指令，而檢測模塊則獲取停止、或延時(shí)等待指令，由此循環(huán)工作.

圖1　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框架

2　硬件設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)方案的論證，采用單片機(jī)AT89S51作為中央控制模塊，檢測模塊配置pH值、溫度等八種傳感器，可采用SIM卡作為GRPS數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用WIFI模式傳輸數(shù)據(jù)，PC機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)處理模塊，報(bào)警模塊由網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)短信端構(gòu)成［4］，如圖示2所示.

圖2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

圖3　檢測模塊電路原理圖

2.2檢測模塊

監(jiān)測模塊包括DS18B20溫度傳感器、渾濁度傳感器、PH值傳感器、尿素傳感器、菌落傳感器、總大腸菌群傳感器、余氯傳感器和臭氧傳感器構(gòu)成，如圖3所示.

2.3單片機(jī)控制和數(shù)據(jù)傳輸模塊

系統(tǒng)以AT89C51為核心構(gòu)成了主控制電路；而數(shù)據(jù)傳輸模塊可采用GPRS無線通訊方式，也可以采用WIFI模式，主要在控制模塊和Internet數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)傳輸功能，大大節(jié)約了成本.如圖4所示為單片機(jī)主控制電路圖和GPRS傳輸方式電路圖.

2.4電源模塊

電源電路如圖5所示.

3　軟件設(shè)計(jì)

3.1軟件總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)總體方案和硬件配置設(shè)計(jì)，采用C語言對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì).總體流程圖如圖6所示.

圖4　單片機(jī)控制模塊電路原理圖

圖5　電源電路

3.2數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)處理中心模塊包括監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兩個(gè)部分.監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理分析、業(yè)務(wù)管理等功能；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和備份.實(shí)際上，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器可以安裝在不同服務(wù)器中，也可以安裝在一臺(tái)服務(wù)器中.

對(duì)于軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可采用具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性、安全性、兼容性、可擴(kuò)展性的JAVA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)；以及使用先進(jìn)的B/S結(jié)構(gòu)，用戶只需要使用瀏覽器就可以通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)完成水質(zhì)管理和監(jiān)控功能.由此，既方便了監(jiān)管部門，也便于泳池客戶獲取水質(zhì)數(shù)據(jù).

圖6　軟件總體流程設(shè)計(jì)

4　結(jié)語

該系統(tǒng)綜合應(yīng)用了傳感器、電子、計(jì)算機(jī)和通信等多個(gè)技術(shù)學(xué)科，設(shè)計(jì)出一套基于物聯(lián)網(wǎng)的游泳池水質(zhì)多參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要通過單片機(jī)、GRPS無線通信技術(shù)和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺(tái)，為游泳池管理者或者衛(wèi)生監(jiān)管部門提供直觀了解游泳池的水質(zhì)變化情況，實(shí)現(xiàn)全天候的數(shù)據(jù)采集、比對(duì)、傳輸、分析、處理反饋、存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)查詢，并提醒管理者及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)施水質(zhì)提升措施，達(dá)到安全、可靠地規(guī)避疾病傳播的效果，具有推廣應(yīng)用價(jià)值.

［參考文獻(xiàn)］

［1］游泳池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ244-2007）［EB/OL］.http：//wenku. baidu.com/link？url=ImUifPNy0alSYxsMlhdwtsE5mTIf8eIL-wnljsBEsP8kFV75Ue2yj6LtZ5QUcf10_fKrhfAu5Dk0Hpc-Zn7WPAUloXUNftfoE2pgX2KC6_Ype.

［2］張曉雪，黃曉峰，高志軍，趙國慶.2006年北京市西城區(qū)27家游泳池水質(zhì)檢測分析［J］.預(yù)防醫(yī)學(xué)論壇，2007，13 （5）：421-423.

［3］何世鈞，陳中華，張雨，周文君.基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究［J］.傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（3）：13-15.

［4］顏波，石平.基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)，2014，45（1）：259-265.

（責(zé)任編輯：李潔坤）

中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-2126（2016）03-0157-04

［收稿日期］2016-02-26

［基金項(xiàng)目］2014年廣西高?？蒲小盎赟TM32的電腦鼠機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)開發(fā)”項(xiàng)目（YB2014500）；2015年廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)融合和安全問題關(guān)鍵技術(shù)研究”（KY2015YB399）。

［作者簡介］覃日娜（1983—），女，廣西柳江人，研究方向：電子科學(xué)技術(shù)。

On the Intelligent Monitoring System Design of Water Quality of Swimming Pool Based on the Internet of Things

QIN Rina
（Liuzhou Vocation&Technical College，Liuzhou，Guangxi，545006 China）

Abstract:In view of the current status of the swimming pool environment monitoring and in order to realize intelligent environment monitoring of the swimming pool，this paper designs a model of water environment monitoring system based on the internet of things.This system adopts electronic technology，sensor technology，wireless communication technology and automatic control technology，etc.，which has realized the dynamic on-line detection of water quality of swimming pool，data collection，processing and real-time display function.

Key words:the internet of things；swimming pool；water quality；intelligent monitoring