基于RFID的水质监测解决方案

　　一、概述 

　　水质监测是水资源管理与保护的重要基础，是保护水环境的重要手段。在新的世纪中，面对洪水威胁、水资源紧缺、水污染严重的现状，我国的水质监测工作面临着崭新的内容。我国水资源分布不平衡，水质型缺水问题严重，跨流域调水工程多，水资源的开发利用与保护都对水质监测提出了更高的要求，也使水质监测具有了更加特殊的意义：水权交易、国家间的水事磋商等也都离不开水质监测数据。水质污染主要体现如下图所示：

 　　我国目前大部分地区的水环境监测主要是以化学化为主。即人工定期（或不定期）的现场采样、化验、水质分析。这样工作量大且具有随机性，不能准确反映整个水量水质的变化过程，因而不能得到污水处理的可靠依据。目前市场上的水质监测以有线部署为主，通过有线部署带来很多不便性，比如不法分子破坏，特殊环境无法布线等。在现有技术中，通过通用设备采集数据，例如使用通用仪器FLUKE8845A进行单通道模拟量电压的测试，因此需要编写额外的控制软件，不但价格高，而且系统可靠性低。

　　上海聚美物联网科技有限公司经过充分调研、考察的基础上，研制开发了JOYMAKE基于WiFi应用的水质量监测系统。该系统克服现有技术缺陷，提供一种多通道（可达16通道）数据采集设备，采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)控制A/D芯片实现数据采集，大大提高了采样精度和系统可靠性，大幅降低了成本。该系统可以对诸如排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控，通过WiFi无线网络将所采集的数据传送到监控中心和环境管理部门，工作人员可以在监控中心或办公室进行远程监测，随时对水质进行监测，得到即时数据报告。

　　二、系统组成、工作原理

　　系统结构图：

　　系统主要是由各种水质测试仪及电极，基于WiFi的数据采集标签，标签系统，WLAN无线网络组成。测试仪通过放在水中的电极实时得到水质数据，WiFi标签通过无线采集测试仪的数据，通过无线网络回传数据到系统中，测试人员就可以调用系统里的实时数据对水质进行分析。采集的数据是由标签系统服务器进行处理与存储。

　　三、设备介绍

　　3．1 电路测试仪

　　一般情况下水质参数如下表：

 　　上海聚美根据水质参数自行研发出PH值数据采集仪、电导率数据采集仪、水温数据采集仪等设备。数据采集仪通过有线连接放在水中的电极，以采集水质的各种参数，再通过无线的方式把数据发给WiFi标签。

 　　3．2 基于WiFi的传感与定位系统

　　3．2．1 系统结构

 　　系统由标签、定位引擎、接入点AP、EASY VIEW组成。

　　3．2．2 标签

　　JOYMAKE 标签可通过任何标准 Wi-Fi 网络，在各种环境中运行，在网络覆盖下将这些标签与JOYMAKE EasyView 企业软件结合使用，即可为客户提供完整的 JOYMAKE可视性解决方案。

 　　3．2．3 定位引擎

　　定位引擎工作于系统后台，对来自于触发器的大量定位数据进行分析和解算，得到用户关心的定位结果。定位引擎基于Wi-Fi的分布式定位算法，借助于标签和触发器的硬件设计，建立了高精度的误差模型，通过实时补偿技术将传统的无线定位精度大幅提高。数据库工作于后台，容纳了标签和触发器等硬件信息以及其他需要管理的海量数据。数据库软件采用稳定可靠的Microsoft  SQL Server，保证用户的数据安全。

　　3．2．4 EASY　VIEW

　　EASY VIEW提供了简单的人机界面，可追踪人员、资产。基于WEB开发，可提供一系列报告、管理、预警功能，还可以将所获得的信息传送给第三方应用软件。

　　显示终端通过虚拟地图技术将解算得到的定位结果显示在终端计算机上，同时将标签佩戴者发出的报警和触发器发出的故障信号等信息一并向监控人员做出提示，方便及时进行处理。由于显示终端直接面向用户，因此采用了面向对象的高级语言进行开发，界面友好，兼容Windows用户的使用习惯，无需进行长时间培训即能上手使用。软件中内置了大量的帮助信息和使用向导，方便用户快速掌握。

　　用户接口是为了方便用户使用而设计的系统对外接口。为系统中常用的定位算法、数据库查询管理、结果显示等部分功能函数设计了软件接口，以API函数和ActiveX控件的形式供用户进行二次开发，嵌入到用户的其他应用软件中，方便用户的各种特殊需求。此外，定位系统在进化过程中会不断的进行改良和优化，以系统更新补丁包的形式通过用户接口进行升级，不断的向用户提供更好的服务。