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河道水質在線監測系統通過多層級數據傳輸網絡,將現場傳感器采集的數據實時、穩定地傳送至監管平臺,其核心流程涵蓋數據采集、傳輸協議適配、通信鏈路選擇及平臺接收處理等環節。
在數據采集端,溶解氧、pH值、氨氮、高錳酸鹽指數等傳感器以分鐘級頻率持續采集水質參數,經內置模數轉換模塊將模擬信號轉為數字信號,并通過RS485、Modbus等工業協議進行初步整合。例如,某監測站采用多參數集成探頭,可同步獲取8項水質指標,數據打包后通過防雷防浪涌保護電路傳輸至現場控制單元(RTU)。
傳輸協議適配環節,RTU作為數據中轉核心,需將不同傳感器的私有協議統一轉換為標準通信協議。常見方案包括將Modbus-RTU轉為Modbus-TCP,或通過MQTT協議實現輕量化傳輸,確保數據格式與通信鏈路兼容。例如,針對NB-IoT低功耗需求,RTU會將數據封裝為JSON格式,并添加時間戳、設備ID等元信息,便于后續追溯。
通信鏈路選擇需結合河道環境特點。在城鎮段或信號覆蓋良好的區域,優先采用4G/5G公網傳輸,其理論帶寬可達100Mbps,可支持高清攝像頭等擴展設備的實時回傳;在偏遠山區或信號盲區,則通過LoRa無線組網或北斗短報文實現數據透傳,其中LoRa單跳傳輸距離可達5公里,配合中繼器可覆蓋整個流域。例如,長江某支流監測項目采用“4G+LoRa”混合組網,確保98%以上的數據傳輸成功率。
數據到達監管平臺后,經防火墻過濾、加密解密等安全處理,存儲至時序數據庫,并通過可視化界面展示實時水質曲線、超標預警及歷史趨勢。平臺同時支持閾值設定,當氨氮濃度超過2mg/L時,系統自動觸發短信/APP推送,通知運維人員赴現場核查。此外,平臺預留API接口,可與環保、水利等部門系統對接,實現跨區域數據共享與協同治理。
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