0 引言

    目前我國(guó)地表水資源環(huán)境所處的形勢(shì)不容樂觀，一方面，人口對(duì)水資源的需求呈上升趨勢(shì)^[1]；另一方面，我國(guó)地表水資源污染問題較為嚴(yán)峻^[2]。因此，建立健全的水資源保護(hù)機(jī)制愈來愈成為社會(huì)發(fā)展亟須解決的問題，其中科學(xué)有效的水資源監(jiān)測(cè)與調(diào)查手段是對(duì)水質(zhì)污染治理的前提和基礎(chǔ)。

    在眾多水質(zhì)監(jiān)測(cè)手段中，較為傳統(tǒng)的是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)法，該方法通過人工對(duì)預(yù)定點(diǎn)進(jìn)行水樣采集，然后在實(shí)驗(yàn)室通過化學(xué)分析法^[3]、生物分析法^[4]等方法進(jìn)行詳細(xì)的水質(zhì)分析，最終生成水質(zhì)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)法優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)定方法多樣，分析結(jié)果精準(zhǔn)且水質(zhì)指標(biāo)較為豐富，但是其具有測(cè)定周期較長(zhǎng)、成本高、采集到的水樣相對(duì)于水域不具備代表性等缺點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器應(yīng)用等方面的發(fā)展，在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用^[5-6]。如張秀再^[7]等人設(shè)計(jì)的河流水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以MSP430F149單片機(jī)為核心，采用漂浮圈為載體搭載水質(zhì)傳感器，最終利用無線通信模塊傳輸采集信息；郭鵬飛^[8]等人設(shè)計(jì)的基于樹莓派的遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以樹莓派作為系統(tǒng)核心監(jiān)聽水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息，再將水質(zhì)數(shù)據(jù)信息通過GPRS模塊發(fā)送到云端數(shù)據(jù)庫(kù)。這些系統(tǒng)都極大地縮短了水質(zhì)數(shù)據(jù)采集周期，達(dá)到了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控的要求，但是可測(cè)定水域范圍有限，擴(kuò)展性較差。劉星橋^[9]等人設(shè)計(jì)的基于GPS的自學(xué)習(xí)導(dǎo)航游弋式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以小型船體作為水質(zhì)數(shù)據(jù)采集載體并搭配遙控器，設(shè)計(jì)了船體運(yùn)動(dòng)主控制器和遙控控制器，使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)和GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其中ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制指令的傳輸，速度快、成本低，但是傳輸范圍有限，通信穩(wěn)定性受環(huán)境制約；GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水質(zhì)數(shù)據(jù)以及地理信息數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、多點(diǎn)檢測(cè)以及水質(zhì)數(shù)據(jù)的在線訪問等功能，但是其航行控制范圍較小，只能在人工視野范圍內(nèi)工作?；诖?，本文提出了一種基于4G的無人巡檢器及控制系統(tǒng)，開發(fā)了手機(jī)移動(dòng)應(yīng)用，可利用遠(yuǎn)程視頻觀察當(dāng)前水域作業(yè)場(chǎng)景，實(shí)時(shí)控制無人巡檢器航行路線、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)等。該系統(tǒng)能完成一定水域面積下的多點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及地理位置的實(shí)時(shí)采集、傳送、存儲(chǔ)、查詢，并且具有高擴(kuò)展性，支持多臺(tái)無人巡檢器的在線作業(yè)。

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作者信息:

馬來賓，馬偉鋒，樓  姣，季曹婷

(浙江科技學(xué)院 信息與電子工程學(xué)院，浙江 杭州310023)