大数据模式下水质参数检测方法的研究

在分析了当前水污染及其治理现状的基础上，根据水质参数检测现场的实际需求，提出了基于大数据的水质参数检测系统整体方案。利用传感器技术、微处理器技术开发了具有密封和无线通信功能的检测模块，构建无线网络，利用群体智能优化算法实现网络节点定位优化，并进行了实验测试。结果表明系统

水质检测是水资源环境管理与保护的重要基础，是保护水环境的重要手段[1]。近年来，随着水产养殖规模化、集约化程度的不断提高，养殖种类的增多和养殖密度的增加，养殖水域水质环境日趋恶化， 病害发生率越来越高， 由此引发的水产品质量安全问题也日益突出[2] [3]。

传统的水质检测采用仪表结合人工经验操作的方法，存在耗时费力、检测范围小、检测周期长，不能实时反映水环境的动态变化等弊端。采用串行总线、现场总线的水质自动检测系统却需要铺设大量的电缆线，布线困难、施工难度大， 且线路易受破坏和腐蚀、维护成本高、检测范围有限[4]。

无线传感器网络具有智能化程度高、信息时效强、覆盖区域广、支持多路传感器数据同步采集、可扩展性好等特点[5]，将其应用于水质环境监测领域有着广阔的应用前景。当前无线水质检测系统大多数使用自动检测仪进行，确定无线网络节点位置，构建无线检测网络，实现网络化水质检测系统。目前， 大数据时代已到来，大数据已经介入到各行各业，数据资源已成为未来的重要财富，将大数据应用于水环境监测领域，构建数据平台，势在必行[6]。

本文以水体溶氧量、pH 值、电导率和温度为检测参数，设计了水质检测模块，构建了无线水质检测系统，实现了整个检测过程的无线化。提出大数据模式下水质参数检测系统的设计思路及方法，为水环境监测和预警提供了可行的技术方案。

2. 系统的原理与结构设计 从环境监测角度，水质检测主要包括水温、pH 值、浊度、溶氧量和电导率五个主要参数。利用水质检测传感器实时检测水质参数， 对数据进行处理、分析并存储， 通过本地串口总线传输给无线通信模块， 并启动数据发送。监控中心的无线通信模块接收到数据后，通过串口传输给上位机，上位机对水质检测模块的位置和参数进行存储并进行分析，得到相关的位置和水质参数，通过监测界面进行显示并录入水质参数数据库。监控中心通过以太网将数据传送至网络服务器中，进行大数据处理。

无线水质检测系统由水质检测模块、无线通信模块和监控中心组成，水质检测模块和监控中心通过无线通信模块进行数据传输，检测系统总体结构如图1 所示。水质检测模块有传感器组、微处理器、接口单元、无线通信模块和电源模块组成；监控中心由无线通信模块和上位机组成，监控中心通过以太网与网络服务器链接。

3. 水质检测模块设计 水质检测模块需要在水面甚至水下工作，对所在位置的水质参数进行实时检测。传统的水质检测装