總體結構設計
        GPRS水質在線遠程監測系統，由三個層次構成。即現場監測層、網絡通訊層、中心管理層。現場監測層是在選定的監測點用數據采集傳輸單元生動采集水質和其他參數；網絡通訊層主要基于移動公司的GPRS網絡平臺和有線網絡，實現監測數據的傳輸；中心管理層由軟件、數據庫和服務器的組成的管理平臺。


1．1現場監測層
1）傳感器部分
2）數據采集傳輸器部分

1．1、 傳感器部分

㈠美國HADROLAB多參數水質監測儀－－-DS5

DS5：
七個內置式擴展端口
可以測量多達15種參數
可以配置Hydrolab所有的15個傳感器
適合于連續在線和現場調查應用
選用這種型號適合于水質變化調查和定點監測應用，并使用內置電池組和內存作為長期監測工作。
選用的參數如下
參數 范圍 精度 分辨率 備注
溶解氧 0 - 50mg/L ±0.2 mg/L < 20mg/L
±0.6 mg/L > 20mg/L 0.01mg/L
電導率 0 - 100 mS/cm ±0.5%
±0.001mS/cm 4 位數 可選
pH 0 - 14units ±0.2 units 0.01 units
自清洗濁度 0 - 3000 NTU ±1% 100NTU
±3% 100-400NTU
±5% 400-3000NTU 0.1 NTU
0—400NTU
1NTU
＞400NTU
葉綠素A 自動動態范圍
低靈敏度:0.03 -500μg/l
中靈敏度:0.03 -50μg/l
高靈敏度:0.03 -5μg/l ±3% 0.01μg/l
藍綠藻 自動動態范圍
低靈敏度:100-2,000,000cell/mL
中靈敏度:100 -200,000cell/mL
高靈敏度:100 -20,000cell/mL ±3% 20cell/mL 外接
深度 0—10米 ±0.003m 0.001m
氨氮 0－100mg/L ±5% 或 ±2 mg/L 0.01 mg/L
溫度 -5°- 50°C ±0.10℃ 0.01℃

規格：
主機：
尺寸：DataSonde5：直徑8.9厘米，長度58.4厘米
重量：DataSonde5：3.35公斤
電池：DataSonde5：8個 “C”電池
計算機接口：RS-232，SDI-12，RS485
內存：120,000個 測量結果
操作溫度：-5℃ 到 50℃
最大深度：225米


Surveyor顯示記錄儀：
無需筆記本電腦就可顯示或存儲數據
堅固的防水外殼可以承受一定強度的摔打
帶背景燈的超大屏幕可以在任何環境下觀看數據

㈡氣象傳感器
①風速風向傳感器

技術參數：
風速：范圍：0-57 m/s　　　分辨率：>0.1 mph　　精度：± 1 mph
啟動下限：0.8 mph　　時間量：2秒
風向：范圍：0-360°　　　分辨率：> 1%　　精度：± 3%　
啟動下限：200-WS-02E: 1.2 mph　　200-WS-05E: 0.5 mph

②雨量傳感器
分辨率：0.01"/tip
精度：± 4% up to 3"/小時
最大值：無上限




③大氣壓傳感器
范圍：28.25 - 30.75 英寸汞柱
測量跨度：2.50英寸汞柱 (85 hPa)
分辨率：± 0.01英寸汞柱 或 ± 0.3 hPa
海拔偏移：0 到 +10,000英尺，可調節
絕對精度：0.05英寸汞柱

④太陽輻射傳感器
光譜范圍：0.4 到 1.1 微米
靈敏度：約80mV / 1000Wm2
精度：± 5%

⑤溫、濕度傳感器
溫度：范圍-40度—60度
精度：±0.5度
濕度：范圍：0-100% RH
精度：± 3% (10-90%)

1．2、數據采集傳輸部分
①數據采集模塊
多參數水質監測儀，風速風向等氣象傳感器，流速流向傳感器都通過數據線接到數據采集模塊上。
電源：10.2-16V直流；
功耗：≤80uA (自報工作體制值守時)，
≤100mA（工作狀態，不含通信設備）；
工作環境：溫度-40℃～+55℃，
濕度100%無凝結；
時鐘精度：1.53分鐘/月(無溫補情況下)，并可完成與中心時鐘同步（或GPS時鐘）；
固態存儲內存：4M，歷史和當前數據現場讀取或遠程讀取。

②無線通訊模塊
數據采集模塊通過通訊線纜和無線模塊連接
數據傳輸系統采用的無線數據終端系統來完成。該設備主要完成現場數據的網絡接入。該設備基于現在普遍支持的GPRS/GSM無線網絡系統進行數據傳輸，最高速率可達192KB，在現有網絡條件下平均速率可到33.5KB，傳輸穩定可靠。

③供電模式
采用蓄電池+太陽能方法
太陽能容量 20W
蓄電池容量 65AH
設計原則：連續陰天20天，可以保證正常供電

2、中心處理軟件
（1）實現功能：
① 實時顯示各監測站各項監測指標的當前值，并根據地表水水質標準分析測站實時顯示各監測站監測設備的當前狀態
② 實時顯示各監測站監測設備的當前狀態
③ 實現水質自動監測指標超標報警和監測設備故障報警
④ 實現水質自動監測數據的查詢、編輯等功能
⑤ 完成水質自動監測數據的統計分析功能，包括統計報表、趨勢曲線等
⑥ 完成對各自動監測站站點類型、設備類型、通訊方式、路由信息、監測指標、數據率定點等基本信息的編輯功能；
⑦ 由操作系統提供安全管理。在人機界面上設置口令，僅允許有權限的操作人員進行操作，記錄操作人員的登錄情況
⑧ 系統實時數據能自動寫入水質監測數據庫，可以將實時遙測數據通過計算機廣域網讓相關部門進行WEB瀏覽，實現數據共享
⑨ 系統具有可擴展性，可以方便地增減測站數量和傳感器的數量。修改工作將通過密碼控制由有關管理人員進行操作，實現系統數據庫管理功能
⑩ 可將遙測數據寫成LOG文件、實時數據庫、歷史數據庫
（2）中心軟件部分組成
水環境水質自動監控系統監控中心軟件主要完成遠程數據的接收、顯示、存儲和統計分析等功能，它由三部分組成，即：
系統通訊部分（無線模塊和數據采集部分）；
后臺數據庫部分；
系統實時顯示和統計分析部分。
（3）、后臺數據庫設計
本水質自動監測數據庫采用的是大型關系型數據庫管理系統SQL SERVER 2000，由它作為系統后臺數據庫的軟件平臺。
（4）系統實時顯示和統計分析部分。
實時顯示和統計分析部分是監控系統中心軟件的人機界面，采用流行的B/S結構，使得系統的運行管理十分簡便，中心站的Web服務器從遙測數據庫中讀取實時數據或歷史數據，以圖型或表格的方式展現。工作人員使用Web瀏覽器查詢遙測系統數據。
（5）數據流程
水質監測站采用自報或自報—確認體制工作模式采集相關數據，水質監測站的監測參數具有獨立的工作體制，傳感器或分析儀測量被測參數，以4~20mA或0~5V信號輸入到數據采集器的模擬量輸入接口，根據事先配置的傳感器類型，數據采集器對輸入信號進行A/D轉換得到傳感器輸出值，然后將測量結果（數據）通過無線模塊終端以GPRS發給網管中心（中國移動），網管中心通過GPRS通訊方式將數據發送到中心，中心站數據監控軟件通過通訊服務器軟件對近來的數據進行解析，然后進入數據庫軟件中對數據進行存儲、處理，由數據存儲服務器程序將數據按水質數據格式和指定格式要求寫入數據庫的相應庫表。工作人員可通過系統監控軟件從數據庫中調入數據處理，分析，打印報表，曲線圖等。其他電腦可通過WAB瀏覽器瀏覽數據，系統數據流程見圖

數據流程圖
（6）客戶端網絡要求
準備一臺專用計算機，放在機房，作為固定IP服務器，將數據庫軟件和系統監控軟件裝在里面，存貯水質數據，保證其24小時在線。
（7）數據安全性及系統可靠性
數據安全性
由于水質數據是水質評估的基礎和關鍵，它的實時數據對系統運行和管理來說是非常寶貴的，因此該系統建立后確保數據的完整性非常重要。在我技術方案中主要采取了以下一些措施：
（1）數據備份
所有數據在水質監測站的數據采集終端中存儲有實時數據和歷史記錄，可用于對通信故障期間數據的回復。
所有實時數據在中心服務器中存有數據備份，所有寫入水質數據庫的數據均有備份。
（2）數據發送確認機制
系統允許對重要數據或重要站點設定為自報確認工作模式，當水質監測站數據報給中心后會等待中心收到數據的確認，否則回進行數據的重發或更換通信介質，以保證中心接收到監測數據。
（3）操作身份識別
系統中心工<