基本信息
- 项目名称：
- 基于生物监测的太阳能水质监控网络环保系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为国家环保部门和企业设计了一种水质监控网络，融合了新兴的生物监测技术与成熟的电化学测量手段，采用太阳能电池供电，通过无线通讯技术形成区域监控网络。实现大流域统筹监控、环境灾难预警、野外无人监测、实时备份上传等功能。监测站采用智能节电技术，低碳环保。系统运行高度自动化，全程无人值守。
- 详细介绍：
- 针对目前我国水质污染情况严重，水质监测手段相对落后的现状，设计了基于生物监测的太阳能水质监控网络环保系统。系统在不同的地点设定多个监测点，实时监测水质数据，通过GSM网络将水质数据及时汇总至监控中心，形成实时化、区域化的无线传感网络。监测点分为生物监测和电化学监测两部分。生物监测通过直接监测水生生物的生长情况监测水质情况，电化学监测通过电化学传感器直接测量水质数据，既保留了电化学监测技术成熟、测量准确的优点，又发挥了生物监测在全面性、直观性上的优势。监测点采用太阳能供电，自身采用智能节电技术，低碳环保，同时也为野外监测站的部署提供了方便。监控中心可查看整个区域内所有监测点的实时水质信息，公众和环境人员还可以通过因特网访问监控中心网站，远程获取水质信息。整个系统运行时高度自动化，全程无人值守。系统全程加密，安全性高。
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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
- 针对目前我国水质污染情况严重，水质监测手段相对落后的现状，设计了基于生物监测的太阳能水质监控网络环保系统。系统由分布在不同地点的监测点和监控中心构成，通过无线通讯网络形成区域网络监控。监测点采用生物监测和电化学监测两种检测手段。监测点采用太阳能供电，辅以智能节电技术，低碳环保。 创新点 1.创新性的将基于数字图像处理和人工智能技术的生物监测运用到水质监测中，在保留电化学监测技术成熟、测量准确的优点的同时，又发挥了生物监测在全面性、直观性上的优势。 2.系统大量使用太阳能，辅以智能节电管理技术，既符合低碳环保的要求，又为监测站在野外偏远地区的部署提供了方便。 3.整个系统融合了物联网的思想，高度自动化智能化，环境工作人员可以非常容易的获取整个流域内每个监测点的实时水质信息，实现了区域统筹化管理。 技术关键和主要技术指标： 1.生物监测点可以利用数字图像处理技术自动提取图像信息；可利用模式识别技术自动识别生物特征；可利用专家系统根据生物特征做出水质判断，并可以远程无线上传至监控中心。 2.电化学监测站可在嵌入式程序的控制下自动通过传感器测量水质信息，自动备份，实时上传至监控中心。 3.监测站使用太阳能作为唯一能源，在智能节电技术的辅助下可维持站点正常工作，并在连续阴雨季节也能续航数周。 4.监控中心可以实时汇总各处的监测站信息，通过软件显示各处监测点的水质数据，通过动态网站实时发布全流域的水质数据。
科学性、先进性
- 1.将基于数字图像处理和人工智能技术的生物监测运用到水质监测中，弥补了化学监测手段在实时性、全面性、直观性上的软肋。 2.依托太阳能技术和无线通讯网络，实现了野外无人值守的实时监测站点，真正实现了全流域区域统筹监控。 3.系统高度自动化智能化，将环保人员从繁重低效的重复劳动中解放出来 4.网站实时发布流域水质信息，使环保工作更加透明。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在第八届西安高新“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 校企合作 技术入股
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示 图片
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
- 本项目主要以信息技术为依托，以数字图像处理技术、人工智能技术、物联网技术为主要特色和发展方向，面向环保领域，以水质监测为目的。 信息技术目前已处于发展成熟的阶段，并仍有长足发展空间。本项目的硬件基础已经发展的十分成熟，而字图像处理技术、人工智能技术、物联网技术正处于飞速发展阶段，新技术新成果层出不穷。因此，本项目有着良好的技术发展前景。 同时，环保产业是一个朝阳产业，得到政府的大力支持。而2011年的中央一号文件正是关于水利改革发展主题，可见，水质监测在未来数年内将迎来一个突飞猛进的发展阶段，本项目拥有极好的政策前景。 经过这些年的发展，水质监测目前的市场规模大约每年两到三亿，而依据国家的有关政策来预测，未来5年，这个市场会激增到约100亿的规模。目前我国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，而国内厂家的的产品大多功能单一，自动化程度低，本系统有着良好市场前景。
同类课题研究水平概述
- 近年来，我国的水质监测体系和能力都有了一定的基础，但面对新时期多样化水利发展的形势和要求，还存在一些亟待解决的问题。从技术层面上来讲，主要集中在自动化程度低，以及信息处理的实时性与管理工作的需要不相适应两个方面。在国内，大部分的测定工作(包括采样和检验)，都是由人工完成的，不仅工作量大，还存在监测频率低，采样误差大，监测数据分散，实时性效果差等缺陷，很难在短时间内提供水质参数的信息，实时握水质的变化情况；其次，水质监测网络的信息化程度偏低，使得众多的监测部门各行其是，既浪费了人力、物力，又因时间、指标上的差异而导致监测数据观上无法共享。通过邮政信件完成一个监测周期需要20天的时间;数据的整编在每年年底或者第二年的年初进行。而在监测频次上，仅能做到枯、平、丰水各两次，这对于水量、水质变化较大的河流来说，远不能满足管理的需要，因此传统的监测模式已经不能适应和满足当前信息化管理工作的需求。另外，新时期水质污染呈现多样性发展，从传统的硬度、盐碱度的检测到水质富营养的监测，使得对监测设备的功能要求进一步加大。 我国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。国内厂家现多为生产单一参数的水质监测仪，近年也有些厂家试图生产水质自动化监测装置。如我国老字号的仪器厂上海雷磁厂正在进行探头式自动监测仪的试制，但是所选的水质参数少，质量也不稳定。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，而且某一厂家也不可能生产各种类型自动监测仪，多为多厂家仪器组合集成。由于全国水质在线监测技术落后，因此全国几乎所有的江河湖海、大型企业的排污口都没有安装在线监测设备，污染企业偷排、漏排问题严重，造成水污染严重的情况。
