基于GPRS技術(shù)化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯】

基于GPRS技術(shù)化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯】,基于,gprs,技術(shù),化工企業(yè),排放,廢水,質(zhì)量,在線,監(jiān)測,系統(tǒng),硬件,設(shè)計(jì),獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書,開題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯 中文摘要 本文主要介紹了無線傳感器節(jié)點(diǎn)和 線傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)，基于虛擬儀器技術(shù)化工企業(yè)廢水質(zhì)量的檢測，傳感器節(jié)點(diǎn)采用溫度傳 感器、 解氧傳感器和濁度傳感器，通過 塊向云端發(fā)送測量到的廢水中的溫度、 解氧、濁度等參數(shù) ，上位機(jī) 調(diào)取云端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)的控制 ，從而達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制的功能 。本設(shè)計(jì) 主要應(yīng)用于企業(yè)廢水質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理并建立溫度、濁度、溶解氧、 數(shù)據(jù)庫信息。同時(shí)設(shè)定溫度、濁度、溶解氧、 采集到的參數(shù)超過所設(shè)定的閾值范圍時(shí)，上位機(jī)監(jiān)測界面就會及時(shí)報(bào)警提醒相關(guān)工作人員。 該 系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行拓展，上位機(jī) 用戶可以隨時(shí)對系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改以滿足新的需求，更新速度快、開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低 ,具備極高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，有非常高的推廣實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞： 實(shí)時(shí)監(jiān)測 ,傳感器節(jié)點(diǎn) ,上位機(jī) 外文摘要 of a PH on of to a to to C is so as to is in of to a of At PH C to be C at to I 頁共 I 頁 目 錄 1、緒論 ............................................................. 1 ......................................... 1 ....................................... 1 2 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................... 2 2． 1 檢測原理 .................................................. 2 2． 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 ............................................ 2 2． 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ........................................ 2 2． 4 采集模塊 .................................................. 3 度傳感器 ............................................. 3 ............................................. 4 .............................................. 4 ........................................... 5 ............................................... 5 ................................................. 7 .................................................... 8 ................................................... 8 ................................................. 9 ........................................... 9 ...................................... 10 ...................................... 13 .............................................. 13 .................................................. 19 位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ............................................. 21 .......................................... 22 .......................................... 23 ........................................ 24 ........................................ 26 據(jù)輸出 .............................................. 27 4、傳感器參數(shù) ...................................................... 28 .............................................. 28 ............................................ 29 ............................................... 30 .............................................. 30 5、軟件調(diào)試 ........................................................ 31 結(jié) 論 .............................................................. 35 致 謝 ............................................................. 36 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 37 第 1 頁 共 35 頁 1、緒論 目前，環(huán)境問題是影響世界各國可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素，水環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響人們的健康，還加速了水資源的短缺。眾所周知，中國的水資源非常的缺乏，是世界 13個(gè)缺水國家之一。 生命最初誕生于水中。水是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。水不僅是維持生命所不可缺少的，也是我們在生活中所不可或缺的物質(zhì)。但是，隨著人類經(jīng)濟(jì)活動加劇，工業(yè)生產(chǎn)，化工企業(yè)的發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)的繁榮，在消耗了大量能源的同時(shí)，將大量的工業(yè)廢水和城市生活污水不經(jīng)處理排入水中，水污染日益嚴(yán)重。水污染對水體周圍的環(huán)境和各種微生物等都存在非常大的危害。久而久之，也會威脅到人類的安全與健康。所以，我們必須要重視水環(huán)境污染。 題研究的背景及意義 傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測工作主要都是以人工現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。雖然在實(shí)驗(yàn)室中分析手段完備， 但實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測存在不能及時(shí)反映污染變化狀況、采樣誤差大、監(jiān)測頻次低、監(jiān)測數(shù)據(jù)分散等缺陷，難以滿足人們有效的進(jìn)行水環(huán)境管理的需求。而實(shí)現(xiàn)了廢水質(zhì)量的在線監(jiān)測，只需經(jīng)過幾分鐘的數(shù)據(jù)采集，水源地的水質(zhì)信息就可發(fā)送到環(huán)境分析中心的服務(wù)器中。只要觀察到有某種污染物的濃度發(fā)生了異常的變化，環(huán)境監(jiān)管部門就可以立刻采取相應(yīng)的措施，取樣具體分析，可快速而準(zhǔn)確地獲得水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) 課題的主要工作及要求 本課題是以云服務(wù)為平臺，利用 擬機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種集監(jiān)測、顯示與報(bào)警為一體的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。其主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。 （ 1）深入化工企業(yè)對工業(yè)廢水進(jìn)行研究，了解工業(yè)廢水主要的污染成分，選擇各類合適傳感器類型； （ 2）構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在化工企業(yè)廢水排放口以及相關(guān)區(qū)域布置無線傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過設(shè)置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的 塊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)定時(shí)傳至云服務(wù)平臺，最后在上位機(jī)中實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫； （ 3）如果監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，上位機(jī)會發(fā)出報(bào)警并顯示廢水具 體的排放情況。云服務(wù)器也會觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，進(jìn)行簡單的報(bào)警，提醒第 2 頁 共 35 頁 管理人員及時(shí)查找和分析原因，從而采取相應(yīng)控制措施。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2． 1 檢測原理 本課題采用了單片機(jī)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)和集成技術(shù)，對水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、氧含量和 參數(shù)變化等信息，通過傳感器感測信號，通過數(shù)據(jù)打包發(fā)送到上位機(jī)，并在上位機(jī)監(jiān)測界面上顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 2． 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)主要由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（負(fù)責(zé)采集節(jié)點(diǎn)周圍水域溫度、溶解氧濃度、 度等數(shù)據(jù)）、網(wǎng)絡(luò)云平臺和上位機(jī)監(jiān)測中心（對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn) 行數(shù)據(jù)融合并直觀顯示數(shù)據(jù)）等幾部分組成。無線傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在企業(yè)廢水排放池，對池中的廢水實(shí)現(xiàn) 度、濁度、溶解氧進(jìn)行檢測，將得到的參數(shù)經(jīng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)云平臺，然后上位機(jī)調(diào)用網(wǎng)路云平臺數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、超限報(bào)警和控制，因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為簡單明了，化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 圖 1 化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要完成信息采集和數(shù)據(jù)傳遞的功能，節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上可分為五個(gè)模塊：電源模塊、控制報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器數(shù)據(jù)采集）、云服務(wù)平 臺 .. 無線傳感節(jié)點(diǎn) 1 無線傳感節(jié)點(diǎn) 2 無線傳感節(jié)點(diǎn) N 位機(jī)監(jiān)測中心 第 3 頁 共 35 頁 數(shù)據(jù)處理模塊（單片機(jī)處理系統(tǒng)）和無線傳輸模塊（ 本設(shè)計(jì)采用 片機(jī) 發(fā)板作為微處理器，傳感器分別采用 度傳感器、濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器檢測溫度、濁度 線傳輸模塊采用 線傳感器節(jié)點(diǎn)如圖 2所示。 圖 2 無線傳感器節(jié)點(diǎn) 2． 4 采集模塊 度傳感器 具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小、硬件開銷低、精度高、數(shù)字信號輸出等特點(diǎn)。 用的是一線通信接口，通信時(shí)只要接一條口線就可以通信多個(gè)點(diǎn)的能力，不同于之前的分布式傳感器需要多點(diǎn)接口，應(yīng)用時(shí)不需要接外部的元件，可以直接用數(shù)據(jù)總線供電， 到 ，測量的溫度最低為 最高為 +125 ℃ 。用 行溫度測量之前，必須要先完成 設(shè)定，否則記憶功能和控制功能就沒法使用。首先提供以下功能命令：讀 索 過 警檢查。 如果在之前已經(jīng)使 量到的數(shù)據(jù)存儲在儲器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)據(jù)開始用寫寄存器的命令寫進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來獲取這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除 。當(dāng)修改過寄存器中的數(shù)時(shí)，這個(gè)過程能確保數(shù)據(jù)的完整性。 高速寄存器 由 8個(gè)字節(jié)的存儲器組成。用讀寄存器的命令能讀出第九信模塊 … 數(shù)據(jù)采集模塊 塊 電源模塊 電路 線 控制模塊 報(bào)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 第 4 頁 共 35 頁 個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)可以對前面的八個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。 所示。 圖 3 形結(jié)構(gòu)圖 度傳感器 檢測溶液渾濁度的傳感器如圖 4所示。 圖 4 度傳感器 該濁度傳感器輸出為模擬電壓輸出 0到 5V，工作電壓為 5V，工作電流為 50作時(shí)響應(yīng)時(shí)間小于 500傳感器輸出的是模擬信號，所以輸出端連接在 H 傳感器 檢測溶液 圖 5所示。 第 5 頁 共 35 頁 圖 5 該傳感器輸出方式為模擬電壓信號輸出 1695 3832作電流為 50測濃度范圍為 應(yīng)時(shí)間小于 5s，穩(wěn)定時(shí)間小于 60s。該傳感器輸出的是模擬信號，所以輸出端連接在 解氧傳感器 檢測溶液溶解氧含量的傳感器，如圖 6 所示 圖 6 羅素 501解氧傳感器 該傳感器輸出的是模擬電壓信號，電極的電位為 24570極的參比電極內(nèi)阻小于 10 極的穩(wěn)定性為± 84h。該傳感器輸出 的是模擬信號，所以輸出端連接在 發(fā)板 捷靈活的開源電子原型平臺，具有以下特點(diǎn)： 1、含有開放的源代碼，程序開發(fā)可免費(fèi)下載也可以根據(jù)紫的要求自己編寫或修改。 2、內(nèi)部含有低價(jià)格的 3、燒錄方式支持 以把新的 "固件 燒入到 了 后，可以通過串口或者串口轉(zhuǎn) 5、支持多種互動程序。 32儲器容量， 20小 源電壓最大 32 個(gè) 6 頁 共 35 頁 2 23 個(gè)輸入 /輸出線數(shù)， 8個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)， 20度， 32器。 所示。 圖 7 面 1、聲明變量及接口名稱（例如： 3;）。 2、 ：函數(shù)在程序開始時(shí)使用，可以初始化變量、接口模式、啟用 庫等（例如： ）。 3、 ：在 函數(shù)之后，一個(gè)循環(huán)函數(shù)。 1、 義接口為輸入或輸出型接口，在 函數(shù)里使用。 2、 位，把數(shù)字端口的值置高或者置低。 3、 出數(shù)字接口的值。 4、 一個(gè)接口寫入模擬值（ ）。對于 片的 括 ,該函數(shù)可以工作于 3,5,6,9,10和 11 號接口。老的 僅支持 9,10和 11號接口。 5、 取 一個(gè)模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值 6、 :延時(shí)函數(shù)， 000)為一秒。 7、 特率 )特率）。在同計(jì)算機(jī)通訊時(shí)，要是用相同的波特率才能通訊，在 函數(shù)里使用 8、 ：讀取持續(xù)輸入的數(shù)據(jù)。 第 7 頁 共 35 頁 9、 行口的數(shù)據(jù)輸出。 據(jù) )默認(rèn)為十進(jìn)制等于 據(jù)， 10、 行口的數(shù)據(jù)輸出，在輸出最后跟隨一個(gè)回車和一個(gè)換行符。這個(gè)函數(shù)所取得的值與 一樣。 線傳輸模塊 塊是一款高性能工業(yè)級的 發(fā)板）。 塊采用 司的工業(yè)級四頻（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(shí)現(xiàn)語音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時(shí) 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航應(yīng)用。其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高。 用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)嵌 P 協(xié)議，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、短信（ 數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時(shí) 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航 應(yīng)用。 所示 ： (1)于設(shè)置移動臺類別。 (2)于設(shè)置 (3)于設(shè)置附著和分離 務(wù)。 (4)于設(shè)置 接模式。 (5)于設(shè)置本地端口號。 (6)于建立 (7)于發(fā)送數(shù)據(jù)。 (8)于查詢當(dāng)前 連接狀態(tài)。 (10)于關(guān)閉移動場景。 第 8 頁 共 35 頁 圖 8 發(fā)板 體流程圖 第 9 頁 共 35 頁 圖 9 系統(tǒng)總體流程圖 系統(tǒng)總體流程圖如圖 9所示，本設(shè)計(jì)上位機(jī)采用 點(diǎn)不斷地對檢測區(qū)的廢水參數(shù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過 理，從 云端發(fā)送，上位機(jī)設(shè)定檢測周期，等待到檢測時(shí)間就向云端獲取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否超過報(bào)警界面，如果超過界限，上位機(jī)就會返回報(bào)警和控制信號，并且上位機(jī)報(bào)警燈也會亮，節(jié)點(diǎn)接收到了控制信號就會立即采取控制措施，打開閥門等一系列動作。 點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 體設(shè)計(jì)流程 采集到的數(shù)據(jù)按照特定格式發(fā)送給無線傳輸模塊， 于接收狀態(tài)，等到 據(jù)傳到 Y 開始 初始化 數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)無線發(fā)送 上位機(jī)數(shù)據(jù)獲取 是否超過報(bào)警界？ 返回控制信號，界面報(bào)警 節(jié)點(diǎn)收到控制信號，執(zhí)行控制過程 N 第 10 頁 共 35 頁 向無線云平臺傳輸數(shù)據(jù)。 0所示。 圖 10 首先對 始化， 電即完成初始化，初始化完成后， 后處于等待傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)，直到所有傳感器檢測完成向控制板發(fā)來數(shù)據(jù)后，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理標(biāo)定，然后向 送無線傳輸指令，同時(shí)不斷地對 行獲取信號請求，如果檢測到有控制信號，就執(zhí)行控制和報(bào)警操作（電磁閥控制和報(bào)警燈點(diǎn)亮）。 字信號軟件設(shè)計(jì) 溫度傳感器輸出為數(shù)字信號，信號輸出連接在 初始化： N Y 開始 初始化 向溫度傳感器發(fā)送接收數(shù)據(jù)請求 等待各傳感器發(fā)送數(shù)據(jù) 對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 向 送發(fā)送指令 向 送獲取指令 等待 據(jù)返回 是否收到信號？ 報(bào)警燈閃，控制閥門燈亮的程度 第 11 頁 共 35 頁 (1) 把數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (2) 延時(shí)幾個(gè) μs； (3) 數(shù)據(jù)線拉到低電平 "0"； (4) 延時(shí) 750μs(延時(shí)范圍為 480μs 至 960μs)； (5) 數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (6) 延時(shí)，等待 (如果初始化已經(jīng)成功，會在 15到 60μ據(jù)這個(gè)狀態(tài)可以來確定是否初始化成功，但是不能無限的等待，否則程序會進(jìn)入死循環(huán)，應(yīng)該要進(jìn)行超時(shí)控制 )。 (7) 若 了數(shù)據(jù)線上返回的低電平，再做個(gè)延時(shí)，延時(shí)的時(shí)間從第五步發(fā)出的高電平算起至少應(yīng)該要 480μs。 (8) 最后再次將數(shù)據(jù)線拉高 "1"后結(jié)束。 { x=0; ; ); //約 90μs ; 0); //約 800μs ; 7); //約 370μs } 讀操作： (1)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (2)延時(shí) 2μs； (3)將數(shù)據(jù)線拉低 "0"； (4)延時(shí) 3μs； (5)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (6)延時(shí) 5μs； 第 12 頁 共 35 頁 (7)讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài) ,得到 1個(gè)狀態(tài)位，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (8)延時(shí) 60μs。 個(gè)字節(jié)函數(shù) { i=0; 0; i=8;i>0;{ 0; >= 1; 1; Q) = 0 5）； //約 54μs } } 寫操作： (1) 先將數(shù)據(jù)線置低電平 "0"； (2) 延時(shí)時(shí)間為 15μs； (3) 按從低到高的順序依次發(fā)送字節(jié) (每次只發(fā)送一個(gè)字節(jié) )； (4) 延時(shí)時(shí)間為 45μs； (5) 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 "1"； (6) 重復(fù)以上操作一直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止； (7) 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 { 第 13 頁 共 35 頁 i = 0; i=8;i>0,{ ; DQ= ); //約 54μs ; =1; } } 擬信號軟件設(shè)計(jì) 濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器輸出信號都為模擬信號， 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換的 I/集數(shù)據(jù)時(shí)只需要把三種傳感器的數(shù)據(jù)端接到 子的 口，軟件設(shè)計(jì)時(shí)直接讀取 1、濁度傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： 2、溶解氧傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： ; 3、 H = 點(diǎn)程序 #第 14 頁 共 35 頁 #1 //腳配置 #2 //腳配置 #3 //腳配置 #4 //預(yù)留 #5 //預(yù)留 0); // 連接 腳 /**************** 網(wǎng)絡(luò)配置及發(fā)送指令 ******************/ ""B\"\r\n"; ",\",\"\r\n"; "\r\n"; ",\"\r\n"; "",\"2000\"\r\n"; "",\",\"80\"\r\n"; "r\n"; 76354/.1\r\r\r\; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "]}\r\n"; "\r\n\r\n{\":["; /************** 設(shè)置波特率、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置 *************/ { 600); //設(shè)置波特率為 9600 00); //發(fā)送 第 15 頁 共 35 頁 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); } /***************** 主循環(huán)程序 ****************/ { K; i; 0; 2]; ]; //定義溫度值 /********** 向 *************/ ; // //); //寫入數(shù)據(jù) 000); ; /*********** 依 次讀取溫度傳感器發(fā)來的八位數(shù)據(jù) **********/ 第 16 頁 共 35 頁 i = 0; i =10){89;} 88;} 第 17 頁 共 35 頁 * 00); 000); //輸出 K); //輸出溫度值 }]},"); //輸出濁度值 }]},"); //輸出溶解氧值 }]},"); H); //輸出 }]}"); 00); 00); /*********** 向 ***********/ ; 0]; r\n"); 第 18 頁 共 35 頁 00); 013763/.1\r\n"); =\r\n"); r\n"); \r\n"); \r\n"); ); /***********在獲取到的數(shù)據(jù)中提取控制信號和報(bào)警信號 ********/ '{') { ); } i=1; i>0){ ); = ); if('}')if('{')i++; } j= 0;j<;j++){ if(j]=='"'&& j+1]=='i' && j+2]=='d' && j+3]=='"') { j; ; } } 第 19 頁 共 35 頁 b=] /************ 執(zhí)行報(bào)警模塊 ************/ if(b=='1') { , //輸出高電平，報(bào)警 5， ; //輸出低電平 ,打開電磁閥 b); } , //低電平，不報(bào)警 5， ; //高電平，關(guān)閉電磁閥 b); } b"); "; ; } 絡(luò)云平臺 本設(shè)計(jì)采用的是中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺 —— 為網(wǎng)絡(luò)云平臺，接收無線網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)。 中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺 —— 于物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)打造的開放平臺和 生態(tài)環(huán)境 ，能夠有效降低各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā) 和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、協(xié)議適配、數(shù)據(jù) 存儲 、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺級服務(wù)需求。 第 20 頁 共 35 頁 圖 11 中國移動互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺首頁 圖 12 中國移動互聯(lián)網(wǎng)開放平臺工程界面 要在該平臺上使用，就要接入 先要在 建設(shè)備等一系列準(zhǔn)備工作，然后要通過網(wǎng)絡(luò)和 務(wù)器建立 接，最后將數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議 (比如： 包上傳至 而實(shí)現(xiàn)設(shè)備終端接入。 注冊好用戶后，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目用來監(jiān)控你所需要上傳到云端的數(shù)據(jù)，并把它歸類于區(qū)分，在建好項(xiàng)目之后，要依次添加設(shè)備、添加 加觸發(fā)器。每個(gè) 每個(gè)數(shù)據(jù)流對應(yīng)單獨(dú)的一個(gè)采集參數(shù)（溫度、解氧和濁度），這 樣一個(gè)基本的云平臺才算建立好了。 第 21 頁 共 35 頁 圖 13 云端項(xiàng)目基本信息 圖 14 云平臺數(shù)據(jù)展示界面 位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 上 位 機(jī) 調(diào) 試 采 用 的 是 司自行研制的一種第 22 頁 共 35 頁 強(qiáng)大的程序開發(fā)環(huán)境，其類似于 言開發(fā)環(huán)境一樣，有著可以完成大多數(shù)編程任務(wù)的函數(shù)庫，各類函數(shù)庫有這各種不一樣的功能。但是， 它的計(jì)算機(jī)語言基本上都是基于文本的語言產(chǎn)生的代碼，而 編寫程序，程序是以框圖的形式產(chǎn)生的，其開發(fā)環(huán)境集成了各種應(yīng)用所需要的工具，幫助使用者解決問題和不斷創(chuàng)新還能提高生產(chǎn)力。 言程序開發(fā)環(huán)境中 序由前面板和后面板組成，前面板主要有顯示控件，人機(jī)用戶操作界面和輸入控件等控件來構(gòu)成，是 序的交互式輸入和輸出端口，輸入控件是 后面板程序框圖提供數(shù)據(jù)的輸入裝置，顯示控件則是顯示后面板程序框圖或生成的數(shù)據(jù)的輸出裝置，后面板便是程序框圖，所有的數(shù)據(jù)源的處理都在程序框圖中傳送處理分析的，前面板的輸入控件和顯示控件都能在后面板中一個(gè)對象端點(diǎn)與之相對應(yīng)，輸入控件對象的端點(diǎn)便是在 顯示控件對象的端點(diǎn)便是 序框圖中的數(shù)據(jù)流終點(diǎn)。每個(gè)控件端口之間的連線是其數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)都是單線 流動的，也可以是從單一的數(shù)據(jù)源端口流向一個(gè)或多個(gè)接收目的端口，但是注意數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)類型是否與接收端接收的數(shù)據(jù)類型一樣，不一樣的數(shù)據(jù)類型不能使數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)流動。 位機(jī)流程圖 第 23 頁 共 35 頁 圖 15 上位機(jī)報(bào)警流程圖 位機(jī)主界面 圖 16主界面前面板 本 接字符串控件、當(dāng)前 建路徑N 開始 初始化 窗體事件 接收數(shù)據(jù) 發(fā)出控制信號 Y 上位機(jī)報(bào)警 是否超過警戒上下限？ 第 24 頁 共 35 頁 控件、打開 用節(jié)點(diǎn)控件、關(guān)閉引用控件等控件組合成的主界面。 圖 17主界面程序框圖 位機(jī)監(jiān)測界面 上位機(jī)監(jiān)測界面分為自動監(jiān)測界面和手動監(jiān)測界面，采用選項(xiàng)卡方式進(jìn)行切換。如圖 18所示 圖 18 自動檢測界面 自動 /手動界面切換選項(xiàng)卡和手動 /自動檢測切換的開關(guān)采用的是滑動開關(guān)控制的條件結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)卡及切換開關(guān)程序框圖如圖 19所示。 第 25 頁 共 35 頁 圖 19 選項(xiàng)卡及切換開關(guān)程序框圖 數(shù)據(jù)采集采用 模塊程序框圖如圖 20所示，從左到右依次用打開 入 據(jù)控件、讀取 閉 配正則表達(dá)式控件等控件組合，根據(jù)我們云端數(shù)據(jù)的協(xié)議及地址 圖中與打開 接控件連接的“ 服務(wù)云端地址，“ 80”為遠(yuǎn)程端口，獲取云端數(shù)據(jù)點(diǎn)是通過 求在 攜帶參數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)的。 本設(shè)計(jì)中 求代碼： 76354/.1 中“ 776354”是設(shè)備 是設(shè)備 余都是固定格式。 “ 2000000 ” 是 讀 取 的 字 節(jié) ， “ 3000 ” 指 的 是 超 時(shí) 毫 秒 ，“ \d*\-\d\d\-\d\d\s\d\d\:\d\d\:\d\d” 指的是匹配正則表達(dá)式控件的正則表達(dá)式，即獲取到的數(shù)據(jù)中 與時(shí)間匹配的字符串。 第 26 頁 共 35 頁 圖 20 云端采集數(shù)據(jù)程序框圖 史數(shù)據(jù)的查詢 圖 21 歷史查詢界面 圖 22 歷史查詢程序框圖 此模塊采用了當(dāng)前 徑控件、創(chuàng)建路徑控件、讀取文本文件控件、關(guān)閉文件控件，以及一個(gè) 測得的四個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)采用比較方式輸出布爾量，若超過設(shè)置的閾值則輸出對應(yīng)參數(shù)的報(bào)警燈會亮，并且然后采用或門將所有的布爾量進(jìn)行或運(yùn)算，然后將布爾量轉(zhuǎn)換為（ 0,1），從而控制是否響報(bào)警聲音。 第 27 頁 共 35 頁 圖 23 報(bào)警燈 圖 24 報(bào)警程序框圖 圖 25 報(bào)警聲音程序框圖 報(bào)警聲音用于數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值報(bào)警；報(bào)警聲音由 140015001600圖 25所示。 據(jù)輸出 第 28 頁 共 35 頁 圖 26 數(shù)據(jù)輸出 圖 27 數(shù)據(jù)輸出程序框圖 此模塊采用的控件較多：包括格式化寫入字符串控件、當(dāng)前路徑控件、創(chuàng)建路徑控件、創(chuàng)建文件控件、設(shè)置文件位置控件、寫入文本文件控件以及關(guān)閉文件控件等。在當(dāng)前路徑下，打開一個(gè)名為 已有文本文件，如文件不存在則創(chuàng)建一個(gè)名為 文本文件，系統(tǒng)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用格式化寫入字符串控件在 本文件的末尾寫入新的監(jiān)測數(shù)據(jù)字符串?dāng)?shù)據(jù)，即在保存原有的監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動寫入新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便工作人員的查看及以后的查詢或打印。 4、傳感器參數(shù) 正常開啟節(jié)點(diǎn)，得到每個(gè)傳感器上傳上來的數(shù)值，需要 對其進(jìn)行標(biāo)定。 度傳感器標(biāo)定 第 29 頁 共 35 頁 本設(shè)計(jì)采用的是 測過程中，我們配置了不同溫度的5 杯溶液，分別對應(yīng)的溫度為 26 度、 32 度、 36 度、 44 度、 56 度的液體，對其分別進(jìn)行溫度檢測，得到的數(shù)據(jù)如下。 表 1 溫度數(shù)據(jù)表 測量數(shù)據(jù) 414 514 574 705 753 896 實(shí)際溫度（℃ ） 26 32 36 44 47 56 圖 28 溫度擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= 解氧傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)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(fù)合而成。我們分別在冷開水、自來水、空氣等不同的水環(huán)境中用溶解氧傳感器進(jìn)行測量，得到了如下數(shù)據(jù)。 表 2 溶解氧數(shù)據(jù)表 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 別取三種水環(huán)境中得到數(shù)據(jù)的平均值，和參考溶解氧量的中間值作為標(biāo)定參數(shù)，得到的擬合曲線如圖 29。 第 30 頁 共 35 頁 圖 29 溶解氧擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= H 傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)采用的是 3種 到 線性關(guān)系。 液用混合磷酸鹽配置， 三種溶液測量中得到如下數(shù)據(jù)。 表 3 測量數(shù)據(jù) 30 根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)得出， y= 度傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)采用 濁度傳感器，該傳感器 是利用光學(xué)原理，通過液體溶液第 31 頁 共 35 頁 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(jìn)行 算得到對應(yīng)環(huán)境下的濁度情況。 配置三種渾濁度不同的溶液，分別對其進(jìn)行檢測，得到下面數(shù)據(jù)： 表 4 濁度傳感器數(shù)據(jù)表 實(shí)際數(shù)據(jù)（ %） 量數(shù)據(jù) 31 濁度擬定曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，濁度傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y = 5、軟件調(diào)試 將節(jié)點(diǎn)接上電源， 上 ，正常啟動，搜索網(wǎng)絡(luò)，等一切都準(zhǔn)備就緒，正常傳輸數(shù)據(jù)時(shí)， 口顯示界面如圖 29 所示，云端顯示數(shù)據(jù)如圖 30所示，上位機(jī)顯示界面如圖 32所示。 第 32 頁 共 35 頁 圖 32 將 入代碼，然后點(diǎn)擊編譯按鍵，如果編譯沒有錯(cuò)誤就把 擊上傳，等待上傳成功，程序以及成功的燒錄到單片機(jī)里。 圖 33 串口數(shù)據(jù)界面 第 33 頁 共 35 頁 圖 34 云端數(shù)據(jù)界面 監(jiān)控界面顯示的工業(yè)廢水四中指標(biāo)：溫度、溶解氧、 濁度，溫度顯示的單位為攝氏度℃，范圍為 15℃ 溶解氧的范圍為 3 到 6， 范圍為 6到 8，濁度的范圍為 0%到 3.中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué)生班級 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 基于 件設(shè)計(jì) 1、 你認(rèn)為你的設(shè)計(jì)（論文）選題是否合理，課題難度和工作量是否適中、研究內(nèi)容是否感興趣，你是否按計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行工作，能否完成任務(wù)書所規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。 答：選題合理，難度與工作量適中，對研究內(nèi)容感興趣，能夠按進(jìn)度按時(shí)完成任務(wù) 。 2、指導(dǎo)老師指導(dǎo)主要形式，指導(dǎo)地點(diǎn)、指導(dǎo)時(shí)間（小時(shí) / 周），設(shè)計(jì)過程中疑問能否得到指導(dǎo)老師及時(shí)解答，你對指導(dǎo)老師的指導(dǎo)是否滿意。 答：老師每周都會集體開會討論畢業(yè)設(shè)計(jì)開展情況，花大量時(shí)間當(dāng)面給我們指導(dǎo)，非常滿意。 3、通過畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），對你綜合能力培養(yǎng)等方面作用。 答：對我的幫助非常大，鍛煉我們的動手能力與分析問題的能力。 4、在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作中還存在那些問題及擬采取的措施，對指導(dǎo)老師的指導(dǎo)工作有何建議和期待。 答：老師對我的指導(dǎo)非常耐心，對我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展非常有幫助，幫助我分析 問題，與我一起思考解決問題的辦法，很滿意。 填表時(shí)間： 2016 年 4 月 15 日 任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 無線傳輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用的一種數(shù)據(jù)傳輸方式，在某些應(yīng)用場合，利用無線技術(shù)更方便、快捷。 本課題應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一種集 濁度等參數(shù)測量為一體的智能無線傳感器，上位機(jī)采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)監(jiān)測和報(bào)警界面，通過 工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測 ,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。 完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、制作和系統(tǒng)調(diào)試。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，并通過論文答辯。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容 和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 1．熟悉傳感云或云平臺物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)； 2．進(jìn)行信號傳感、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)收發(fā)等硬件設(shè)計(jì)、選型和 3．進(jìn)行太陽能電池供電設(shè)計(jì)； 4．進(jìn)行硬件調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試； 5．提供必要的試驗(yàn)條件、開發(fā)工具和儀器設(shè)備。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： （ 1）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1篇； （ 2）硬件電路及產(chǎn)品說明 1套； （ 3）試制樣機(jī) 1套。 4．主要參 考文獻(xiàn)： [1] 高峰等 J]010，（ 5） [2] 孫玉文等 J]2011，（ 3） [3] 黃玉立，童玲等 點(diǎn)通信模塊設(shè)計(jì) [J]. 011,(1) [4] 王東濤等 J]2010， 38(35) [5] 羅建，程越巍等 J]2009， 32（ 12） [6] 王飛 術(shù)的無線溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) [J]2008，（ 2） [7] 韓斌杰 理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 =機(jī)械工業(yè)出版社 ,2009 [8] （美） 計(jì)與應(yīng)用 [M]械工業(yè)出版社， 2008， 1 [9] 冼土明 . J]011， 12 [10] 饒達(dá)琴 合組網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)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(yuǎn)程智能灌溉系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) [J]2013,3 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2016年 1月 03日～ 2 月 23日 2月 24日 ～ 3 月 05日 3月 06日 ～ 3 月 30日 4 月 01日 ～ 4 月 20日 4 月 21日 ～ 5 月 26日 5 月 27日 ～ 5 月 30日 5月 31日 ～ 6 月 04日 6 月 05日 ～ 6 月 07日 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書要求 ,查詢相關(guān)技術(shù)資料，撰寫文獻(xiàn)綜述、準(zhǔn)備開題報(bào)告 外文資料翻譯，完成開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯 按任務(wù)書進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試 硬件制作與測試 系統(tǒng)調(diào)試，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 論文整理、打印、裝訂、交論文，并上傳系統(tǒng) 評閱畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)答辯 所在專業(yè)審查意見： 同意 負(fù)責(zé)人： 2016 年 1 月 4 日 系（院）意見： 同意 系（院）領(lǐng)導(dǎo)： 2016 年 1 月 4 日 開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述 文 獻(xiàn) 綜 述 一、立題依據(jù) 中國水資源的分布極其不均勻 ，水土流失礦山污水導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計(jì)的生存環(huán)境。 水是人類生產(chǎn)和生活中必不可少的資源，可是現(xiàn)在 ，生態(tài)環(huán)境遭到了人類嚴(yán)重的破壞，水資源持續(xù)污染，保護(hù)水資源和水污染治理成為當(dāng)代社會最為關(guān)注的問題。污染負(fù)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(jīng)過治理有所減少，但城市生活污水有增無減，占水質(zhì)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(zhì)資源之一，水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。隨著科技的發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。 對水資源的保護(hù)成為一項(xiàng)重要的工程。水質(zhì)檢測是對水資源保護(hù)的重要指標(biāo)。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。因此本次設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。其中 飲水安全則是影響人體健康和國計(jì)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指標(biāo)；對工業(yè)用水則考慮是否影響產(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(guān)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(hù)成了我國重中之重的一個(gè)問題，水土流失礦山污水導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計(jì)的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 開 題 報(bào) 告 二、課題研究的意義 第一，了解污水水質(zhì)，為污水處理技術(shù)方案提供依據(jù)。因?yàn)槊枋龆x一種污水，主要就是從其常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)角度來說的，常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)包含了污水的基本特征和信息。能被選為常規(guī)指標(biāo)，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(guān)排放規(guī)定等）。污水的水質(zhì)特征決定了它適合采用什么處理方 法，常規(guī)指標(biāo)提供了最基本和重要的依據(jù)。 第二，為水處理工藝運(yùn)行提供參考。以生物法處理廢水為例，各個(gè)工藝單元都對進(jìn)水水質(zhì)有相關(guān)要求，出水水質(zhì)也要達(dá)到設(shè)計(jì)效果，所以就要在各個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)對污水水質(zhì)進(jìn)行檢測，并以此判斷運(yùn)行是否正常，如果異常，也可以從水質(zhì)指標(biāo)做出預(yù)判?？偟膩碚f，常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測是用來反映水質(zhì)基本特征的。為行政的、經(jīng)濟(jì)的、技術(shù)的表征污水提供量化指標(biāo)。 第三，通過對水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究，可以對監(jiān)測和測控有一個(gè)更深入的了解，尤其是在電子測控方便，應(yīng)用到電子測試的一些基本知識，配合對單片機(jī)的研究，可以對自己 在監(jiān)測和測控方面進(jìn)行很大的提升，而且在當(dāng)今時(shí)代，監(jiān)測和測控的技術(shù)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(yīng)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(yīng)用也會得到認(rèn)識上的提升，另外就是單片機(jī)的學(xué)習(xí)，尤為的重要，可以豐富自己的設(shè)計(jì)能力和單片機(jī)程序語言的設(shè)計(jì)能力。 開 題 報(bào) 告 三、 水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測指標(biāo) 水質(zhì)檢測是指對水樣的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試， 可以根據(jù)這些指標(biāo)對水質(zhì)進(jìn)行分類，對水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評價(jià)。 使用電子設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)檢測，主要 是利用各類傳感器，對水中的參數(shù)進(jìn)行檢測。其檢測內(nèi)容可以為溫度、 含氧量、渾濁度。依據(jù)我國地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)，并參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求，將地下水質(zhì)量劃分為五類： Ⅰ類 主要反映地下水化學(xué)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(xué)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(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。 Ⅳ類 以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水 。 Ⅴ類 不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。 表 國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(bào) 告 四、測量參數(shù) I 溫度 溫度是水質(zhì)最重要的參數(shù)之一。溫度對水生生物至關(guān)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。采用傳感器和一起對水質(zhì)的溫度進(jìn)行測量已經(jīng)有很長的歷史，使用的傳感器也有多種形式，應(yīng)該說溫度傳感器是水質(zhì)傳感器中技術(shù)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(shù)水處理體系都要測量 海洋環(huán)境監(jiān)測和水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，水質(zhì)的 是必須經(jīng)常測量的項(xiàng)目。水質(zhì)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(gè) 璃膜電極，一個(gè)參比電極和一個(gè)高輸入阻抗的電位差計(jì)。當(dāng)講特殊玻璃薄膜兩側(cè)置入 不同的兩種溶液中，玻璃電極薄膜兩面產(chǎn)生與兩側(cè) 成正比的電現(xiàn)象，利用這種現(xiàn)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(guān)，也和懸浮物質(zhì)的顆粒種類、粒徑大小、形狀、顏色和可溶性有色化合物有關(guān)。它是水體中懸濁物對光線的散射和吸收作用的結(jié)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(bǔ)償或加熱源與恒溫裝置來維持恒溫。常用的測量是比濁計(jì)濁度單位（ 用光散射測定濁度的比濁度計(jì)運(yùn)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(yīng)保持在 4~6mg/l。溶解氧是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要參數(shù)，它的測定是水污染和廢物處理控制應(yīng)用的一個(gè)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(gè)重要參數(shù)。因此，溶解氧的測定對海洋、江河、湖泊等 水質(zhì)的測定極為重要。 開 題 報(bào) 告 五 、主要參考文獻(xiàn) [1] 高峰等 J]010，（ 5） [2] 孫玉文等 J]2011，（ 3） [3] 黃玉立，童玲等 點(diǎn)通信模塊設(shè)計(jì) [J]. 011,(1) [4] 王東濤等 J] 2010， 38(35) [5] 羅建，程越巍等 絡(luò)的分布式無線溫濕度測量系統(tǒng) [J]2009， 32（ 12） [6] 王飛 術(shù)的無線溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) [J]2008，（ 2） [7] 韓斌杰 理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 =機(jī)械工業(yè)出版社 ,2009 [8] （美） 計(jì)與應(yīng)用 [M]械工業(yè)出版社， 2008， 1 [9] 冼土明 . [J]011， 12 [10] 饒達(dá)琴 合組網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)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(yuǎn)程智能灌溉系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) [J]2013,3 [13] 周志恩 . 我國工業(yè)廢水排放的投入產(chǎn)出重要系數(shù)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(yīng)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(shù) ,2012,14(04). [15] 李悅 ,張進(jìn) ,楊立新等 . 對轄區(qū)內(nèi)主要排污單位工業(yè)廢水排放現(xiàn)狀的跟蹤監(jiān)測與分析 [J]. 科學(xué)傳播 ,2011,(20):28,22. [16] 黃小洋 ,王怡 ,馬國勝等 . 泰州通南地區(qū)農(nóng)村水環(huán)境存在的問題及其對策[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) ,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(zhì) 量 : 學(xué)術(shù)觀察 ,2012.(10):294開 題 報(bào) 告 [18] 劉淑云 ,劉妍妍 ,傅新文等 . 工業(yè)廢水監(jiān)測質(zhì)量控制和質(zhì)量保證工作探討[J]. 科學(xué)與財(cái)富 ,2012,(10):39. 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服務(wù)器。然后使用監(jiān)控中心上位機(jī)，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到廢水排放情況，如果數(shù)據(jù)超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)云服務(wù)器就會觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，并向相關(guān)部門人員發(fā)送報(bào)警。上位機(jī)則會實(shí)時(shí)顯示廢水具體的排放情況，化工企業(yè)人員可以根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)廢水處理的方法。環(huán)境監(jiān)管等相關(guān)部門也可以實(shí)時(shí)得到化工廠區(qū)的廢水排放情況，從而加強(qiáng)對化工企業(yè)的監(jiān)管。環(huán)境保護(hù)組織和個(gè)人也可以通過互聯(lián)網(wǎng)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(shí)現(xiàn)對化工企業(yè)的監(jiān)管。 2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 圖 1 遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 云服務(wù)平臺 .. 無線傳感節(jié)點(diǎn) 1 無線傳感節(jié)點(diǎn) 2 無線傳感節(jié)點(diǎn) N 位機(jī)監(jiān)測中心 開 題 報(bào) 告 該無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用于企業(yè)排放污水的監(jiān)控，將 各個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)放置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)能夠自主形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)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(diǎn)將采集到的環(huán)境信息通過 絡(luò)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(jù)檢測信息及時(shí)進(jìn)行決策和處理。 3、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)框圖 圖 2 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)框圖 開 題 報(bào) 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(bào) 告 工作原理：水溫溫度傳感器采用 字溫度計(jì)， 字溫度計(jì)提供 9至 12 位（可設(shè)置）溫度讀數(shù) ,指示器件的溫度。信息經(jīng)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(shù)據(jù)線本身 提供，而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)此多個(gè) 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(fù)合而成 ， 氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度 ； 501針型 術(shù)參數(shù)： 電位： 24515 <=10kΩ 84h ）開 題 報(bào) 告 工作原理： H 電極溫度計(jì)特性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償電極構(gòu)成的。 水中 發(fā)生變化時(shí)，電極輸出電位就會有變化 ，通過測量相應(yīng)電位就可以測出 術(shù)參數(shù)： ≤ 5S 0℃（標(biāo)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(xué)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(jìn)行 算得到對應(yīng)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，也可以用于電子設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子競賽實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用場合 ； 30 <500 擬輸出 /低電平信號 高電平： 5V 低電平： 0V 開 題 報(bào) 告 (2) 數(shù)據(jù)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(dá)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(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對 編程是利用 基于 基于 實(shí)現(xiàn)的。基于 項(xiàng)目，可以只包含 可 以包含 其他一些在 運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信 (比如 實(shí)現(xiàn)。 (3) 本設(shè)計(jì)的無線遠(yuǎn)程傳輸擬采用 術(shù)。 通用分組無線服務(wù)技術(shù)（ 簡稱，它是 延續(xù)。 以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包?來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并 非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。 6甚至 114 開 題 報(bào) 告 相對于 訪問速度而言， 有 連接建立時(shí)間方面， 0 對于費(fèi)用而言， 本設(shè)計(jì)中的 模塊采用 球通用） 用于全球各地區(qū)，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時(shí) 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(guān)的應(yīng)用，同時(shí)具有獨(dú)立的方便嵌入到其他各類 開 題 報(bào) 告 本設(shè)計(jì)擬采用云服務(wù)平臺。云服務(wù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。云服務(wù)指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是 聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著 計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。 云服務(wù)開發(fā)的優(yōu)勢之一就是規(guī)模經(jīng)濟(jì)。利用云計(jì)算供應(yīng)商提供的基礎(chǔ)設(shè)施，同在單一的企業(yè)內(nèi)開發(fā)相比，開發(fā)者能夠提供更好，更便宜和更可靠的應(yīng)用。如果需要，應(yīng)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(gè)云應(yīng)用比傳統(tǒng)的桌面軟件更容易。只需要升級集中的應(yīng)用程序，應(yīng)用特征就能快速順利地得到更新，而不必手工升級組織內(nèi)每臺臺式機(jī)上的單獨(dú)應(yīng)用。有了云服務(wù)，一個(gè)改變就能影響運(yùn)行應(yīng)用的每一個(gè)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(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵問題，電源處理得好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作和使用。要解決這個(gè)問題，硬件上就應(yīng)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(hù)作用， 7805為 5上一些外圍電路為 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊 供電。 圖 9 電源模塊框圖 開 題 報(bào) 告 三 、時(shí)間進(jìn)度 2016 年 1 月 03 日～ 2 月 23 日 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書要求 ,查詢相關(guān)技術(shù)資料， 撰寫文獻(xiàn)綜述、 準(zhǔn)備 開題報(bào)告 2 月 24 日～ 3 月 05 日 外文資料翻譯，完成開題報(bào)告， 準(zhǔn)備開題答辯 3 月 06 日～ 3 月 30 日 按 任務(wù)書進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與仿真調(diào)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(diào)試 ，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)論文 6 月 05 日～ 6 月 07 日 論文答辯 ）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 ： 1． 對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 該同學(xué)圍繞化工企業(yè)廢水遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)，查閱了大量的技術(shù)資料，了解國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)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(shè)計(jì)課題的研究具有重要的促進(jìn)作用。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 課題基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行化工企業(yè)廢水遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器及其電路設(shè)計(jì)、無線通信電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)系 統(tǒng)調(diào)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(xué)能力和研究能力。通過努力，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。 指導(dǎo)教師： 2016 年 3 月 3 日 所在專業(yè)審查意見： 同意開題 負(fù)責(zé)人： 2016 年 3 月 4 日