一種水質重金屬汙染監控系統的製作方法
2023-06-02 00:44:51
本發明涉及汙水治理領域，尤其涉及一種水質重金屬汙染監控系統。
背景技術：
水中重金屬汙染的介紹:在當今社會,科技飛速發展,很多重金屬進入了我們的日常消費產品中來。這些重金屬包括汽車用柴油、螢光燈管、恆溫器中的汞,特種玻璃、塗料、農藥中的砷和鉛,等等。
由於這些含有重金屬產品的廣泛使用,加上消費者對重金屬的危害缺少了解而不夠重視,很多生產廠家不注意廢品回收處理,沒有建立完整的處理系統,導致的大量重金屬產品在使用中產生了重金屬汙染,甚至使用後被當作普通的垃圾進行掩埋、衝洗處理,從而加重了重金屬的汙染程度。更有甚者很多毫無責任感的企業直接將重金屬汙水排放到江河、湖泊,荒地淺灘⋯⋯種種跡象表明地球正在遭受著有史以來最為嚴重的重金屬汙染。
重金屬汙染指由重金屬或其化合物造成的環境汙染。主要由採礦、廢氣排放、汙水灌溉和使用重金屬製品等人為因素所致。如日本的水俁病和痛痛病分別由汞汙染和鎘汙染所引起。其危害程度取決於重金屬在環境、食品和生物體中存在的濃度和化學形態。
重金屬汙染主要表現在水汙染中，還有一部分是在大氣和固體廢物中。重金屬一般以天然濃度廣泛存在於自然界中，但由於人類對重金屬的開採、冶煉、加工及商業製造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤中，引起嚴重的環境汙染。以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統後就會存留、積累和遷移，造成危害。如隨廢水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝的體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。汽車尾氣排放的鉛經大氣擴散等過程進入環境中，造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高，致使近代人體內鉛的吸收量比原始人增加了約100倍，損害了人體健康。
自然界存在著很多重金屬，比如鋅、鎘、銅、鉛等，這些重金屬同樣存在於人體內，是人體的必需元素。但是，凡事都有一個量的問題，任何東西一旦超過正常的量，它必然給環境或人體造成不良影響。而我們常說的重金屬汙染指的就是因人類活動導致環境中的重金屬含量增加，超出正常範圍，並導致環境質量惡化。其中銅元素是水中金屬元素的一種，是人體必不可少的，但是過量的銅對人體的危害非常大。游離態銅離子對人體的危害要比配合態銅大得多。過量的銅離子對許多水生生物有極大的負作用，緣由是它與蛋白質中的巰基結合，幹擾巰基酶的活性，如在珊瑚、水草等生態缸中若有過量的銅離子，將很快使心愛的生物斃命法。銅的汙染主要來源於電鍍、冶金、化工等行業。為及時、準確地監測水的質量，確保人們獲得安全飲用水，我們建立了汙染水中銅離子濃度分光光度測定方法。經資料所知，自來水的總銅含量不應超過0.5mg/L,生活用水中總銅的含量不應超過1.0mg/L。
傳統的水環境監測主要以人工採樣、實驗室儀器分析為主，存在著監測頻次低、監測範圍小、採樣誤差大、實時性差的缺點。
傳統的水環境監測系統缺乏對大範圍內的水環境重金屬數據進行實時動態採集分析的技術手段，極易錯失在汙染初期進行及時防治的最佳時期。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對背景技術所涉及到的缺陷，提供一種水質重金屬汙染監控系統。
本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：
一種水質重金屬汙染監控系統，包含水質監控模塊、無線傳輸模塊、控制模塊、顯示模塊和報警模塊；
所述水質監控模塊包含若干水質監控單元；
所述無線傳輸模塊包含若干與所述水質監控單元一一對應相連的分支節點和一個與所述控制模塊相連的匯總節點，所述分支節點和匯總節點之間基於ZigBee協議無線通信；
所述水質監控單元包含溫度傳感器、GPS定位單元、重金屬電化學傳感器陣列、重金屬信號調理電路、酸鹼度電極、酸鹼度調理電路、濁度傳感器、濁度調理電路和微控制器；
所述溫度傳感器和所述微控制器相連，用於將檢測到的溫度傳遞給所述微控制器；
所述GPS定位單元和所述微控制器相連，用於將檢測到的水質監控單元的GPS坐標傳遞給所述微控制器；
所述重金屬電化學傳感器陣列通過重金屬信號調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的重金屬濃度傳遞給所述微控制器；
所述酸鹼度電極通過酸鹼度調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的酸鹼度傳遞給所述微控制器；
所述濁度傳感器通過濁度調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的濁度傳遞給所述微控制器；
所述微控制器還和水質監控單元對應的分支節點相連，用於將接收到的溫度、GPS坐標、重金屬濃度、酸鹼度、濁度整合為水質信息傳遞給所述控制模塊；
所述控制模塊分別和匯總節點、顯示模塊、報警模塊相連，用於控制顯示模塊顯示接收到的各個水質監控單元的水質信息，當存在重金屬濃度大於等於預設的重金屬濃度閾值時，控制顯示模塊突出顯示該重金屬濃度對應水質監控單元的水質信息，並控制報警模塊進行報警。
作為本發明一種水質重金屬汙染監控系統進一步的優化方案，所述控制模塊的處理器採用51系列單片機。
作為本發明一種水質重金屬汙染監控系統進一步的優化方案，所述控制模塊的處理器採用AT89S52單片機。
作為本發明一種水質重金屬汙染監控系統進一步的優化方案，所述酸鹼度電極採用雷磁E-201-C電極。
作為本發明一種水質重金屬汙染監控系統進一步的優化方案，所述報警模塊採用聲光報警模塊。
本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
1. 結構簡單，使用方便；
2. 實時反映水環境重金屬的濃度，並在超標時主動發出警報。
附圖說明
圖1是本發明的模塊示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
如圖1所示，本發明公開了一種水質重金屬汙染監控系統，包含水質監控模塊、無線傳輸模塊、控制模塊、顯示模塊和報警模塊；
所述水質監控模塊包含若干水質監控單元；
所述無線傳輸模塊包含若干與所述水質監控單元一一對應相連的分支節點和一個與所述控制模塊相連的匯總節點，所述分支節點和匯總節點之間基於ZigBee協議無線通信；
所述水質監控單元包含溫度傳感器、GPS定位單元、重金屬電化學傳感器陣列、重金屬信號調理電路、酸鹼度電極、酸鹼度調理電路、濁度傳感器、濁度調理電路和微控制器；
所述溫度傳感器和所述微控制器相連，用於將檢測到的溫度傳遞給所述微控制器；
所述GPS定位單元和所述微控制器相連，用於將檢測到的水質監控單元的GPS坐標傳遞給所述微控制器；
所述重金屬電化學傳感器陣列通過重金屬信號調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的重金屬濃度傳遞給所述微控制器；
所述酸鹼度電極通過酸鹼度調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的酸鹼度傳遞給所述微控制器；
所述濁度傳感器通過濁度調理電路和所述微控制器相連，用於將檢測到的濁度傳遞給所述微控制器；
所述微控制器還和水質監控單元對應的分支節點相連，用於將接收到的溫度、GPS坐標、重金屬濃度、酸鹼度、濁度整合為水質信息傳遞給所述控制模塊；
所述控制模塊分別和匯總節點、顯示模塊、報警模塊相連，用於控制顯示模塊顯示接收到的各個水質監控單元的水質信息，當存在重金屬濃度大於等於預設的重金屬濃度閾值時，控制顯示模塊突出顯示該重金屬濃度對應水質監控單元的水質信息，並控制報警模塊進行報警。
所述控制模塊的處理器採用51系列單片機，優先採用AT89S52單片機。
所述酸鹼度電極採用雷磁E-201-C電極。
所述報警模塊採用聲光報警模塊。
本技術領域技術人員可以理解的是，除非另外定義，這裡使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裡一樣定義，不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。