前言
近几年，随着工业化水平的日益增长，环境污染问题愈发严重。水体污染不仅严重威胁到人类健康，同时也是阻碍我国社会和经济增长的主要障碍。因而，针对水质资源进行全面的监控和整治显得格外关键。水质的监测不仅是保护水资源环境和进行治理的核心环节，还使得依托远程水质监测技术成为当前水质监控技术进步的关键方向。
1水质监测系统设计
无线传感器网络（WSN）构成了一种分散式的传感网络系统，它能够感应到外界世界中的各种传感器信息，并显示出良好的灵活性和自组织性质，同时还拥有出色的无线通信和计算性能。这种传感器网络技术可以与通信技术、网络科学和数字技术紧密地结合，为用户在各种时间、地点以及环境中提供了海量的信息资料，同时还支持无线传感器网络的迅速部署和自我组织。该技术被广大领域用于国防和国家安全。环境观察、交通管控、健康保障、制造业以及反恐、恐怖主义和其他领域都是关注的重点。WMS系统将构建一个以一个传感器节点为基础的三层架构，即节点层与网关监控中心，服务层。该架构明确了三大关键组件：传感器节点将被安置在测试区，而测试区域内的网关会被配置为D；传感器节点则会被部署到被动监测中心，形成一个全面的水质数据收集监测网络，可以覆盖一个或多个不同的水质数据收集任务。按照预定的存储方式，系统会向网关发送质量相关的数据。随后，这些信息会被传递给监控中心，监测中心会对这些数据进行进一步的分析，并提供水污染预防以及超标报警的功能，还配备了远程的技术支持，以便于终端用户，如使用移动电话或其他设备，可以对PC进行实时的测试与监控。对于广泛且大面积的水资源监测，此方法能展现实时的数据，使得工作团队能够快速识别并解决水质上的问题。另外，这个监控中心能够灵活地设定传感器节点的采样频段、传输功率等关键参数，以便满足各种地区和不同的水质检测需求。为了解决GSM网络在数据使用上的问题，GPRS网络应运出现。GPRS预期会成为第三代移动和数据网络融合的重要标志。
2相关技术简介
2.1MK60N512VMD100单片机
KinetisK60系列MCU中的MK60N512VMD100芯片，是利用A章节MCortex-M4核心来实现，其表现能够达到1.25DMIPS/MHz的级别。该设备包括高达128kB的RAM、16位的ADC芯片、12位DAC芯片、16通道DMA接口以及16位低功率定时器等多个子模块。硬件加密技术支持DES、AES、MD5和SHA等多种算法，其特点是通过最低CPU压力提供迅速且安全的数据传播与存储。
2.2水质监测传感器
2.2.1 本项目选择使用DS18B20温度传感器和DHT11温度湿度传感器来对温度进行精确追踪和检测。该设备具备以下几项主要的特性:
(1)该仪器具有广泛的温度检测范围，具体温度范围是－50℃至124℃。
(2)该测温系统的精确度很高，能够区分的温度范围达到了0.0625℃。
(3)其温度测量十分简便，与微处理器间实现单总线交流，意味着只需一条线即可进行信号调节和数据交换，而无需额外的外部元素。在3.0伏至5.5伏期间，这个元件仍能正常运行。DS18B20具有迅速的响应、高的抗干扰能力以及低廉的售价，因此被视为一种广泛适用且性价比高的传感工具。此外，选择DHT11这款温湿度传感器来对湿度进行实时监测。这种传感器的特性包括高度的可靠性、出色的稳定性、以及成本效益较高。它展现了几个显著的特性：与微处理器采用单总线通信方式，即一根直线负责信号管理和信息交流，并且不依赖额外的外部组件。
2.2.2pH传感器、浊度传感器、TDS传感器
pH计也称为pH传感器，在测量时使用了两端修正技巧来进行校准，并依据校准方程式展示了校准曲线。pH电极在BNC接口输出的信号为mv信号，并通过信号放大器，由单片机进一步处理这个信号。紧接着，将输出电压信号依照标准曲线转译为待测液体的pH数值。浊度传感器的工作原理是基于光的折射效果，并结合光学二极管和晶体管。当使用液态溶液的光透过性和散射特性作为评估标准时，它可以判断物体的浊度。最后，利用光学传感器从光源传输到接收器的光线数据来估算系统的浊度。TDS传感器的工作原理指出：它能准确地表示每升水中的离子总数。溶液中离子的电导率是液体的电导率之和。所以，通过量测水样的电导率，可以间接了解其水质的TDS数值。
2.3GPRS无线通讯模块
数据传输模块使用GPGRS网络来确保串行接口与互联网之间的信息交互。更具体地说，该功能模块提供了4路Socket通信通道，能够将从设备收集的数据，通过GSM/GPRS网络发送到远端设备（如目标服务器或远程口设备），并在此之后由远程设备处理。在模块运作模式为透射模式的情况下，它会作为一个TCP/UDPClient端主动与用户预定的目标IP/接口所对应的服务器主机建立连接，并成功构建一个稳定的数据传输网络通道。
2.4ASP.NET技术
编号为ASP的文件.NET是Microsoft..的一个子项目.NET框架是在IIS上运行的，并且它是一个创建基于Web的应用开发框架。NET框架的核心内容由三个主要部分组成：CLR、编程设备以及BCL。CLR在其中被称为公共语言的运行库格式，主要负责在其运行时管理程序执行情况;而这些编程工具包含了所有编码和调试的需求和步骤;作为基类库的BCL，提供了一套用于处理各类请求和产生相应回应的公开编程代码。
3主要功能页面实现
3.1水纹视频跟踪
运用腾讯云的直播API，并利用 水纹视频 imaMP 技术，根据水质监测端推送的地址，实时获取音视频数据，以实现视频画面的实时更新。
3.2实时轨迹跟踪与异常标定
通过调用百度地图API并运用AJAX发送异步请求，系统能够从数据中心实时抓取水质以及相关位置信息，并即时绘制作业的执行路径。按照生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)以及地表水环境质量标准(GB3838-2002)的规定，并结合水质监测系统的传感器设置，制定了满足双方要求的水质规定。然后，通过水质参数的分析来评估该水质区域是否存在异常状况，如果确实存在异常，则会在该区域进行标定。当选择中一个采样位置，监控视频页面可以进行切换。
3.3水质参数走势分析
根据实际需求，可以从中选择水质参数（如pH值、浊度、tds值、温度、湿度）中的任一种，来仔细观察它的变化状况。
结束语
使用高效能的数据库有助于实现数据并发管理，从而更加便于处理。为了提高系统的全局表现，采用了效能更高的低能耗模块。在未来的系统运用阶段，将依据实际需求来深化对系统性能的优化，以提升整个系统的执行效率。
参考文献：
［1］魏康林.基于微型光谱仪的多参数水质检测仪关键技术研究［D］.重庆:重庆大学，2017.
［2］周苏怡.基于微型光谱仪的多参数水质检测仪自检系统设计与实验［D］.重庆:重庆大学，2016