水質監(jiān)測技術研究的國內外文獻綜述早在我國的二十世紀七十年代,自動化檢測技術就已經(jīng)在水質監(jiān)控領域開始了快速發(fā)展,其技術被廣泛的的應用推廣到歐美等一些發(fā)達國家,其技術的發(fā)展也與地區(qū)的水資源環(huán)境狀況密切相關。他們使用的各種檢測儀器設施的類型很多,比如監(jiān)控儀、檢測盒和便攜式的水質檢查監(jiān)控終端。監(jiān)測器和監(jiān)控盒多被廣泛應用于早期對水環(huán)境的監(jiān)控和檢測,攜式的水質監(jiān)控系統(tǒng)檢測終端現(xiàn)在則被普遍應用到歐美等發(fā)達國家。早期,美國已經(jīng)出現(xiàn)的一些專利技術,可以提供給人們檢測水中的污染物,有著實時的預警和區(qū)別功能,除此之外,對于一些實際發(fā)生的與水環(huán)境相關的事件,比如腐蝕性物質過量或者設備老化、破裂等問題,它同樣可以檢測與預警REF_Ref27221\r\h[18]。比如GUARDIANBLUE,它在中國是第一個被供水工業(yè)企業(yè)使用的早期監(jiān)測和預警系統(tǒng),水廠通過這種監(jiān)測系統(tǒng)獲得其飲用水所必須要掌握的數(shù)據(jù)和資料,從而有效地保證了飲用水的安全。如下圖,為GUARDIANBLUE水質預警系統(tǒng)設備圖。GUARDIANBLUE水質預警系統(tǒng)二十世紀八十年代開始,歐美等一些發(fā)達國家和地區(qū)逐步發(fā)展并生產(chǎn)出了多參數(shù)的水質測定儀,它的主要基礎功能之一就是可以實時監(jiān)控和檢測水環(huán)境的溫度、ph值、溶氧含量、化學需要氧含量、總有機碳等各種水環(huán)境中的水質數(shù)據(jù)。此后,一些水環(huán)境產(chǎn)品監(jiān)測設備便和技術便快速發(fā)展。丹麥水產(chǎn)品研究所已經(jīng)發(fā)明并生產(chǎn)了一種水產(chǎn)品的養(yǎng)殖監(jiān)控設備被很多發(fā)達國家所廣泛熟知;德國的史德科馬迪可自行設計的的一家養(yǎng)魚加工廠,它所采取的方法就是全新的封閉式對水質和環(huán)境監(jiān)測方法,融入了很多新興的科技手段,被很多國家和行業(yè)內所借鑒。2020年美國哈希HACH推出了兩款多參數(shù)水質檢測設備:MS6100多參數(shù)水質在線分析儀和MS9000多參數(shù)水質監(jiān)測儀。MS6100體積約49*80*36.5cm,可以實時監(jiān)測7項水質指標;MS9000體積為1.8*1.1m,可以實時監(jiān)測9項水質指標,并提供系統(tǒng)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢及表等功能REF_Ref27326\r\h[15]。我國在水環(huán)境監(jiān)測技術上的發(fā)展上比歐美一些地區(qū)晚一點,其實在全國范圍內,有關技術的發(fā)展也是不太平衡的REF_Ref25494\r\h[19]。近年來,我國對于水質監(jiān)控的高度重視和認識程度很高,也發(fā)現(xiàn)了一些困難和問題,比如,在我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中所存在的一個比較突出的困擾便是在其生產(chǎn)工藝流程中缺少病害性預警的機制和防治策略、水質實時監(jiān)控和報警相對比較落后。目前,水質在線檢測監(jiān)控系統(tǒng)一般都是通過GSM、GPRS或者RS485將采集得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機,實現(xiàn)兩層架構,并且,上位機一般都是采用C/S模式REF_Ref25585\r\h[14]。近年來,全球相關研究人員做了很多有關水環(huán)境監(jiān)測的研究以及設計。2012年,研究人員設計了海洋遠程監(jiān)控系統(tǒng)。2015年,為監(jiān)測近海魚類物種的環(huán)境信息,研究人員通過結合ZigBee和碼分多址(CDMA)技術在水產(chǎn)養(yǎng)殖養(yǎng)殖場部署了無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)。2018年,Schmidt等人設計了一個用于沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖和水質監(jiān)測的自主浮標系統(tǒng),Lorena等人結合了WSN和通用數(shù)據(jù)包無線電服務(GPRS),可以遠程監(jiān)測水質參數(shù)REF_Ref23459\r\h[11]。各個監(jiān)控系統(tǒng)都有其特點,且都具備自己獨有的技術優(yōu)勢,技術也愈發(fā)成熟,但隨著現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)信息技術的進步和發(fā)展,最近幾年,一種較為低功耗的廣域網(wǎng)漸漸被廣泛發(fā)展和應用,典型例子之一就是窄帶式物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT),它是以設備接入為導向的。它具有低功耗、多連接等諸多優(yōu)點,適用于水環(huán)境水質監(jiān)測等多個領域REF_Ref25742\r\h[4]。在短短兩年的時間里,它在智能停車場、智能路燈、智能路燈、共享自行車、智能井蓋、遠程電表、智能建筑等各個領域扎根。2018年,研究者們提出了一種基于NB-IoT的新型智能醫(yī)院和設備鏈接架構,并引入邊緣計算技術來滿足醫(yī)療運行過程中的延時需求,此外,還有多種基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)設計,比如采用多層分布式網(wǎng)絡結構和NB-IoT網(wǎng)絡,設計了一種基于太陽能路燈的新型智能醫(yī)院和路燈信息管理系統(tǒng)REF_Ref20703\r\h[1],具有良好的穩(wěn)定性和廣闊的應用前景;還有基于NB-IOT變換的車輛互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集方案,網(wǎng)絡結構部署和分析都很好。還有一種低功耗信息監(jiān)控系統(tǒng),采用NB-IoT通信技術、遠程(LoRa)通信技術和最近最少使用的(LRU)算法REF_Ref27479\r\h[9]。2017年,Jia等人提出了一種基于邊緣計算的智慧城市智能井蓋管理系統(tǒng),應用效率高。還有一種基于5G低功耗海量連接場景的早期技術,該技術有強滲透性和廣覆蓋性,被用來開發(fā)了一套智能溫室環(huán)境自動調節(jié)系統(tǒng)。2018年,Anand和Regi使用NB-IoT來遠程監(jiān)測水箱中的水位REF_Ref25856\r\h[10]。我國水質監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展也很高速,2013年4月,黃競設計基于GPRS的河水水質監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測站點通過GPRS與遠端PC服務器通信,可以進行水質預警,但是系統(tǒng)精度有限,并受地域影響。2014年8月,胡月明等人首次提出了基于NRF905的ph無線監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案,但是受限于NRF9OS的通訊距離短,只有通過GPRS方式才能實現(xiàn)遠程監(jiān)控。2015年12月,李鑫星等人提出另一種解決方案,是基于Zigbee的水質監(jiān)控管理系統(tǒng)進行設計,實現(xiàn)了100m內的對水質參數(shù)無線監(jiān)控,但是受限于ZigBee模塊的傳輸距離有限,仍難以實現(xiàn)大區(qū)域的水質監(jiān)測部署REF_Ref25983\r\h[12]。2017年6月,吳東東提出養(yǎng)殖水質無線監(jiān)測系統(tǒng)設計方案,使用NRF24L01模塊實現(xiàn)與PC機的通訊,受限于NRF24L01的通訊距離,僅適用于小區(qū)域的應用。2018年1月,王星星等人提出的方案,利用北斗覆蓋范圍廣的特點,可以實現(xiàn)無GPRS信號的山區(qū)部署,實現(xiàn)了國內水質監(jiān)測的無盲區(qū)化。2018年12月,高嚴等提出基于Lora的水質環(huán)境監(jiān)測方案,使用LoRa擴頻通信技術實現(xiàn)了長距離的水質參數(shù)傳輸,但是仍受地域影響REF_Ref26682\r\h[6]。2019年1月,劉澤龍等十余人成功提出了一種基于GPRS的遠程移動多通道參數(shù)區(qū)域水質質量監(jiān)測管理系統(tǒng)的總體設計方案,水質監(jiān)測節(jié)點使用GPRS方式以TCP協(xié)議方式登錄遠程服務器進行數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)水質參數(shù)的在線監(jiān)控。2019年,羅興浩等人開發(fā)和設計了基于zigbee的智能水質無線在線監(jiān)控管理系統(tǒng),構建了一種基于zigbee通信技術的無線傳感器網(wǎng)絡,并充分利用了傳感器節(jié)點對實時數(shù)據(jù)進行采集和處理REF_Ref26059\r\h[3]。其無線供電水質檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要有遙控圖像、蜂鳴器預警、傳感器、ZigBeeCC2530終端模塊等,采用智能的自動報警系統(tǒng)實現(xiàn)的水質監(jiān)測.下圖為其系統(tǒng)架構框圖。無線式傳感器網(wǎng)絡水質的實時監(jiān)控系統(tǒng)架構來自西安郵電大學李濤等人設計了一套基于LoRa通信技術和嵌入式技術的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),完成了對水上垃圾、水質信息,如溫濕度、PH值、混濁度、含氧量等數(shù)據(jù)的采集,實現(xiàn)了對中小型水域環(huán)境的監(jiān)測與管理。此外基于以上相同的通信方式的論文還有很多,南昌大學賴清、沈陽化工大學李金鳳、蘭州工業(yè)學院劉新輝、沈陽工業(yè)大學佟維妍等等都對國產(chǎn)水質監(jiān)測系統(tǒng)的設計做出過貢獻,與此同時-些企業(yè)也紛紛推出自己的水質監(jiān)測產(chǎn)品?？梢?物聯(lián)網(wǎng)技術在水環(huán)境監(jiān)測中的廣泛應用已成為必然的發(fā)展趨勢。因此,本文設計了一種基于NB-Iot的水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)參考文獻崔建軍.基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的漁業(yè)水質智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].江蘇大學,2020.HossamFattah.LTECellularNarrowbandInternetofThings(NB-IoT):PracticalProjectsfortheCloudandDataVisualization[M].CRCPress:2021-04-28.葛金鑫,楊慧中.基于NB-IoT的低功耗窨井水質在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術,2021,44(06):28-33.海濤,陳娟,韋文,李娜娜,曾澤明.物聯(lián)網(wǎng)技術在養(yǎng)殖塘水質監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].河南科技大學學報(自然科學版),2021,42(02):53-58+7.乜朝賢.基于NB-IoT的水質監(jiān)測平臺[D].山東大學,2020.葛秋.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水質監(jiān)測系統(tǒng)應用研究[J].黑龍江水利科技,2020,48(10):146-148.洪宗奇,夏雪婷,宋浩宇,王絡文.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的水質實時監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].電子世界,2020(18):132-133.徐思維,楊帆,龍坤.基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)水質監(jiān)測系統(tǒ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