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基本信息
- 項目名稱：
- 基于生物監(jiān)測的太陽能水質(zhì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)環(huán)保系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 為國家環(huán)保部門和企業(yè)設(shè)計了一種水質(zhì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，融合了新興的生物監(jiān)測技術(shù)與成熟的電化學(xué)測量手段，采用太陽能電池供電，通過無線通訊技術(shù)形成區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)大流域統(tǒng)籌監(jiān)控、環(huán)境災(zāi)難預(yù)警、野外無人監(jiān)測、實時備份上傳等功能。監(jiān)測站采用智能節(jié)電技術(shù)，低碳環(huán)保。系統(tǒng)運(yùn)行高度自動化，全程無人值守。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對目前我國水質(zhì)污染情況嚴(yán)重，水質(zhì)監(jiān)測手段相對落后的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于生物監(jiān)測的太陽能水質(zhì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)環(huán)保系統(tǒng)。系統(tǒng)在不同的地點(diǎn)設(shè)定多個監(jiān)測點(diǎn)，實時監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)將水質(zhì)數(shù)據(jù)及時匯總至監(jiān)控中心，形成實時化、區(qū)域化的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測點(diǎn)分為生物監(jiān)測和電化學(xué)監(jiān)測兩部分。生物監(jiān)測通過直接監(jiān)測水生生物的生長情況監(jiān)測水質(zhì)情況，電化學(xué)監(jiān)測通過電化學(xué)傳感器直接測量水質(zhì)數(shù)據(jù)，既保留了電化學(xué)監(jiān)測技術(shù)成熟、測量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了生物監(jiān)測在全面性、直觀性上的優(yōu)勢。監(jiān)測點(diǎn)采用太陽能供電，自身采用智能節(jié)電技術(shù)，低碳環(huán)保，同時也為野外監(jiān)測站的部署提供了方便。監(jiān)控中心可查看整個區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點(diǎn)的實時水質(zhì)信息，公眾和環(huán)境人員還可以通過因特網(wǎng)訪問監(jiān)控中心網(wǎng)站，遠(yuǎn)程獲取水質(zhì)信息。整個系統(tǒng)運(yùn)行時高度自動化，全程無人值守。系統(tǒng)全程加密，安全性高。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 針對目前我國水質(zhì)污染情況嚴(yán)重，水質(zhì)監(jiān)測手段相對落后的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于生物監(jiān)測的太陽能水質(zhì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)環(huán)保系統(tǒng)。系統(tǒng)由分布在不同地點(diǎn)的監(jiān)測點(diǎn)和監(jiān)控中心構(gòu)成，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)形成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。監(jiān)測點(diǎn)采用生物監(jiān)測和電化學(xué)監(jiān)測兩種檢測手段。監(jiān)測點(diǎn)采用太陽能供電，輔以智能節(jié)電技術(shù)，低碳環(huán)保。 創(chuàng)新點(diǎn) 1.創(chuàng)新性的將基于數(shù)字圖像處理和人工智能技術(shù)的生物監(jiān)測運(yùn)用到水質(zhì)監(jiān)測中，在保留電化學(xué)監(jiān)測技術(shù)成熟、測量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)的同時，又發(fā)揮了生物監(jiān)測在全面性、直觀性上的優(yōu)勢。 2.系統(tǒng)大量使用太陽能，輔以智能節(jié)電管理技術(shù)，既符合低碳環(huán)保的要求，又為監(jiān)測站在野外偏遠(yuǎn)地區(qū)的部署提供了方便。 3.整個系統(tǒng)融合了物聯(lián)網(wǎng)的思想，高度自動化智能化，環(huán)境工作人員可以非常容易的獲取整個流域內(nèi)每個監(jiān)測點(diǎn)的實時水質(zhì)信息，實現(xiàn)了區(qū)域統(tǒng)籌化管理。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 1.生物監(jiān)測點(diǎn)可以利用數(shù)字圖像處理技術(shù)自動提取圖像信息；可利用模式識別技術(shù)自動識別生物特征；可利用專家系統(tǒng)根據(jù)生物特征做出水質(zhì)判斷，并可以遠(yuǎn)程無線上傳至監(jiān)控中心。 2.電化學(xué)監(jiān)測站可在嵌入式程序的控制下自動通過傳感器測量水質(zhì)信息，自動備份，實時上傳至監(jiān)控中心。 3.監(jiān)測站使用太陽能作為唯一能源，在智能節(jié)電技術(shù)的輔助下可維持站點(diǎn)正常工作，并在連續(xù)陰雨季節(jié)也能續(xù)航數(shù)周。 4.監(jiān)控中心可以實時匯總各處的監(jiān)測站信息，通過軟件顯示各處監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過動態(tài)網(wǎng)站實時發(fā)布全流域的水質(zhì)數(shù)據(jù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.將基于數(shù)字圖像處理和人工智能技術(shù)的生物監(jiān)測運(yùn)用到水質(zhì)監(jiān)測中，彌補(bǔ)了化學(xué)監(jiān)測手段在實時性、全面性、直觀性上的軟肋。 2.依托太陽能技術(shù)和無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了野外無人值守的實時監(jiān)測站點(diǎn)，真正實現(xiàn)了全流域區(qū)域統(tǒng)籌監(jiān)控。 3.系統(tǒng)高度自動化智能化，將環(huán)保人員從繁重低效的重復(fù)勞動中解放出來 4.網(wǎng)站實時發(fā)布流域水質(zhì)信息，使環(huán)保工作更加透明。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲特等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 校企合作 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本項目主要以信息技術(shù)為依托，以數(shù)字圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主要特色和發(fā)展方向，面向環(huán)保領(lǐng)域，以水質(zhì)監(jiān)測為目的。 信息技術(shù)目前已處于發(fā)展成熟的階段，并仍有長足發(fā)展空間。本項目的硬件基礎(chǔ)已經(jīng)發(fā)展的十分成熟，而字圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正處于飛速發(fā)展階段，新技術(shù)新成果層出不窮。因此，本項目有著良好的技術(shù)發(fā)展前景。 同時，環(huán)保產(chǎn)業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，得到政府的大力支持。而2011年的中央一號文件正是關(guān)于水利改革發(fā)展主題，可見，水質(zhì)監(jiān)測在未來數(shù)年內(nèi)將迎來一個突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段，本項目擁有極好的政策前景。 經(jīng)過這些年的發(fā)展，水質(zhì)監(jiān)測目前的市場規(guī)模大約每年兩到三億，而依據(jù)國家的有關(guān)政策來預(yù)測，未來5年，這個市場會激增到約100億的規(guī)模。目前我國所用的自動監(jiān)測儀器多為國外進(jìn)口設(shè)備，價格昂貴，且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，而國內(nèi)廠家的的產(chǎn)品大多功能單一，自動化程度低，本系統(tǒng)有著良好市場前景。
同類課題研究水平概述
- 近年來，我國的水質(zhì)監(jiān)測體系和能力都有了一定的基礎(chǔ)，但面對新時期多樣化水利發(fā)展的形勢和要求，還存在一些亟待解決的問題。從技術(shù)層面上來講，主要集中在自動化程度低，以及信息處理的實時性與管理工作的需要不相適應(yīng)兩個方面。在國內(nèi)，大部分的測定工作(包括采樣和檢驗)，都是由人工完成的，不僅工作量大，還存在監(jiān)測頻率低，采樣誤差大，監(jiān)測數(shù)據(jù)分散，實時性效果差等缺陷，很難在短時間內(nèi)提供水質(zhì)參數(shù)的信息，實時握水質(zhì)的變化情況；其次，水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的信息化程度偏低，使得眾多的監(jiān)測部門各行其是，既浪費(fèi)了人力、物力，又因時間、指標(biāo)上的差異而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)觀上無法共享。通過郵政信件完成一個監(jiān)測周期需要20天的時間;數(shù)據(jù)的整編在每年年底或者第二年的年初進(jìn)行。而在監(jiān)測頻次上，僅能做到枯、平、豐水各兩次，這對于水量、水質(zhì)變化較大的河流來說，遠(yuǎn)不能滿足管理的需要，因此傳統(tǒng)的監(jiān)測模式已經(jīng)不能適應(yīng)和滿足當(dāng)前信息化管理工作的需求。另外，新時期水質(zhì)污染呈現(xiàn)多樣性發(fā)展，從傳統(tǒng)的硬度、鹽堿度的檢測到水質(zhì)富營養(yǎng)的監(jiān)測，使得對監(jiān)測設(shè)備的功能要求進(jìn)一步加大。 我國所用的自動監(jiān)測儀器多為國外進(jìn)口設(shè)備，價格昂貴，且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。國內(nèi)廠家現(xiàn)多為生產(chǎn)單一參數(shù)的水質(zhì)監(jiān)測儀，近年也有些廠家試圖生產(chǎn)水質(zhì)自動化監(jiān)測裝置。如我國老字號的儀器廠上海雷磁廠正在進(jìn)行探頭式自動監(jiān)測儀的試制，但是所選的水質(zhì)參數(shù)少，質(zhì)量也不穩(wěn)定。國內(nèi)在水質(zhì)自動化監(jiān)測裝置制造上還跟不上快速發(fā)展的水質(zhì)監(jiān)測的要求，而且某一廠家也不可能生產(chǎn)各種類型自動監(jiān)測儀，多為多廠家儀器組合集成。由于全國水質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)落后，因此全國幾乎所有的江河湖海、大型企業(yè)的排污口都沒有安裝在線監(jiān)測設(shè)備，污染企業(yè)偷排、漏排問題嚴(yán)重，造成水污染嚴(yán)重的情況。
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