基于GPRS技術化工企業(yè)排放廢水質(zhì)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(zhì)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(zhì)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 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 1 頁 共 28 頁 1 引言 課題研究的背景 隨著我國工業(yè)化的推進，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重。嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了水資源短缺的矛盾，對中國正在實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民健康。尤其是有水大戶化工廠，其產(chǎn)生的廢水成分復雜，有毒有害物質(zhì)居多，嚴重的降低了水體的使用功能，更是進一步加劇了水資源短缺的矛盾。 水是生命之本，是人類賴以生存必不可少的物質(zhì)資源之一 ,一旦發(fā)生水污染事件 ,影響范圍較大 ,通常會引起大面積水域水質(zhì) 受損 ,居民用水受影響，嚴重的甚至中毒。近幾年來我國水污染是案件頻發(fā) ,2014年 4月蘭州暴發(fā)的水污染事故震動全國。報道稱，蘭州一箱水漲至上百元。 2013 年 1 月山西天脊集團發(fā)生苯胺泄漏事故，當?shù)卣潞蟛m報，導致苯胺污染了漳河下游，影響了山西、河北和河南等多地居民的正常飲水和生活。 2011 年 8 月江西瑞昌宏益冶煉公司長期隨意排放工業(yè)污水 ,污水滲入土壤腐蝕地下水管致破裂并污染水質(zhì) ,百余人飲水中毒。工業(yè)廢水近年來雖然經(jīng)過治理有所減少，但工業(yè)廢水有增無減，占水質(zhì)污染的 55%以上。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(zhì)檢測是對水資源保護的重要指標。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關注。因此本次設計選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。水主要考慮其水質(zhì)標準除有物理指標、化學指標外，還有微生物指標，是否影響產(chǎn)品質(zhì)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(jīng)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(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標準以內(nèi)直接關系到本設計的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設計這次課程設計的目標。 課題研究的意義 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 2 頁 共 28 頁 第一，了解污水水質(zhì)，為污水處理技術方案提供依據(jù)。因為描述定義一種污水，主要就是從其常規(guī)水質(zhì)指標角度來說的，常規(guī)水質(zhì)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(zhì)特征決定了它應 該采用什么處理方法，常規(guī)水質(zhì)指標提供了最基本的依據(jù)。 第二，為水處理工藝提供參考。以生物法處理廢水為例，各個工藝單元都對進水水質(zhì)有相關要求，出水水質(zhì)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(zhì)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(zhì)指標做出預判；常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測可以用來反映水質(zhì)基本特征。為行政的、經(jīng)濟的、技術的表征污水提供量化指標。 第三，通過對水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，可以對水質(zhì)監(jiān)測和測控有一個更深入的了解。尤其是在電子測控方面，配合對單片機的應用，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)測和測控的技術正在儀表化，通過這次的研究可以做出比較實用的儀表。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(zhuǎn)變成數(shù)字信號也是非常重要的，這樣對傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應用也會得到提升，還有就是單片機的學習，可以提高自己的設計能力和單片機程序語言的設計能力。 污水監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 污水監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析 我國工業(yè)園區(qū)污水處理的現(xiàn)狀及存在的問題是水污染較嚴重，設備的效率低下。老工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)建污水處理設施的少，而新工業(yè)園區(qū)雖建有污水處理設施，但大部分是為了 應付環(huán)保系統(tǒng)檢查，真正運行的少，且廢水情況復雜，處理難度大。工藝選擇不合理，不結(jié)合本地區(qū)的實際情況選熱門工藝，在未對園區(qū)內(nèi)排放水質(zhì)深入調(diào)查了解的情況下，盲目選擇工藝。少數(shù)企業(yè)環(huán)保設施不完善。由于缺乏監(jiān)管措施，園區(qū)各企業(yè)排放超標廢水時有發(fā)生，而園區(qū)污水處理廠又缺乏調(diào)配、控制進水的能力，導致不少污水處理廠運行不正常，多項特征污染物指數(shù)超標。并且園區(qū)各企業(yè)污水的集中會加大處理難度，如制藥行業(yè)，企業(yè)排污標準較低，淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 3 頁 共 28 頁 達到 是這類污水集中到園區(qū)污水處理廠時，要降到，則很難用生化或其他手段達到，必須用強氧化的方法，處理成本很高。另外，不同行業(yè)的污水在集中到污水處理廠后，也可能相互發(fā)生化學反應，產(chǎn)生高難處理的化學成分，加大排污成本。當處理成本高于企業(yè)支付的污水處理費時，污水處理廠只能超標排放，從而對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。 污水監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 近年來，我國在線水質(zhì)監(jiān)測儀器有了較好的發(fā)展，隨著集成芯片的發(fā)展和儀器不斷完善，儀器的野外適應能力有了很大的提高，基本能滿足室外工作的需求。對湖泊、河流和海洋的在線水質(zhì)監(jiān)測一般都需要大量的測量點，若使用有線傳輸方式，則 測試傳輸線路變得十分復雜，且成本很高。因此，研制多參數(shù)、實時監(jiān)測、自動分析和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膹U水監(jiān)測系統(tǒng)十分必要。尤其是有水大戶化工廠，其產(chǎn)生的廢水成分復雜，有毒有害物質(zhì)居多，嚴重的降低了水體的使用功能，更是進一步加劇了水資源短缺的矛盾。 因為當前國內(nèi)污水處理廠處于數(shù)量大而效率低下，所以提高監(jiān)測系統(tǒng)的效率成為當務之急，國家十二五重大專項里面，專門有項目要建立國家范圍的行業(yè)管理效績體系。 本課題的主要工作及要求 本文是以云服務為平臺，利用 單片機技術 、虛擬機技術，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)。 本文可以分成五個主要的部分： 第一部分根據(jù)本設計所需要實現(xiàn)的功能，分析系統(tǒng)的設計要求，提出系統(tǒng)設計方案，熟練掌握系統(tǒng)設計所需的各種技術。 （ 1）如何實現(xiàn)對企業(yè)污水溫度、溶解氧、 度等信息的及時監(jiān)控。 （ 2）傳感器型號的選擇，并判斷各傳感器的監(jiān)測值是否超出設定閾值上限，如果超出警戒值則啟動相應的報警電路。 （ 4）上位機監(jiān)測上傳的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)超出閾值范圍，就會發(fā)出報警聲并顯示相應報警的傳感器節(jié)點，提醒監(jiān)測人員。 第二部分是硬件設計，基于上述系統(tǒng)的設計要求完成對所需芯片的選擇，畫淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 4 頁 共 28 頁 出硬件原理圖、 ，制作 焊接相關的元器件。 第三部分是軟件設計，根據(jù)本次設計所要實現(xiàn)的功能和所選芯片的需要，畫出整體結(jié)構(gòu)流程圖和節(jié)點流程圖，然后編寫修改調(diào)試程序。 第四部分是系統(tǒng)調(diào)試，針對軟硬件設計進行系統(tǒng)調(diào)試，判斷是否滿足系統(tǒng)設計的要求。 第五部分是調(diào)試報告，針對在本課題做的過程出現(xiàn)的各種各樣的問題及解決方案作出詳細的解答。 第六部分是結(jié)論，基于上述部分對本次設計進行總結(jié)，提出設計過程中存在的不足和需要改進的方面。 2 總體方案設計 監(jiān)控原理 本監(jiān)測系統(tǒng)用傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對企 業(yè)污水的溫度、濁度、溶解氧、 后通過數(shù)據(jù)處理模塊的單片機及其相關外圍電路進行數(shù)據(jù)的處理，再通過 后上位機利用相應的網(wǎng)絡協(xié)議從云端提取數(shù)據(jù)實時顯示在界面中，從而實現(xiàn)企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線實時監(jiān)測。 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖 該廢水質(zhì)量檢測系統(tǒng)可用于企業(yè)排放污水的監(jiān)控，將各個無線傳感節(jié)點放置在指定監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，每個傳感器終端節(jié)點搜集周圍環(huán)境的廢水質(zhì)量信息，這些終端節(jié)點將采集到的廢水質(zhì)量信息通過 絡將信息 發(fā)送到移動數(shù)據(jù)云端，上位機檢測中心自動從移動數(shù)據(jù)遠端提取數(shù)據(jù)，監(jiān)控人員根據(jù)上位機檢測中心顯示的檢測信息及時進行獲取及處理。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 5 頁 共 28 頁 圖 1 遠程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3 硬件設計 無線傳感節(jié)點 在各節(jié)點上，本設計采用 5過電源轉(zhuǎn)換電路，為各模塊提供所需電源，維持整個監(jiān)測系統(tǒng)電路的正常運行。節(jié)點的設計 以數(shù)據(jù)處理模塊為核心，既負責將數(shù)據(jù)傳輸給 負責采集模塊各個數(shù) 據(jù)的調(diào)理 ，還負責發(fā)送數(shù)據(jù)給控制模塊以及報警模塊 。無線傳感器節(jié)點內(nèi)部網(wǎng)絡如圖 2所示。 圖 2 無線傳感器節(jié)點框圖 信模塊 … 數(shù)據(jù)采集模塊 塊 電源模塊 電路 線 控制模塊 報警模塊 數(shù)據(jù)處理 模塊 （ 溶解氧傳感器 溫度傳感器 濁度傳感器 傳感器 云服務平 臺臺 .. 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 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 6 頁 共 28 頁 圖 3 無線傳感器節(jié)點總體實物圖 無線傳感器節(jié)點總體實物圖如圖 3所示。 電源模塊 圖 4電源模塊原理圖 電源模塊是無線通訊應用中的一個關鍵模塊，電源處理得好壞直接影響到整個系統(tǒng)的正常工作和使用。此模塊采用 220壓經(jīng)過變壓器降壓 為 30再通過電橋電路整流 為直流 ， 然后 經(jīng)過穩(wěn)壓器 電壓穩(wěn)定輸出為 +24V， +24最后 將 24 穩(wěn)壓器 變成 5V，給各個傳感器、微控制器及 信模塊供電。電源模塊原理圖如圖 4所示 。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 7 頁 共 28 頁 數(shù)據(jù)處理模塊 圖 5 發(fā)板 圖 6 所示，其中 發(fā)板處理器用的是 腳圖如圖 6所示。 含硬件（ 軟件（ 通過外接傳感器來獲取參數(shù)數(shù)據(jù)，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋。板子上的微控制器（ 以通過 譯成二進制文件，燒錄進微控制器。對 實現(xiàn)的。 圖 7 理圖 所示， 位 32儲器。 其中 濁度傳感器， H 傳感器。 要參數(shù)： 工作電壓： 陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 8 頁 共 28 頁 最高工作頻率： 2032024B 溫度范圍： 信模塊 本設計中的 信模塊采用 塊。此模塊采用 司的四頻（全球通用） 塊： 工作頻段四頻為： 用于全球各地區(qū)，可以低功耗實現(xiàn)語音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時 具有全球衛(wèi)星定位 用于各類 支持 2G,3G,4G 手機卡。 圖 8 從圖 8可以看出， 口豐富，完全兼容 便開發(fā)相關的應用，同時具有獨立的 與數(shù)據(jù)處理模塊的通信是將 口 與 圖 9 片原理圖 圖 10 理圖 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 9 頁 共 28 頁 所示，其中 66 引腳接天線， 8引腳接手動開 /關機按鍵， 16引腳接手動外部復位 按鍵， 29腳接 49 引腳接工作狀態(tài)提示燈， 50引腳網(wǎng)絡指示燈。 0所示。 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊 圖 11 溫傳感器 圖 12(a) 501圖 13 圖 14 圖 15 圖 16 濁度功能模塊 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 10 頁 共 28 頁 溫度傳感器實物如圖 11 所示。 工作原理： 作原理是電橋一個橋臂用對溫度敏感的材料做成 ,在溫度改變的時候電阻隨著改變 ,使得電橋失去平衡 ,達到測量溫度的效果。 55℃～ +125℃ 9～ 12位 溶解氧傳感器實物如圖 12(a)所示 ，要配合圖 12(b)的放大電路一起使用。 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， 氧透過隔膜與工作電極發(fā)生還原反應，產(chǎn)生與氧濃度成正比的電流， 此電流經(jīng)過放大器 測量此電流，從而 計算出 水中溶解氧的濃度； 放大電路如圖 12(b)所示，溶解氧傳感器出來的信號經(jīng)過運算放大器同相輸入端，即構(gòu)成電壓跟隨器，它可以減少電路中阻抗引起的干擾，然后經(jīng)過 行放大，最后經(jīng)過 出到腳。 501針型 解氧傳感器 技術參數(shù)： 245 <=10 84h 圖 12(b) 溶解氧數(shù)據(jù)放大電路原理圖 3所示，要配合圖 15的 工作原理： 感器 是采用與 應的玻璃 極及作為為基準的比較電極和對玻璃 水中 極輸出電位就會有變化，通過測量相應電位就可以測出 H 傳感器 技術參數(shù)： 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 11 頁 共 28 頁 5± 5 0 5S 60S 50℃ 擬輸出 （ 1695832 濁度傳感器實物如圖 14所示，配合圖 16的濁度功能模塊一起使用。 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 換，換算得到對應環(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(zhì)濁度檢測。 30 <500 擬輸出 控制模塊 圖 17 控制模塊（電磁閥） 圖 18 電磁閥控制電路原理圖 本設計中控制模塊使用的是電磁閥，上位機旋鈕調(diào)到的值發(fā)送到云端，然后云端提取數(shù)據(jù)，輸入到電磁閥對應的接口從而實現(xiàn)遠程控制效果。電磁閥 是用電流控制的工業(yè)設備，在本設計中可用來控制廢水排放開關，屬于執(zhí)行器。 電磁閥實物如圖 17所示。電磁閥控制電路原理圖如圖 18所示，從原理圖可知電磁閥接到 +24個電磁閥控制電路接到 出的模擬電壓信號導通光耦，光耦導通后， 而達到 遠程 控制電磁閥的效果。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 12 頁 共 28 頁 電磁閥技術參數(shù)： 額定電壓： 力范圍： 用溫度： 適用介質(zhì)：水、油、空氣（非腐蝕性） 報警模塊 圖 19 報警模塊電路原理圖 本設計報警模塊采用的是聲光報警，包含蜂鳴器和 水質(zhì)中某參數(shù)超過了設定 的正常范圍 ，則 警模塊電路原理圖如圖19所示，數(shù)據(jù)處理模塊 輸出 高 電平則報警模塊報警。 4 系統(tǒng)調(diào)試 電路調(diào)試 按照之前設計的電路原理圖用萬用表檢查 所有傳感器各引腳是否與 對應的引腳相連，電源線 是否正確連接 ，確認無誤后打開電源開關，再次確認，防止傳感器接錯，造成不必要的損失。 （ 1） 溫度傳感器 ，用萬用表測量 溫度傳感器 地引腳電壓是否為 0V， 電壓引腳電壓是否為 5V。 萬用 表調(diào)到 歐姆 檔，確認 發(fā)板 信號引腳 10 是否與溫度傳感器數(shù)據(jù)端相連。 （ 2） 濁度傳感器 ，用萬用表測量 濁度傳感器模塊 電壓 引腳 是否為 5V，地引腳電壓是否為 0V。 萬用表調(diào)到歐姆檔 ，確認 模擬輸出 引腳是否與 發(fā)板的 腳相連。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 13 頁 共 28 頁 （ 3） 溶解氧傳感器，用萬用表測量溶解氧傳感器模 塊地引腳電壓是否為0V。萬用表調(diào)到歐姆檔，確認模擬信號輸出引腳是否與 （ 4） 感器，萬用表調(diào)到歐姆檔，確認 感器模塊的 出端是否與 相連。 然后分別將傳感器探頭放入到三種 得溶液中測試相應的數(shù)據(jù)，分別觀察串口數(shù)據(jù)、云端數(shù)據(jù)、上位機數(shù)據(jù)是否一致，并且放在不同溶液中數(shù)據(jù)是否能夠?qū)崟r達到預期數(shù)據(jù)，若相同則代表該系統(tǒng)可行。 圖 20 串口數(shù)據(jù) 圖 21 云端數(shù)據(jù) 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 14 頁 共 28 頁 圖 22 上位機界面數(shù)據(jù) 圖 20是 21 是中國移動物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，即云端，圖 22是上位機界面中的數(shù)據(jù) ,將三個界面的數(shù)據(jù)對比得出數(shù)據(jù)是否一致。然后旋轉(zhuǎn)上位機中控制旋鈕，觀察下位機電磁閥是否能否與上位機調(diào)節(jié)的數(shù)值對應。 參數(shù)正常范圍 設定 （ 1）溶解氧（ 溶解氧對于水生物特別是魚類生存十分重要，工業(yè)廢水在不同用途中溶解氧要求范圍是不同的。 厭氧池溶解氧為 l，缺氧池溶解氧為 l，好氧池溶解氧為 2l。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，設定水中溶 解氧正常 范圍 為 3l。 （ 2） 常江河流域未被污染的水體 定 常范圍 為 6 （ 3）濁度： 濁度越高，溶液越渾濁。 渾濁度與水中的微生物、有機污染物和水的感官性密切相關。 控制渾濁度是工業(yè)水處理的一個重要內(nèi)容，也是一項重要的 水質(zhì)指標 ；設定 濁度正常范圍 為 0% （ 4）溫度： 溫度對水生生物至關重要，是生活和生產(chǎn)中必須掌握的基本物理量。水質(zhì)監(jiān)測中第一位工作就是測溫，水生生物適宜的溫度在 15所以，設定 溫度正常范圍 為 15 5 傳感器測量數(shù)值與參數(shù)關系 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 15 頁 共 28 頁 感器測量數(shù)值與 系 本設計采用的是 3種 到 線性關系。 液用混合磷酸鹽配置， 表 1 測量數(shù)值（ 量數(shù)值（ 36 4 533 48 23 系 系圖如如 23所示。 根據(jù)表 1中數(shù)據(jù)擬合此線性關系，得出 濁度傳感器測量數(shù)值與濁度關系 本設計采用 濁度傳感器，該傳感器 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。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 16 頁 共 28 頁 圖 24 濁度傳感器電氣特性曲線 測試條件： 施加電壓： V 方式：先在濁度水平為 0%的水中測試電壓，再在濁度水平為 水中測試電壓 電壓差：兩次條件下電壓差在 35%以內(nèi) 表 2 電壓與濁度水平數(shù)據(jù) 采樣序號 濁度水平 0% 測量電壓值（ V） 濁度水平 測量電壓值（ V） 1 4 0 1 2 3 陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 17 頁 共 28 頁 14 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 25 均 大 小 度傳感器電氣特性曲線如圖 24所示。 表 2為 25次 0%濁度水平和 度水平水的測量電壓值，去掉最大值和最小值得到關系公式為（設濁度水平為 Y）： Y=+U= Y= 溶解氧傳感器測量數(shù)值與溶解氧含量關系 本設計采用 501 針型 電極是由指示電極鉑金絲和銀 —氯化銀參比電極復合而成。 表 3 溶解氧數(shù)據(jù) 不同水環(huán)境 測 量數(shù)據(jù) 參考溶氧量 冷開水 878，884，923，970 水、自來水、礦泉水等 1233,1300,1451,1464,1473,1481,1558 氣中 1747,1749,1792 陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 18 頁 共 28 頁 表 3中的測量數(shù)據(jù)為上位機沒確定參數(shù)時顯示的數(shù)據(jù)。 設本傳感器輸入輸出關系為 y=B*x+C。由于對水中溶解氧定標存在難度，我們選擇的河水、自來水、礦泉水中數(shù)據(jù)都是在正常范圍內(nèi)，所以我們?nèi)“组_水和正常水之間的中間值為最低值 3，為報警下線；取空氣中和正常水的中間 值，為最大值 6,為報警上線。取兩點數(shù)據(jù)，溶解氧為 6時，顯示數(shù)據(jù)取 1700；在白開水中時，數(shù)據(jù)會不穩(wěn)定，我們也取中間值值為 1100，此時所對應的溶解氧為 3。根據(jù)上述兩個數(shù)據(jù)可得 B=C=其輸入輸出關系為y= 溫度傳感器測量數(shù)值與溫度關系 表 4 溫度數(shù)據(jù)表 測量數(shù)據(jù) 323 425 450 469 481 495 500 503 實際溫度（℃） 4．00 圖 25 溫度與測量數(shù)據(jù)關系 本設計采用的溫度傳感器 硬件電路中，直接接入了 0口。在上位機顯示數(shù)據(jù)部分，原始數(shù)據(jù)與實際溫度有線性關系。數(shù)據(jù)如表 4所示。參數(shù)確定如圖 25所示。確定參數(shù) B=數(shù) 到輸入輸出關系為： y= 誤差分析 在測量儀器的實際使用中，造成誤差的來源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結(jié)果。 通過將本設計采樣取得的數(shù)據(jù)與實驗設備采樣取得的數(shù)據(jù)進行比對，淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 19 頁 共 28 頁 可見者者之間存在一定誤差，我認為 誤差主要存在于以下幾個方面： (1)傳感器自身性質(zhì)不同引起的誤差：實驗儀器如靈敏度，精度不同等，實驗儀器選用 溫傳感器、 501 中 差會較小，而另外三個傳感器，本身具有一定的不穩(wěn)定性，所以誤差會較大。 （ 2）公式計算方法不同引起的誤差：如傳感器的輸出并非絕對的線性，在試驗時未進行線性修正，所以實際值與理論值有偏差； （ 3）環(huán)境不同引起的誤差：環(huán)境的變化會給數(shù)據(jù)帶來很大的誤差，由于傳感器本身處于 水環(huán)境中，流動的水，就會有誤差。 溫度誤差分析 如表 4中，為溫度對比表，顯示了實際溫度與測量溫度之間的線性誤差。實際溫度是利用節(jié)點傳感器接入 示溫度是原始數(shù)據(jù)經(jīng)過參數(shù)設定后顯示所測溫度。顯示溫度與實際溫度均是在同意環(huán)境下的。 由表 5數(shù)據(jù)可得，溫度誤差范圍在 ~，，可見，顯示溫度和實際溫度之間仍有一定的誤差，但是誤差在允許范圍內(nèi)。有時數(shù)據(jù)會有一定的波動，造成幾個數(shù)據(jù)偏離實際很多。 表 5 溫度數(shù)據(jù)分析（單位℃） 實際溫度 （ ℃） 測量溫度 （℃） 測量誤差（℃） 相對誤差 (%) 陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 20 頁 共 28 頁 均值 溶解氧誤差分析 表 6 溶解氧數(shù)據(jù)分析 不同水環(huán)境 顯示溶解氧 () 參考數(shù)據(jù) 測量誤差 () 相對誤差 (%) 絕對誤差 () 冷開水 來水 氣中 均值 表 6中，整體上雖為線性，但在局部數(shù)據(jù)，存在的很大誤差，這就是多方面引起的如溫度，傳感器電極電位突變，水中氧含量在增加等等。誤差在 均絕對誤差為 對誤差平均值為 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 21 頁 共 28 頁 誤差分析 表 7 溶液 測量數(shù)據(jù) 顯示 際 對誤差 相對誤差（ %） 鄰苯二甲酸氫鉀 148 47 合磷酸鹽 131 30 29 砂 116 15 17 凈水 128 26 27 均值 表 7中，對比測試溶液和水四種溶液，絕對誤差都在 均絕對誤差為 均相對誤差為 濁度值誤差分析 表 8 電壓與濁度水平數(shù)據(jù) 實際電壓差值 電壓差值 絕對誤差 相對誤差 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 22 頁 共 28 頁 在表 8中，電壓差值誤差在 均絕對誤差為 均相對誤差為 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 23 頁 共 28 頁 結(jié) 論 服務技術（ 簡稱，它是 們常用的 2連接建立時間方面， 需要極短的時間就可以訪問到相關請求； 于網(wǎng)絡資源的利用率遠遠高于 一些應用中，使用 得數(shù)據(jù)的傳輸更加便捷。我們這次設計用傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對企業(yè)污水的質(zhì)量等參數(shù)測量，然后通過數(shù)據(jù)處理模塊的單片機及其相關外圍電路進行 數(shù)據(jù)的處理，再通過 信模塊， 后上位機利用相應的網(wǎng)絡協(xié)議從云端提取數(shù)據(jù)實時顯示在界面中，從而實現(xiàn)企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線實時監(jiān)測。讓企業(yè)人員及相關部門人員對企業(yè)排放污水質(zhì)量信息了解更加精確，有利于企業(yè)人員對水質(zhì)的及時了解，也方便了環(huán)境監(jiān)控人員。 具備極高的社會效益和經(jīng)濟效益，有非常高的推廣實用價值。 本系統(tǒng)通過 信技術，實現(xiàn)了化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量遠程在線監(jiān)測的功能，在任何一臺或者幾臺聯(lián)網(wǎng)的計算機上，只需裝了監(jiān)測軟件都可以同時監(jiān) 測到此時污水水質(zhì)，可以實現(xiàn) 個節(jié)點，遠程監(jiān)測系統(tǒng)一起監(jiān)測的效果；創(chuàng)新點主要有：突破了距離限制，并且系統(tǒng)中傳感器節(jié)點可以拓展，上位機 用戶可以隨時對系統(tǒng)軟件進行修改以滿足新的需求，更新速度快、開發(fā)和維護費用低；可以解決企業(yè)亂排亂放水質(zhì)超標的污水等問題，在企業(yè)排水的正規(guī)化和化工工業(yè)園區(qū)的管理領域有很高的推廣應用價值。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 24 頁 共 28 頁 經(jīng)驗與體會 本次課題為 “基于 術化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng) ”，到目前為止已經(jīng)完成了電路圖設計、 模塊使用的熟悉 、程序編寫及功能調(diào)試。在本次課題開展過程中遇到了很多理論與 實踐看似矛盾實則相同 的問題 ；由抽象到具體的問題。一些 想象中很簡單 的步驟，在正式實踐 中卻 讓我 止步不前 。如今設計已經(jīng)接近尾聲，現(xiàn)在對制作過程中出現(xiàn)的一些問題做如下總結(jié)： 1、基于 術化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng) ，首先必須抓住本課題的研究重點 ： 第一、 廢水質(zhì)量數(shù)據(jù)參數(shù)如何獲取 ，第二 、得到的數(shù)據(jù)參數(shù)如何進行處理 ，第三 、如何將數(shù)據(jù)參數(shù)遠程傳輸 ，第四 、 上位機如何處理監(jiān)測到的廢水質(zhì)量數(shù)據(jù)參數(shù) 。 2、傳感器如何去選擇，根據(jù)所需的參數(shù)， 將 不同傳感器 的參數(shù)進行 的比較，從各種各樣的傳感器中選取合適的傳感器類型，我選用的 傳感器分別是 羅素 501型氧化還原電極、 H 復合電極、 濁度傳感器， 溫探頭是數(shù)字信號傳感器，其余 3種傳感器都是模擬信號傳感器。所選的傳感器都能夠與連接 發(fā)板，并且傳感器也有高精度，耐腐蝕，高靈敏和防水等特點。 3、電源部分 是最重要的部分，在傳感器選型時就考慮在內(nèi)的，因為溫度、溶解氧、 度傳感器供電電壓都是 5V，開發(fā)板有 5V 電壓供電，并且開發(fā)板有獨立的電源適配器，所以這一部分就不用單獨設計。 4、對于復位電路，必須設計 按鍵復位和上電復位兩種方式，這樣有利于之后的調(diào)試工作。在設計復位電路時，必須先查清 的最小復位時間是多少，在根據(jù)這個時間以及暫態(tài)過程選擇電容與電阻的值，使得大約 * 5、在繪制原理圖時，必須事先把電路圖設計好才能開始繪制。繪制傳感器時不需要繪制傳感器的內(nèi)部，只需要將傳感器對外的引腳繪制成一個框即可。 6、在焊接元器件時， 要把芯片引腳焊接好， 檢查焊接無誤后再按照先小件后大件的順序焊接其他的相關元器件，焊完后拿萬用表測試焊接是否正確。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 25 頁 共 28 頁 7、 在 碼 編寫時要對 言有一定了解， 言與 8、 調(diào)試時 ，看 串口數(shù)據(jù) 是否 與預想數(shù)據(jù) 接近，如果相差過大可能是傳感器或者電路連接 出了些問題 ；還要看數(shù)據(jù)是否上傳到移動物聯(lián)網(wǎng)云端，如未能上傳，一定要仔細檢查 碼中用到的 塊的語言部分。 9、最后，在完成本設計調(diào)試后，一定要 真實仔細 地記錄下各調(diào)試步驟及調(diào)試結(jié)果 數(shù)據(jù) ，通過每次 數(shù)據(jù)整理 ，分析調(diào)試過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)誤差，積累數(shù)據(jù)分析處理的經(jīng)驗 ， 保持所做出的實物的調(diào)試穩(wěn)定性 及精確度 。 10、本設計 發(fā)板上 有很多數(shù)據(jù)輸入口，可以用來拓展污水質(zhì)量的其他參數(shù)。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 26 頁 共 28 頁 致 謝 這次畢業(yè)設計是在張青春導師的指引下完成的，從畢業(yè)論文的選擇，開題報告的撰寫，原理框圖的繪制完成及相關元器件的焊接，到程序代碼的編寫以及上位機界面的設計，再到最后的系統(tǒng)調(diào)試，畢業(yè)論文的撰寫、完善及完成，無一過程不流淌著張青春導師的汗水。在這畢業(yè)設計的 5個月期間，與張青春導師的接觸，張青春導師廣泛的知識面，對任何事物追求完美的精神給我及我的伙伴留下了非常深刻的印象，使我受益頗深。在此，我向張青春導師說聲謝謝！與此同時，感謝我的伙 伴謝航，他和我分別完成了畢業(yè)設計的無線傳感器節(jié)點設計、 相幫助，做出了實物并且調(diào)試成功；感謝一起在辦公室奮斗的研究生學長，在元件的使用，焊接，代碼的編寫及上位機界面的制作中給了我很大的幫助；感謝自動化院里的所有領導，給了我們這么好的學習環(huán)境；最后，感謝大學四年期間教導過我的所有的老師，他們精益求精的作風一直是我學習中的引導者。 盡管付出幾個月的努力，設計肯定還是有許多不完美的方面，但經(jīng)過此次畢業(yè)設計，學習到了很多課本中學不到的知識，實踐是 理論最好的詮釋。學無止境，以后自己在未來的工作，都應該用謙虛謹慎的態(tài)度去學習。 段亞喆 2016年 6月 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 27 頁 共 28 頁 參考文獻 [1] 高峰等 J]2010，（ 5） [2] 孫玉文等 J]2011，（ 3） [3] . ]. 2007,32(12): 24[4] 王東濤等 J]2010，38(35) [5] 孫利民 ,李建中 ,陳渝等 . 無線傳感器網(wǎng)絡 [M]. 北京 :清華大學出版社 ,2005:127[6] [7] 韓斌杰 理及其網(wǎng)絡優(yōu)化 =機械工業(yè)出版社 ,2009 [8] （美） 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