基于GPRS技術化工企業(yè)排放廢水質量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計【獨家畢業(yè)課程設計含任務書+開題報告+外文翻譯】
基于GPRS技術化工企業(yè)排放廢水質量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計【獨家畢業(yè)課程設計含任務書+開題報告+外文翻譯】,基于,gprs,技術,化工企業(yè),排放,廢水,質量,在線,監(jiān)測,系統(tǒng),硬件,設計,獨家,畢業(yè),課程設計,任務書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯
開 題 報 告 1.結合畢業(yè)設計(論文)課題情況,根據所查閱的文獻資料,每人撰寫 2000 字左右的文獻綜述 文 獻 綜 述 一、立題依據 中國水資源的分布極其不均勻 ,水土流失礦山污水導致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴重,嚴重制約了經濟的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視,對廢水的處理和檢測成為了維護良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求,廢水中是否有對環(huán)境產生重大影響的元素和他們的含量是否在標準以內直接關系到本設計的生存環(huán)境。 水是人類生產和生活中必不可少的資源,可是現在 ,生態(tài)環(huán)境遭到了人類嚴重的破壞,水資源持續(xù)污染,保護水資源和水污染治理成為當代社會最為關注的問題。污染負荷急劇增加,加重了水體的污染,所以水資源也更加短缺了。工業(yè)廢水近年來雖然經過治理有所減少,但城市生活污水有增無減,占水質污染的 55%以上。 水是生命之本,是人類賴以生存必不可少的物質資源之一,水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質的重要途徑之一。隨著科技的發(fā)展,水污染越來越嚴重。 對水資源的保護成為一項重要的工程。水質檢測是對水資源保護的重要指標。水質檢測越來越受到人們的關注。因此本次設計本設計選擇水質檢測系統(tǒng)。其中 飲水安全則是影響人體健康和國計民生的重大問題。飲用水主要考慮對人體健康的影響,其水質標準除有物理指標、化學指標外,還有微生物指標;對工業(yè)用水則考慮是否影響產品質量或易于損害容器及管道。近年來 ,由于國際上一些地區(qū)和國家頻繁發(fā)生惡性事件 ,飲水安全和衛(wèi)生問題引起了全球的關注 ,飲水安全已成為全球性的重大戰(zhàn)略性問題。 所以水資源的保護成了我國重中之重的一個問題,水土流失礦山污水導致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴重,嚴重制約了經濟的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視,對廢水的處理和檢測成為了維 護良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求,廢水中是否有對環(huán)境產生重大影響的元素和他們的含量是否在標準以內直接關系到本設計的生存環(huán)境,做好水質監(jiān)測是本設計這次課程設計的目標。 開 題 報 告 二、課題研究的意義 第一,了解污水水質,為污水處理技術方案提供依據。因為描述定義一種污水,主要就是從其常規(guī)水質指標角度來說的,常規(guī)水質指標包含了污水的基本特征和信息。能被選為常規(guī)指標,都有其重要性和意義(或者環(huán)境方面有要求,或者在處理工藝方面很重要,或者國家有相關排放規(guī)定等)。污水的水質特征決定了它適合采用什么處理方 法,常規(guī)指標提供了最基本和重要的依據。 第二,為水處理工藝運行提供參考。以生物法處理廢水為例,各個工藝單元都對進水水質有相關要求,出水水質也要達到設計效果,所以就要在各個工藝節(jié)點對污水水質進行檢測,并以此判斷運行是否正常,如果異常,也可以從水質指標做出預判??偟膩碚f,常規(guī)水質監(jiān)測是用來反映水質基本特征的。為行政的、經濟的、技術的表征污水提供量化指標。 第三,通過對水質監(jiān)測系統(tǒng)的研究,可以對監(jiān)測和測控有一個更深入的了解,尤其是在電子測控方便,應用到電子測試的一些基本知識,配合對單片機的研究,可以對自己 在監(jiān)測和測控方面進行很大的提升,而且在當今時代,監(jiān)測和測控的技術逐漸的儀表化,通過這次的研究可以做出比較精確的儀表。另外,研究如何將傳感器與外圍電路配合,將感應的模擬信號轉變成數字信號也是非常重要的,這樣對傳感器和模數轉換器的應用也會得到認識上的提升,另外就是單片機的學習,尤為的重要,可以豐富自己的設計能力和單片機程序語言的設計能力。 開 題 報 告 三、 水質監(jiān)測的監(jiān)測指標 水質檢測是指對水樣的各項指標進行測試, 可以根據這些指標對水質進行分類,對水體質量進行判斷和綜合評價。 使用電子設備進行水質檢測,主要 是利用各類傳感器,對水中的參數進行檢測。其檢測內容可以為溫度、 含氧量、渾濁度。依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標,并參照了生活飲用水、工業(yè)、農業(yè)用水水質最高要求,將地下水質量劃分為五類: Ⅰ類 主要反映地下水化學組分的天然低背景含量。適用于各種用途。 Ⅱ類 主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。 Ⅲ類 以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業(yè)用水。 Ⅳ類 以農業(yè)和工業(yè)用水要求為依據。除適用于農業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當處理后可作生活飲用水 。 Ⅴ類 不宜飲用,其他用水可根據使用目的選用。 表 國水質標準分類表 類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 氯化物( ) ≤ 50 ≤ 150 ≤ 250 ≤ 350 ≥ 350 硫酸鹽( ) ≤ 50 ≤ 150 ≤ 250 ≤ 350 ≥ 350 硝酸鹽( ) ≤ 20 ≤ 30 ≥ 30 渾濁度( ) ≤ 10 ≤ 20 ≤ 100 ≥ 100 溶解性總固體( ) ≤ 300 ≤ 500 ≤ 1000 ≤ 2000 ≥ 2000 開 題 報 告 四、測量參數 I 溫度 溫度是水質最重要的參數之一。溫度對水生生物至關重要,是生活和生產中必須掌握的基本物理量。水質監(jiān)測中第一位工作就是測溫。采用傳感器和一起對水質的溫度進行測量已經有很長的歷史,使用的傳感器也有多種形式,應該說溫度傳感器是水質傳感器中技術最為成熟、故障率最低一一種。 Ⅱ 在給排水工程中要測定 多數水處理體系都要測量 海洋環(huán)境監(jiān)測和水產養(yǎng)殖生產中,水質的 是必須經常測量的項目。水質的 通常為 對 的測量雖然有多種方法,但最常 用的是采用玻璃電極法,這種方法是用一個 璃膜電極,一個參比電極和一個高輸入阻抗的電位差計。當講特殊玻璃薄膜兩側置入 不同的兩種溶液中,玻璃電極薄膜兩面產生與兩側 成正比的電現象,利用這種現象測出 。 Ⅲ 濁度 濁度是用來測量液體中的不溶固體和透明度的。濁度不僅和水體中泥土、粉沙、浮游生物、微生物等懸浮物有關,也和懸浮物質的顆粒種類、粒徑大小、形狀、顏色和可溶性有色化合物有關。它是水體中懸濁物對光線的散射和吸收作用的結果。濁度的測量是由一束射入液體的光線的散射情況來確定的。由于這種 測量對溫度的敏感性,大部分濁度傳感器都有溫度補償或加熱源與恒溫裝置來維持恒溫。常用的測量是比濁計濁度單位( 用光散射測定濁度的比濁度計運用更為廣泛。完全清潔水為 0水一般都超過 100 解氧( 溶解氧對于水生物特別是魚類生存十分重要、要保證魚類等的生存、水中溶氧的含量應保持在 4~6mg/l。溶解氧是水質標準的一個重要參數,它的測定是水污染和廢物處理控制應用的一個重要組成部分,在鍋爐、冷卻水及水處理裝置中它是控制腐蝕的一個重要參數。因此,溶解氧的測定對海洋、江河、湖泊等 水質的測定極為重要。 開 題 報 告 五 、主要參考文獻 [1] 高峰等 J]010,( 5) [2] 孫玉文等 J]2011,( 3) [3] 黃玉立,童玲等 點通信模塊設計 [J]. 011,(1) [4] 王東濤等 J] 2010, 38(35) [5] 羅建,程越巍等 絡的分布式無線溫濕度測量系統(tǒng) [J]2009, 32( 12) [6] 王飛 術的無線溫濕度傳感器網絡設計 [J]2008,( 2) [7] 韓斌杰 理及其網絡優(yōu)化 =機械工業(yè)出版社 ,2009 [8] (美) 計與應用 [M]械工業(yè)出版社, 2008, 1 [9] 冼土明 . [J]011, 12 [10] 饒達琴 合組網技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng) [J]2012,12 [11] 蔡利婷 J]2012,5 [12] 陳輝 溫室番茄遠程智能灌溉系統(tǒng)的研究與實現 [J]2013,3 [13] 周志恩 . 我國工業(yè)廢水排放的投入產出重要系數確定研究 [J]. 中國人口、資源與環(huán)境 ,2008,17(05) [14] 張哲梅 . 建立適應環(huán)保新形勢下的多元化環(huán)境監(jiān)測體系 [J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術 ,2012,14(04). [15] 李悅 ,張進 ,楊立新等 . 對轄區(qū)內主要排污單位工業(yè)廢水排放現狀的跟蹤監(jiān)測與分析 [J]. 科學傳播 ,2011,(20):28,22. [16] 黃小洋 ,王怡 ,馬國勝等 . 泰州通南地區(qū)農村水環(huán)境存在的問題及其對策[J]. 江蘇農業(yè)科學 ,2012,40(12):368[17] 岑 杰 雄 . 淺 析 工 業(yè) 廢 水 監(jiān) 測 研 究 [J]. 商 品 與 質 量 : 學術觀察 ,2012.(10):294開 題 報 告 [18] 劉淑云 ,劉妍妍 ,傅新文等 . 工業(yè)廢水監(jiān)測質量控制和質量保證工作探討[J]. 科學與財富 ,2012,(10):39. [19] 曹海霞 ,孔珍 ,張強等 . 縣級工業(yè)廢水監(jiān)測研究 [J]. 現狀商貿工業(yè) ,2009,21( 16) :[20] 徐紹友 . 工 業(yè) 廢 水 的 危 害 及 處 理 方 法 [J]. 科技致富向導2013,12,12(15):02[21] 魏德寶 . 基于 絡的遠程水質 監(jiān)測系統(tǒng) [J]. 儀表技術與傳感器 ,2010,1(1):48[22] 杜治國 ,肖德琴 ,周運華等 . 基于無線傳感器網絡的水質監(jiān)測系統(tǒng)設計 [J]. 計算機工程與設計 ,2008,29(17):4568[23] 勒雷 . 基于無線網絡的污水遠程監(jiān)控系統(tǒng) [J]. 儀表技術與傳感器 ,2011,(10):84[24] 陳丹 . 無 線 傳 感 器 網 絡 研 究 綜 述 [J]. 計 算 機 測 量 與 控制 ,2004,12(8):701[25] 孫利民 ,李建中 ,陳渝等 . 無線傳感器網絡 [M]. 北京 :清 華大學出版社 ,2005:127[26] 劉克恒 . 結合 術的 網策略 [J]. 計算機工程與設計 ,2010,31(17):3785[27] 李善倉 ,張克旺 . 無線傳感器網絡原理與應用 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2008. [28] . ]. 2007,32(12): 24[29] [30]#3 [31] 孔曉波 淺談移動通信終端發(fā)展趨勢 [J]. 移動通信 , 2010(21):26開 題 報 告 2. 本課題要研究或解決的問題和擬采 用的研究手段(途徑) 一、主要研究內容 本課題是以云服務為平臺,利用 擬機技術,設計一種集監(jiān)測、顯示與報警為一體的遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)。 云服務是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態(tài)易擴展且經常是虛擬化的資源。云是網絡、互聯網的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網,后來也用來表示互聯網和底層基礎設施的抽象。 構建無線傳感器網絡,在化工企業(yè)廢水排放口以及相關區(qū)域布置無線傳感器節(jié)點,節(jié)點監(jiān)測數據通過設置在監(jiān)測區(qū)域內的 塊,將監(jiān)測數據定時傳至云服務平臺,并將數據存入到數據庫 進行信號傳感、信號調理、數據采集、無線數據收發(fā)等硬件 ,最后在上位機中實時顯示與監(jiān)測。 2.進行信號傳感、信號調理、數據采集、無線數據收發(fā)等硬件設計、選型和 3. 進行太陽能電池供電設計; 4. 進行硬件調試和系統(tǒng)調試。 開 題 報 告 二、設計方案 1、設計思路 本課題 使用 傳感器模塊監(jiān)測到的數據通過 服務器。然后使用監(jiān)控中心上位機,從而能夠實時監(jiān)測到廢水排放情況,如果數據超過規(guī)定標準值時云服務器就會觸發(fā)報警機制,并向相關部門人員發(fā)送報警。上位機則會實時顯示廢水具體的排放情況,化工企業(yè)人員可以根據監(jiān)測的數據調節(jié)廢水處理的方法。環(huán)境監(jiān)管等相關部門也可以實時得到化工廠區(qū)的廢水排放情況,從而加強對化工企業(yè)的監(jiān)管。環(huán)境保護組織和個人也可以通過互聯網了解化工企業(yè)的廢水排放情況,協(xié)同監(jiān)管部門共同實現對化工企業(yè)的監(jiān)管。 2、系統(tǒng)總體設計 圖 1 遠程監(jiān)測系統(tǒng)結構圖 云服務平臺 .. 無線傳感節(jié)點 1 無線傳感節(jié)點 2 無線傳感節(jié)點 N 位機監(jiān)測中心 開 題 報 告 該無線傳感網絡系統(tǒng)可用于企業(yè)排放污水的監(jiān)控,將 各個無線傳感節(jié)點放置在監(jiān)控區(qū)域內,各節(jié)點能夠自主形成監(jiān)控網絡,每個傳感器終端節(jié)點搜集周圍環(huán)境的溫度、溶氧量、 、濁度等信息,這些終端節(jié)點將采集到的環(huán)境信息通過 絡或者直接由收發(fā)裝置將環(huán)境信息發(fā)送到監(jiān)控管理中心,監(jiān)控人員根據檢測信息及時進行決策和處理。 3、系統(tǒng)節(jié)點框圖 圖 2 系統(tǒng)節(jié)點框圖 開 題 報 告 4、模塊介紹 ( 1)傳感器模塊 圖 3 溫探頭 圖 4 羅 素 501圖 5 圖 6 開 題 報 告 工作原理:水溫溫度傳感器采用 字溫度計, 字溫度計提供 9至 12 位(可設置)溫度讀數 ,指示器件的溫度。信息經過單線接口送入 從出,因此從中央處理器到 需連接一條線(另加上地線)。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數據線本身 提供,而不需要外部電源。因為每一個此多個 55℃~ +125℃ 9~ 12位 工作原理: 該電極是由指示電極鉑金絲和銀 — 氯化銀參比電極復合而成 , 氧透過隔膜被工作電極還原,產生與氧濃度成正比的擴散電流,通過測量此電流,得到水中溶解氧的濃度 ; 501針型 術參數: 電位: 24515 <=10kΩ 84h )開 題 報 告 工作原理: H 電極溫度計特性進行補償的溫度補償電極構成的。 水中 發(fā)生變化時,電極輸出電位就會有變化 ,通過測量相應電位就可以測出 術參數: ≤ 5S 0℃(標稱溫度 20℃) 擬電壓信號輸出 ± 工作原理 :濁度傳感器是利用光學原理,通過液體溶液中的透光率和散射率來綜合判斷濁度情況,由于濁度值是漸變量,通常在動態(tài)環(huán)境下檢測,傳感器采集的濁度值,需要外接控制進行 算得到對應環(huán)境下的濁度情況,所以該傳感器還需要制作外圍電路才能在系統(tǒng)中檢測,帶防水探頭,主要適用 于水質濁度檢測,也可以用于電子設計、畢業(yè)設計、電子競賽實驗等應用場合 ; 30 <500 擬輸出 /低電平信號 高電平: 5V 低電平: 0V 開 題 報 告 (2) 數據處理模塊( 圖 7 理 器 一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件(各種型號的軟件( 通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境,通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過 譯成二進制文件,燒錄進微控制器。對 編程是利用 基于 基于 實現的?;?項目,可以只包含 可 以包含 其他一些在 運行的軟件,他們之間進行通信 (比如 實現。 (3) 本設計的無線遠程傳輸擬采用 術。 通用分組無線服務技術( 簡稱,它是 延續(xù)。 以往連續(xù)在頻道傳輸的方式不同,是以封包( 來傳輸,因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算,并 非使用其整個頻道,理論上較為便宜。 6甚至 114 開 題 報 告 相對于 訪問速度而言, 有 連接建立時間方面, 0 對于費用而言, 本設計中的 模塊采用 球通用) 用于全球各地區(qū),可以低功耗實現語音、短信、彩信、數據和傳真信息的傳輸。同時 能,適用于各類 支持 2G,3G,4 圖 8 塊開發(fā)板 從上圖可以看出, 塊開發(fā)板功能齊全、接口豐富,模塊(開發(fā)板)尺寸為1008且完全兼容 源硬件,方便開發(fā)相關的應用,同時具有獨立的方便嵌入到其他各類 開 題 報 告 本設計擬采用云服務平臺。云服務是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態(tài)易擴展且經常是虛擬化的資源。云是網絡、互聯網的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網,后來也用來表示互聯網和底層基礎設施的抽象。云服務指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是 聯網相關,也可是其他服務。它意味著 計算能力也可作為一種商品通過互聯網進行流通。 云服務開發(fā)的優(yōu)勢之一就是規(guī)模經濟。利用云計算供應商提供的基礎設施,同在單一的企業(yè)內開發(fā)相比,開發(fā)者能夠提供更好,更便宜和更可靠的應用。如果需要,應用能夠利用云的全部資源而無須要求公司投資類似的物理資源。對開發(fā)者而言,升級一個云應用比傳統(tǒng)的桌面軟件更容易。只需要升級集中的應用程序,應用特征就能快速順利地得到更新,而不必手工升級組織內每臺臺式機上的單獨應用。有了云服務,一個改變就能影響運行應用的每一個用戶,這大大降低了開發(fā)者的工作量。 (4)電源模塊 電源管理是無線 通訊應用中的一個關鍵問題,電源處理得好壞直接影響到整個系統(tǒng)的工作和使用。要解決這個問題,硬件上就應該從工作芯片的低功耗的選型和電池體積和容量兩方面綜合來考慮。此模塊需要 穩(wěn)定電流作用, 到太陽能過充保護作用, 7805為 5上一些外圍電路為 傳感器數據采集模塊 供電。 圖 9 電源模塊框圖 開 題 報 告 三 、時間進度 2016 年 1 月 03 日~ 2 月 23 日 根據畢業(yè)設計 (論文 )任務書要求 ,查詢相關技術資料, 撰寫文獻綜述、 準備 開題報告 2 月 24 日~ 3 月 05 日 外文資料翻譯,完成開題報告, 準備開題答辯 3 月 06 日~ 3 月 30 日 按 任務書進行硬件設計與仿真調試 4 月 01 日~ 4 月 20 日 硬件制作與測試 4 月 21 日~ 5 月 26 日 系統(tǒng)調試 ,準備畢業(yè)設計論文 5 月 27 日~ 5 月 30 日 論文整理、打印、裝訂、交論文、并上傳系統(tǒng) 5 月 31 日~ 6 月 04 日 評閱畢業(yè)設計論文 6 月 05 日~ 6 月 07 日 論文答辯 )開 題 報 告 指導教師意見 : 1. 對“文獻綜述”的評語: 該同學圍繞化工企業(yè)廢水遠程監(jiān)測技術,查閱了大量的技術資料,了解國內外技術發(fā)展現狀和發(fā)展趨勢,掌握了課題研究的目的和意義。對畢業(yè)設計課題的研究具有重要的促進作用。 2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結果的預測: 課題基于物聯網技術,進行化工企業(yè)廢水遠程監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計,包括傳感器及其電路設計、無線通信電路設計、電源電路設計和物聯網系 統(tǒng)調試。本課題有一定深度,涉及的知識面較廣,工作量較大,需要一定的自學能力和研究能力。通過努力,可以實現預期的目標。 指導教師: 2016 年 3 月 3 日 所在專業(yè)審查意見: 同意開題 負責人: 2016 年 3 月 4 日
收藏