Arquitetura do sistema e otimização de módulos
Reforço do design modular
Adotando uma arquitetura altamente modular, o conjunto de sensores, a unidade de coleta de dados, o módulo de controle e o módulo de comunicação são projetados como unidades funcionais independentes para suportar substituição e atualização rápidas. Por exemplo, os conjuntos de sensores integram sensores de parâmetros convencionais como pH, oxigênio dissolvido, turbidez e condutividade elétrica, ao mesmo tempo que reservam sensores de parâmetros especiais como metais pesados (como chumbo, cádmio) e matérias orgânicas (como COD, TOC) para adaptar-se às necessidades de diferentes cenários de monitoramento.
Atualização da seleção de hardware principal
Tecnologia do sensor: selecionar sensores de alta precisão e estabilidade a longo prazo, como o sensor de oxigênio dissolvido do princípio de extinção súbita de fluorescência (erro ≤ ± 0,1 mg / L), o sensor de condutividade do eletrodo de grafito (estabilidade ± 0,5%) para garantir a precisão dos dados.
Unidade de coleta de dados: microprocessador industrial ou sistema incorporado, suporte a coleta sincronizada multicanal, intervalo de amostragem ajustável (1-60 minutos), eficiência de dados superior a 99%.
Módulo de comunicação: integra métodos de comunicação sem fio como 4G / 5G, LoRa, NB-IoT e outros, adaptando-se a áreas remotas ou ambientes complexos, ao mesmo tempo que suporta a transmissão com fio como Ethernet, fibra óptica e outros, garantindo a disponibilidade de dados em tempo real (latência de transmissão ≤ 5 segundos).
Melhoria da capacidade de processamento e análise de dados
Computação de borda e colaboração na nuvem
Processamento de dados locais: implante unidades de computação de borda em sites de monitoramento para implementar filtragem preliminar de dados, processamento suave e marcação de valores anormais para reduzir a transferência de dados. Por exemplo, o reconhecimento automático de dados de hiperescala ou mutação por meio de algoritmos incorporados desencadeia um mecanismo de verificação após a marcação.
Análise de Big Data em nuvem: faça upload de dados para a plataforma em nuvem e utilize recursos de computação em nuvem para análises profundas, incluindo previsão de tendências, reconhecimento de padrões e rastreamento de poluição. Construa modelos de mudanças na qualidade da água usando algoritmos de aprendizado de máquina, como redes neurais LSTM, para prever as tendências da qualidade da água nas próximas 72 horas com mais de 90% de precisão.
Alerta inteligente e suporte à tomada de decisões
Mecanismo de alerta precoce em múltiplos níveis: definição de alerta precoce de limiar (acionamento de alerta precoce de nível I, SMS + notificação da plataforma quando o indicador for ultrapassado), alerta precoce de tendência (acionamento de alerta precoce de nível II quando o risco exceder o limite é previsto com base em dados de quase 7 dias) e alerta precoce de ligação regional (acionamento de alerta precoce em sinergia quando vários pontos de monitoramento da bacia forem anormais).
Geração automática de relatórios: geração de relatórios de monitoramento por dia/semana/mês, com gráficos de tendências de indicadores, estatísticas de taxa de cumprimento e análise de eventos de poluição, suporte para exportação em formato PDF/Excel para auxiliar a tomada de decisão.
Gestão de energia e otimização operacional
Design de baixo consumo de energia e autossuficiência energética
O uso de sensores de baixa potência e unidades de controle, em combinação com sistemas de alimentação solar (como painéis solares de 11W + baterias de lítio de 60Ah) e baterias de reposição, garante que o sistema funcione contínuamente durante ≥ 30 dias em ambientes desocupados.
O modo de hibernação do dispositivo é otimizado para entrar automaticamente em um estado de baixo consumo de energia durante os períodos não de captura, reduzindo o consumo de energia.
Manutenção remota e autodiagnóstico de falhas
Função de controle remoto: suporte a calibração remota do sensor através do aplicativo do telefone móvel ou do PC, iniciar o amostrador, ajustar a frequência de monitoramento, tempo de resposta ≤ 30 segundos.
Diagnóstico de falhas inteligente: o sistema incorpora um programa de auto-inspeção que detecta regularmente o estado do sensor, a ligação de comunicação e o módulo de alimentação, identifica automaticamente os pontos de problema (como bloqueio do sensor, interrupção de comunicação) quando ocorrer uma falha e faz recomendações de reparação através da plataforma.
Forma de implantação e adaptação ao cenário
Desenvolvimento diversificado
Implantação de sensores de entrada: adequado para pequenas cenas como áreas úmidas, parques e corpos de água, o sensor é colocado diretamente no corpo de água, conectado ao anfitrião por cabo, o anfitrião usa a rede 4G para transferir dados. É necessário limpar regularmente o lodo da sonda para garantir a precisão do monitoramento.
Estação de monitoramento de bóias: com o corpo de bóias como veículo, sensores integrados, sistemas de energia solar e RTU, adequados para águas abertas como rios e lagos. O corpo da boya é projetado com uma esfera semi-elíptica de material PC, com um semi-cone de liga de alumínio na parte inferior, equipado com um dispositivo de limpeza automática mecânica para reduzir o impacto da poluição.
Estação de monitoramento do tipo costeiro: uso de aço colorido ou aço inoxidável para construir a caixa, integrando a captação de água, distribuição de água, detecção e unidade de controle, adequado para cenários de monitoramento de longo prazo como fontes de água, seções provinciais de controle nacional. As unidades de captação de água são projetadas em cilindro ou fundo de rio para garantir a representatividade das amostras de água.
Configuração de parâmetros de cenário
Monitoramento da água de superfície: Monitoramento de pH, oxigênio dissolvido, turbidez, nitrogênio amônico, fósforo total e outros indicadores, combinando a tecnologia de informação geográfica GIS para alcançar a classificação da qualidade da água da bacia e rastreamento da poluição.
Monitoramento de águas residuais industriais: Aumentar o monitoramento de metais pesados (como chumbo, mercúrio), substâncias orgânicas (como fenóis voláteis, COV) e outros poluentes característicos para atender aos requisitos de normas de emissões ambientales.
Monitoramento de fontes de água potável: analisador de biotoxicidade ou E. coli integrado para garantir a segurança da água potável.
Segurança do sistema e gestão de dados
Proteção de dados
Utilize protocolos de transmissão criptografados (como HTTPS, MQTToverTLS) para garantir a transmissão de dados e evitar a violação ou alteração de dados.
O armazenamento local usa uma extensão de armazenamento incorporado de 16M + cartão 256GBTF que suporta a função de interrupção de energia para garantir a integridade dos dados.
Compartilhamento de dados e colaboração
Construir uma interface de dados aberta para suportar a conexão com sistemas de proteção ambiental, água, emergência e outros setores para alcançar a partilha de dados em tempo real (atraso ≤ 5 minutos).
Fornecer uma interface API que permite que plataformas de terceiros chamem dados de monitoramento para facilitar a governança sinergica entre setores.