一、系统概述
1.1行业状况
我国目前在水体污染防治工作中，水质监测工作是污染预警、持续性污染物监测和治理效果评定的重要手段，已受到有关部门的重视。
传统的环境水质监测工作主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。虽然在实验室中分析手段完备，但实验室监测存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷，难以满足政府和企业进行有效水环境管理的需求。
从国外环保监测的发展趋势来看，水质的在线自动监测已经成为有关部门及时获得连续性的监测数据的有效手段。只需经过几分钟的数据采集，水源地的水质信息就可发送到环境分析中心的服务器中。一旦观察到有某种污染物的浓度发生异变，环境监管部门就可以立刻采取相应的措施，取样具体分析，有助于环保部门建立大范围的监测网络收集监测数据，以确定目标区域的污染状况和发展趋势。作为连续性监测工具的水质在线监测仪器承担着提供准确监测数据和监测报告的责任，在环境监测工作中发挥着越来越重要的作用。可见未来的环境水质监测工作正在向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展。
为了解决行业内的这些局限性，商智通公司专为水质在线监测打造了一套《安全及时提示系统》，打破了局限，真正实现了河流、湖泊等特定水质的实时远程在线监测，针对特殊环境无电无网的情况通过太能板供电、4G路由器供网的解决方案来实现全天监测。商智通水利监测系统从系统功能划分可包括现场水质传感器数据、现场图片等前端采集系统、联动控制应用的设备、语音喇叭、设备故障信息接收及显示，该系统将报警、监测、控制，广播通话，数据分析集于一体，实现了水质的全智能化管理。
1.2系统简介
该系统全面采用高清、智能、GPRS、2G\3G\4G网络应用技术，与物联网结构体系、局域网、通讯网无缝连接等技术结合，将监控、报警、监测，控制、广播、数据分析集于一体，整套系统由前端主机IPC对接任何485接口传感器采集数据及抓拍图片，当PH等水质传感器超过设定值时，通过无线或有线网络立即将报警信息传输给客户手机APP和终端管理平台，并自动打开其相关连的控制设备开始运作。基于云服务器的安全提示系统可容纳上万个点的传感器数据采集、传输。当设备出现任何的故障，自动检测功能通过故障提示平台以短信方式告知绑定用户。现场发生的任何情况，报警信息也都会图文并茂地及时告知用户；语音及图片传输采用云端递送方式，保障信息100%用户收到，通过手机端和PC端及时掌控现场的状况，也可以对现场进行点对点广播，一点对多点广播。开放式平台，根据客户不同的需求可做定制化服务，同时具备历史数据分析功能，给管理者制定重大决策做出依据。针对户外一些环境恶劣地区还可采用太阳能发电，工业路由器无线传输的无电无网的方案，真正实现用户办公无纸化、业务移动化，管理智能化，使系统达到安全可靠、技术先进、功能齐全、性价比高、操作维护更加简便。
1.3系统特点
l 功能强大：提供完善的实时监控、设备管理、权限控制、录像策略、数据分析管理、报警系统管理、语音广播等功能。
l 智能抓拍：系统能够进行智能抓拍，采用自动和手动抓拍图片进行监控，与传统监控相比，监控效率更高，存储要求更小。
l 实时监测：将PH、溶解氧传感器采集到的数据实时通过无线或有线的方式远程传输到手机APP客户端和后端管理平台，将设备的电流电压、温度湿度实时上传至监控中心，可快速而准确地获得水质监测数据。每个监测点的采集数据实时存入数据库，并自动形成报表，显示出温湿度等数据变化的曲线图，保存在数据库中，为日后分析提供依据。
l 及时联动报警: 一旦各传感器采集到的数据大于设置值时，设备不但能够进行声音报警而且会自动打开连接的设备。同时，系统会通过网络直接传输报警信息到用户手机APP客户端及后端管理平台，确保管理人员能及时收到报警信号。
l 语音广播:采用先进的语音压缩技术，可指定一个喇叭广播语音，也可对管理的所有喇叭广播语音。无论是在有线网络，还是在2G/3G/4G无线网络下都进行语音压缩的传输，能将100多M的流量压缩为1M传输，使用的流量较低。百分百信息接收；（每个系统产品可分配3-5个手机帐号，同步接收）手机端能清楚地观看到语音传输及播放的整个过程及结果。
l 信息查询：管理人员能够通过手机APP客户端和电脑后端管理平台进行实时监测信息查询和历史监测信息查询。为管理人员的安全状况进行系统的分析做出科学依据。
l 多等级管理：商智通安全及时提示系统支持多等级管理。本系统可设定多用户、不同等级的管理权限，支持各权限用户查看和维护各自的设备。即总管理员可管理所有设备，而末级管理员只能查看自己管理区域内设备，极大了方便设备的管理。
l 远程控制管理：本系统采用先进的云平台数据管理技术。系统维护人员只需凭着能够联网的手机APP客户端或后端管理平台即可在全国任意地区进行查看设备状况，手动打开前端系统连接的设备，进行设备重启、远程配置等功能。解决了维护人员外出维护设备和外地查看时不便，也极大程度地节约了维护成本。
l 巨量运行：一个系统前端能够支持32个传感器连接，后端管理平台能够支持千套设备同时查看。
l 产品升级：本系统是有商智通公司科技研发和生产，并不断投入研发，支持后续升级换代，会为客户提供定制化开发服务。
l 适用性强：针对特殊环境，拉电拉网不便的情况，采用太能能供电，4G路由器供网，能很好地解决厂区所处地方偏僻不方便走线的困难，同时具有安装开通快捷、维护迁移方便、造价低等优点。
1.4 系统应用场景
河流、湖泊的环保工程水质在线监测，污水厂排污监测，水产养殖
二、系统总体设计
2.1系统设计的依据
水质检测行业应遵循《环境污染治理设施运营资质许可管理办法》、《地表水环境质量标准》、《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《计量器具新产品管理办法》、《中华人民共和国环境保护法》、《环境监测管理办法》、《污染源自动监控管理办法》、《环境污染治理设施运营资质许可管理办法》、《污染源自动监控设施运行管理办法》、《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》以及《国家重点监控企业污染源自动监测设备监督考核规程》等法律法规。
2.2系统设计理念
l 先进性
现代信息技术的发展，是现代科学技术发展中最活跃的领域，新产品、新技术日新月异，每一个新技术的出现都对我们的工作方式产生极大的影响，对我们工作效率的提高起到极大的推动作用。我们采取基于TI技术、依托云服务器来设计我们整体系统。采用传感器采集数据，整合图片抓拍监控，环境在线监测，广播通话，数据分析与一体，领先于传统的监控，监测，从而保证我们整套系统技术和应用先进性，更好地为我们客户服务。
l 可靠性
l 全部部件均为工业级产品，能在复杂环境，长时间不间断运行，支持2/3/4G网络无线或有线传输，语音传输为压缩包方式。后端采用双备份服务器,技术稳定,能够在保障客户数据方面起到双保险作用，强大完善的后端管理平台，手机APP客户端、故障提示平台，全天24小时得到实时数据采集、可随时进行现场监控、广播通话，系统故障自检，并保障信息的及时性、准确性，安全可靠。
l 整体性
为了保证我们产品和系统整体性，无论从前端采集设备还是后端管理平台、APP软件平台，公司都掌握核心技术并全部由公司来设计和研发，保证从系统的角度来考虑问题，各种部件之间的工作紧密协调，从而保证整套系统的整体性。
l 可维护性
可维护性是当今系统能否成功应用与否的很重要的因素，这里的可维护性包含两层含义，即易于故障的排除及修复和日常管理操作的简便快捷。针对此，一方面，我们通过系统自检功能对设备进行24小时排查，查找系统或设备故障，一部分系统可自动重启恢复，另一部分给予报警自动提示，另一方面，系统将监测、报警、控制基于一体，随时可通过手机端及电脑端查看操作，统一方便管理。
l 规范性
由于本系统是一个综合性系统和所有设计都具有核心技术、公司自研发，因此在系统设计和建设初期应着手考虑各方面的标准与规范，并且应遵从该规范各项技术规定，做好系统的标准化设计与管理工作。无论是对硬件、软件、通行协议和云技术都采取规范化要求来进行设计。
l 安全性
由于通过网络传输监控图像，因此其安全性也极为重要。系统采用金融级别的密码，在接收发送服务器要具有多级密码登陆功能，传输的图像格式通过通用软件来浏览，不能对其进行修改。远程监控端具有权限设置功能和密码登陆功能，并能对各分支及中心的主机进行工作状态检测，这样来确保系统的安全性。
2.3系统功能
本系统通过高清摄像机把水质pH、溶解氧、氨氮、浊度、电导率的传感器，喇叭，太阳能供电系统结合在一起的一个集监控、环境在线监测报警、历史数据分析于一体的安全及时报警系统。它有以下具体功能：
Ø 1）它可以工作在无电无网的环境，受环境因素的影响较小，省去了传统监控要集中布线的烦恼。
Ø 2）只要监测区域水质发生变化，监测系统会把现场的传感器采集的数据和自动抓拍的照片通过网络上传到服务器，服务器再把这一些数据推送给对应的手机客户端和管理平台。
Ø 3）当人或者动物经过监测点时，摄像机会抓拍现场的图片发送给服务器，服务器把图片推送给接警平台和管理人员的APP，同时还会发把图片通彩信发送到绑定用户手机中，随后能进行远程喊话。
Ø 4）管理人员可以用接警平台和手机APP上通过手动对指定的摄像机进行截图观看现场。接警平台和手机终端能进行定时，手动对指定的摄像机进行截图，同时可以手动获取到指定传感器的数据。
Ø 5）管理人员可以用接警平台和手机APP通过喊话，随时对现场的情况进行通话指挥，警告。
Ø 6）系统能进行本地录像，把本地的现场录像保存到NVR中，用户可以很方便的把本地录像调出来，随时查看录像。
Ø 7）本地管理平台可以调取历史的传感器数据进行分析，为水利，水质的治理，环境污染制定决策提供依据。
Ø 8）支持第三方接警：第三方接警平台，能够通过网络直接查看不同记录的监测点，能够直接授权相关环保部门接管，进行远程监测查看，还能进行远程广播通话。
Ø 9）能够故障提示：当前端系统任一部位发生故障时，系统能够直接发送故障原因短信到系统绑定手机，提醒用户注意，避免因系统故障导致损失。
2.4产品拓扑图
2.5系统框图
三、系统的整体组成
整套系统主要由五大部分组成：环境在线检测设备、智能拍照机器人、供电设备、移动网络、终端管理。
l 环境在线检测设备：根据客户要求采用专用智能传感器采集数据，如PH传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器、电导率传感器等，将采集的数据通过主机上传到系统的后端管理平台及手机端，当数据超过设定值，系统并自动开启报警器。
l 智能抓拍机器人：采用高清红外网络摄像机，高清红外网络枪机可与各种传感器对接，可按传感器报警提示进行抓拍图片或通过软件自动设置拍照时间，可采集现场检测设备检测到的数据信息，通过网络或移动网络将现场信息以图片传送给客服端，保证100%收到信息提示。
l 移动网络：在无网的情况下采用工业级别4G路由器网络传输，可支持内外置天线切换，信号更好，支持全网通模式接入。
l 供电设备：在无电的情况下采用单晶硅太阳能板供电。
l 终端管理:由手机移动苹果/安卓客户端、本地管理平台（能进行本地数据分析）、接警管理平台、故障提示平台组成；
3.5终端管理
3.5.1手机客户端
客户下载手机APP（软件苹果及Android系统均支持），任何监测设备发出警报、故障等会立即通过智能拍照机器人抓拍图像发送到客户端手机上，可以通过手机客户端随时抓拍图片、了解现场状况，并可对水质监测点位可疑情况进行语音广播。
主要功能：
i. 监控点添加
ii. 监控点信息查看
可以查看到监控点的各种探测器数据及历史数据；根据客户选购的不同，看到的数据多少不同；主要查看内容：报警记录、报警抓拍的图片、温度、湿度、气体监测状态等；
iii. 监控点参数配置
可以设置联动功能，当报警发生时启动语音报警或打开某一设备等动作。
抓拍图片数量、大小、是否延时抓拍等；
iv. 告警范围设置
根据环境不同，可以设置温度、湿度、压力等各种探测器的告警范围。
v. 设置管理人员账号
图（1）手机激活软件登录界面 图（2）手机客户端报警信息接收
查询界面，报警图片下载。
图（3）手机传感器数值查询、 图（4） 手机现场图片查询、设置界面
打开控制界面 可语音广播
3.5.2终端管理平台
3.5.2.1接警平台
所有已经安装好的点位可把设备编号统一输入到接警平台上,通过电脑可以及时收到报警信息，以及四周现场的情况通过这个平台每 2秒图片更新一次.用户也可随时切换画面。接警平台具备以下功能：
u 获取报警：能接收到设备上报的报警，会把报警信息用声音，图片，文字等醒目的方式显示出来，同时会把报警信息存储下来
u 对设备进行设定：通过接警平可以对设备的各种参数进行设定。
u 语音广播功能：通接警对平可以对管理的所有设备进行音广播，也可以对单个设备进行广播。可以定时播放某一种语音，可以循环播放录制好的语音。
u 报警信息浏览：可以通查询，放大，缩小等方式查看报警信息
u 历史数据分析：接警平台可以把保存的传感数用曲线表示出来，通过曲线的方式可以更直观的对走势进行分析
u 手动截图：可以通过接警平台进行手动截图.
u 定时截图：可以通过接警平设定定时间让设备上传图片
图（1）为接警平台的接警预警画面，可看接受到报警图片、报警信息
图（2）为针对不同设备的报警历史信息查询，查询时间及报警器报警信息
图（3）为接警平台的设备管理，应用于设备的添加和删除。
3.5.2.2本地管理平台
本地管理平台可以直接在局域网内贴加设备管理，回放历史视频记录，设置传感器的连接数量，可设定温湿度传感器监测的数据值进行分析，存储，调取查看，对历史数据自动形成报表可随时查询。
图为温湿度传感器曲线分析表
3.5.2.3故障提示平台
当所有已安装的点位那个点的设备发生故障或者断电断网，故障提示平台会立即显示，并及时已短信方式告知用。
图为故障提示平台，针对号段内的所有设备的故障主动提示
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