水资源在众多资源中是最具活力的资源,也是一种被我们广泛利用的资源之一。随着工业不断发展和城市化进程的加快,不均匀的水资源和水污染问题更加严峻,也很大程度上阻碍了现代社会的经济发展和进步。目前,我国拥有广泛的江河湖海,随着经济的发展,它们整体污染情况十分严重,而且重度污染地区范围在不断的扩大,大约百分之九十的湖泊出现了富营养化,严重影响了生态平衡;同时我国城乡饮水问题也受到了严重威胁。最新数据显示,全国范围内有有超过百分之五十的城镇饮用水源不符合饮用水水质标准,近百分之三十的水源已经无法使用。因此,如何快速对水资源进行监测快速判断水资源的污染状况从而采取防治措施显得尤为重要。我国水体监测领域信息化程度还比较滞后,目前我国对水体表层的实时追踪和监测手段主要有卫星遥感、雷达探测、航空遥感、计算机模拟和巡逻艇搜寻等方法,对于表层漂流型水文浮标的运用还鲜见报道。表层漂流型监测器因其成本适中可以移动测量且无需人工干预,在水质监测领域是个热门研究方向。目前包括美国在内的多个发达国家都对其进行了研究,但研究主要集中在浮标型监测器上,然而传统浮标型检测器受制于设备体积、监控参数等,且不具备处理数据的能力,需要跟监测站联网进行协同测量,使得应用受限。于是,智能化漂流监测器的出现就越趋必然,以功能更丰富处理能力更强大的漂流体代替浮标,是漂流监测器智能化的趋势。本文设计的水体监测智能漂流瓶,以一个基于双模卫星定位的嵌入式系统为核心,外围配备各种传感器和能量供应模块,使其可以多功能高效持久地工作,实现自动化水质监测,路径记录。采用数字化传感器进行信号采集,将高性能电子控制系统应用到漂流检测领域,使得本来功能单一的浮标检测器实现功能多样化;采用双电源系统强化了系统的可靠性和鲁棒性;同时具备定位和信息交互功能,可以为后台分析处理提供依据,使得应用更加方便灵活。本文主要介绍水体监测智能漂流瓶的软硬件实现。硬件方面,本设计采用Cortex-M0内核微功耗MCU作为智能控制嵌入式系统的主控制器,同时外扩片外Flash作为水质数据的记忆载体。利用双模卫星接收模块定位,外围传感器可采集周边水体的水质参数。系统采用锂电池加太阳能电池双电源系统作为能量供给。软件方面,方案在嵌入式平台上运行uCosII多任务实时操作系统。系统上电后,主程序随即执行自身的初始化,然后读取环境变量,进入设定的工作模式,执行任务。本设计将软件功能划分为5大任务并用优先级唯一标示,分别为:工作模式调整任务、数据采集任务、消息上报任务、命令解析任务、休眠控制任务。其中数据采集任务是软件核心部分,它包括外围传感器的IO操作,数据采集处理,数据库管理,还有关键技术双模接收数据的信息融合等等。最后通过实验录得智能漂流监测器在水平面无遮挡物的情况下最多接收到8个GPS卫星和10个BD2卫星信号,平均是6个GPS卫星,6个BD2卫星,位置信息经过实地测量对比经纬度基准点偏差小于5米。智能漂流监测器在太阳能电源关闭的状态下,能在水中以正常模式持续工作12小时,节电模式持续工作36小时;在太阳能电源开启的状态下,可以维持系统不间断工作。