基于4G-DTU水质监测系统的设计

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(西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021)

0 引言

物联网通信的不断进步，推动着智能监测技术的高速发展。同时，水环境是如今十分重要的问题，大量工业废水和生活污水未经处理就被排入河流、湖泊和海洋之中，严重破坏水质，对人畜的健康造成严重威胁。因此，水质监测的必要性越来越受到人们的重视[1]。通过4G-DTU网络通讯模块提高数据传输的稳定性和高效性，实现固定水域的无人自动检测、数据上传。设计监测软件实现对水质的在线监测，根据《地表水环境质量标准》设计高效的数据库设计[2]，对河流类型、断面类型、以及氨氮、pH值、温度等相关信息进行储存和管理，方便工作人员进行水质趋势分析，具有重大经济和社会效益。

1 系统总体结构

水质监测系统的总体结构如图1所示。本监测系统由现场检测层、远程传输层、远程监测层组成。现场检测层负责检测某一流域的不同断面站点的水质氨氮相关数据信息。同时将下位机检测的数据通过串口总线传给4G-DTU，4G-DTU通过配套的“透传云”服务器，将数据发送给开发好的远程监测中心，可以实现实时监测，数据管理，参数配置等功能。

图1 系统总体结构

2 远程通信设计

2.1 系统组网方式

本监测系统中的4G-DTU集成了TCP/IP协议[3]，支持网络透传模式，支持TCP连接和UDP连接，支持各运营商的4G网络。用户通过使用SIM卡直接连上4G网络，提高了水质信息传输的高效性和组网的灵活性。同时，DTU支持设置网络心跳包，在网络透传模式下，本监测系统让DTU发送心跳包与服务器保持连接，支持断线重连功能，保证了水质监测信息的完整性和稳定性[4]。……