基本信息
- 项目名称：
- 江河湖海水质远程分析科学决策智能化环保系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 以西安市水环境污染及监测治理现状为出发点，并结合全国水质监测水平低以及水质污染日趋严重的现状，设计了江河湖海水质远程分析科学决策智能化环保系统。该系统具有测量数据远程传输、超标报警、测量数据实时存储、科学决策等功能，系统融合固定站点远程监测、移动式站点无线监测以及生物水质检测技术，形成了监测水域全覆盖、三位一体的实时监控网络。本系统适用于国家环保监管部门、水产养殖部门、城市供水部门，适用范围广泛；随着国家节能减排，和谐社会政策的实施，作品具有非常好的推广前景。
- 详细介绍：
- 以西安市水环境污染及监测治理现状为出发点，并结合全国水质监测水平低以及水质污染日趋严重的现状，设计了江河湖海水质远程分析科学决策智能化环保系统。监管部门通过该系统实现对不同水域的水质进行实时监测，提高水质监测的机动、快速反应能力，自动测报能力，水质监测信息数据传输和分析效率。本系统通过固定监测网络站点、移动监测网络采集水质信息，将自然水域不同监测点、重点排污企业排污口实时监测数据及时反馈到监控中心，为环保监测部门对水环境治理与保护决策提供支持，同时本系统使用了在线生物水质检测技术。本系统具有以下功能和特点： 1、针对于我国目前水环境现状，设计了数字化的信息采集，传输，存储，管理，辅助决策等系统结构，保证了水环境信息的实时处理。 2、水质监测站点采用固定监测网络站点和移动监测网络站点相结合的设计理念，构成有效地水质监测网络系统。 3、解决了国产水质仪器的测量参数少的问题，该系统可以同时监测水质温度、氨氮含量、PH值、硬度、盐度、浑浊度、溶氧量等多个参数，并可根据实际需要扩展其他参数。 4、将MODEM数据远程传输、GSM短信数据通讯、SD卡数据存储备份等技术使用在水质在线监测仪器上，使其具有多样通讯方式，根据不同场所选用合适的数据上传模式；系统数据具有多重备份功能，使用大容量存储器SD卡，确保完成长期数据存储要求。 5、采用GSM模块，在水质参数超过国家标准时，及时发送报警短信到环保监测部门工作人员的手机上。同时超标留证模块可以实现将超标信息打印水质检测报告，作为水质超标书面证据。 6、整套解决方案中系统安全性较强，系统登录操作使用了生物指纹和密码加密验证；所有通过GSM和MODEM传输数据均进行了二次加密，防止数据被窃取；数据存储备份均有加解密过程，数据存储卡中数据需经专用读卡系统读取。 7、设计一套水环境发布查询检索的网站系统，能够与监控中心数据库保持一致，根据国家标准实时更新水质信息、公示超标监控网点、查询水质历史并可根据数据分析结果，给出解决方案。 8、本系统采用鱼类作为指示生物，使用图像处理技术进行鱼状态的识别。 9、系统可以根据测量数据情况，自动划分水质等级、形成测量数据报表、形成科学决策意见。 本系统投入使用后，将大大加强全国范围内水环境监测能力，提高对环境管理的技术支持水平，将有助于环境保护和管理部门及时、准确地掌握污水排放的环境质量及变化规律，为水环境管理和水污染防治提供有效的科学依据和准确的采样数据，从而减少决策的盲目性，增加决策的针对性;同时，将有利于扩大环境信息公开范围，增加环境管理透明度，为公众参与和监督环境保护创造条件，将为祖国的生态环境保护与建设、人民生活环境水平的进一步提高发挥重要作用。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 以西安市水环境污染及监测治理现状为出发点，结合全国水质监测水平低以及水质污染日趋严重的现状，设计了江河湖海水质远程分析科学决策智能化环保系统。监管部门通过该系统实现对不同水域的水质进行实时监测，提高水质监测的机动、快速反应能力、自动测报能力，水质监测信息数据传输和分析效率。本系统通过固定监测网络站点、移动监测网络站点采集水质信息，将自然水域不同监测点、重点排污企业排污口实时监测数据及时反馈到监控中心，为环保监测部门对水环境治理与保护决策提供支持。 本系统具有以下创新点： 1、水质监测站点采用固定监测网络站点和移动监测网络站点相结合的设计理念，构成有效地水质监测网络系统。 2、将MODEM数据远程传输、GSM短信数据通讯、SD卡数据存储备份等技术使用在水质在线监测仪器上，使其具有多样通讯方式，并具有测量数据实时存储功能。 3、系统可以根据测量数据情况，自动划分水质等级、形成测量数据报表、形成科学决策意见。 4、系统安全性较强，系统登录操作使用了生物指纹和密码加密验证。 本系统的技术关键和主要指标： 1、水质检测传感器采用了符合行业标准电化学传感器；传感器信号处理单元采用前后滤波，多级放大，各路传感器信号单独采集、处理，有效抑制信号噪声和零点漂移。 2、测量数据能通过GSM和MODEM这两种通信方式等间隔时间上传给监控中心，在水质参数超过国家标准时，发送报警短信到特定手机。测量数据实时存储至SD卡作为备份。 3、监测数据的存储及传输过程均使用特定的加密算法。
科学性、先进性
- 我国水质监测领域技术主要是人工方式现场采样，通过纯化学化验和电化学传感器进行水质的分析检测，这样的检测方式存在成本高，耗时长，可操作性差，不具备实时监测与分析的功能，无法满足目前我国水质监测的需要。 本系统可以解决上述问题，其先进性突出表现在以下几点： 1、解决了国产仪器的测量参数少的问题，该系统可以同时监测多个参数，并可根据实际需要扩展其它参数。 2、该系统具有MODEM、GSM两种通讯方式，可以根据不同场所选用合适的数据上传模式。 3、测量数据具有SD卡存储备份功能。 4、在水质参数超过国家标准时，发送报警短信到特定手机上。 5、本系统改变了水质监测通过人工采样或者直接将探头放入监测水域的方法，使用水泵将采样点水样抽取到检测箱中进行检测，确保水质传感器探头寿命相比传统监测方式大幅度延长。 6、系统融合了固定站点远程监测、移动式站点无线监测以及生物水质检测技术，形成了监测水域全覆盖、三位一体的实时监控网络。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年6月13日获得第七届高新“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、图纸、图片、视频、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统具有集自动采样、检测、分析、数据上传、数据备份、实时监控、超标留证并报警、科学决策等功能为一体的特点，其主要优点在于结构简单，安装方便，使用便捷，数据安全性强、扩展方便、维护成本低，适用范围广。 本系统适用于自然水域监测、排污企业排污口水质监测。 随着国家节能减排、和谐社会政策的实施，未来五年的水质监测将有很大的发展空间。目前我国国内水质监测设备落后，所用的自动监测仪器多为国外进口设备，价格昂贵，且运转费用高。国内在水质自动化监测装置制造上还跟不上快速发展的水质监测的要求，国内生产的价格低廉、性能稳定的水质监测设备有广阔的的市场前景。 本监测设备成本在2万元左右，据国家环保部网站统计，全国环境部门未来三年将投入3亿元左右为全国3000多个水质监测点配套在线监测设备，本监测系统具有价格低廉、性能稳定的优势，可以迅速占领国内市场，形成1亿元以上的产值。另外本系统还适用于水产养殖、城市自来水处理等行业，市场潜力巨大。
同类课题研究水平概述
- 国内外现状 目前对水质检验的常规程序是取样后拿到实验室检验分析，成本高、周期长。水质自动化监测系统还不完善，国内一些单位和研究机构已经开发研制出一些小型水质监测仪，但其速度方面同国外同类仪器还有一定的差距,研究实现商品化的较少。我国各种水质监测仪器大多数采用国外的设备和技术，主要依赖于国外进口，如采用ECOTECH 公司的WQMS（水质监测系统），美国SIGMA900系列水质采样器等。据海关统计，2000年我国进口各类仪器仪表总额70亿美元，接近我国仪器仪表工业总产值的50%。全国每年用于仪器仪表进口的费用大大超过用于购买国产仪器的费用。国外价格昂贵、采购周期长以及各种配件难以获得等原因，严重地约束了我国水质监测技术的发展。因此我国急需研究开发自行生产的环境水质自动监测仪器。 国外虽然已经研究出一系列的水质监测仪，其测试速度与精度也比较高，但是其价格高，体积大，有的甚至不完全符合中国的环境条件。同时，国外大部分水质监测仪器不能全自动工作，不能同时多样点、多通道进行数据采集，不能远程传输实时数据，不能实现超标报警以及数据存储以及备份等功能。 国内外发展趋势 目前水质的监测正逐渐由人工操作转化为水质监测仪器自动监测。而现代水质监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方面发展。 水质监测仪器具有高质量，不仅能够克服天气，环境等各种现场不利因素，又能长期的运行中是否保持稳定状态，同时取决于仪器采集数据的精度与灵敏度等。 水质监测仪器具有多功能，不仅能够实现多点多通道监测水质功能，还要对采集到的数据进行强大的处理与分析功能和决策功能。 水质监测仪器具有集成化，水质监测仪器具有集成化是指该仪器不仅具有良好的现代工艺集成，而且还有各种功能的集成，保证仪器具有更好的工业使用价值与实用价值。 水质监测仪器具有自动化、系统化和智能化。系统启动后自动加载自身各个模块，轮循监测各个采样点的各个参数，采集完毕后由系统内部按照一定的规律对采集到的数据进行处理与分析，然后按照分析后的结果进行相应的操作。同时，还应具有人机交互友好，可操作性强，维护与管理方便，智能度高等特点。
