水质监测系统的研究与设计ppt.ppt

1、水质检测系统的研究和设计，受访者：张俊河，毕业设计：水质检测系统的研究和设计，课题介绍，我国不仅存在水资源不足和空间、时间分布的不平衡，水质性缺水危机也更加常见。水质监测是水污染防治工作和水环境保护工作的重要组成部分。但是目前我国水环境监测的实际工作中大量采用的监测方法已经不能满足环境事业不断发展的社会需求迫切需要将现代技术融入水环境质量监测中(威廉莎士比亚、温斯顿、环境名言) (本设计对水质检测系统进行了初步研究，论述了项目研究背景，国内外水质检测系统发展现状)。最后，使用51单片机作为主要控制装置，设计了水质PH值监视器，并使用仿真软件protues进行了仿真。毕业设计：水质监测系统的研究

2、与设计，课题背景、水质监测方法、水质在线监测技术、基于单片机的水质监测系统的设计、毕业设计：水质监测系统的研究与设计，课题背景1国内水质监测技术的现状多年来，我国的环境监测工作主要以人工现场取样、实验室仪器分析为主。我国环境水质监测机构以前主要依靠进口，2000年开始在全国大规模普及成熟的国产化设备。目前国家环境保护总局设置的水质监测部分基本分布在水量比较丰富、管制比较严格的大江或主要水系的干流上，对支流的监测几乎属于空白领域。在小城镇和广大农村，实际污水排放量、支流、内河污染程度很可能进一步严重。水质监测现状暴露出我国水污染的严重程度和水质监测的落后。因此，为了控制水污染，首先要做好水质监测

3、。近年来，水质自动监测技术在许多国家广泛应用于地表水监测，我国的水质自动监测站建设也取得了很大进展。但是，国内尚未生产出可普遍适用于基层水环境在线监测和数据远程传输、处理的水质监测完备的平台。此外，近年发展起来的各种数据传输网络大部分是上下环境监测部门之间的数据传输，基于基层水质的实时采集监测和水质分析系统环节薄弱。毕业设计：水质监测系统的研究和设计2国外水质监测技术现状国外早期河流水质监测方法是在指定河流断面时采集水样本并将其带到实验室分析这种手动提取方法不能及时准确地掌握不断变化的水质数据。为了早期发现水质异常变化，提高了河流水质污染防治预报，及时追踪污染源，研究了水稀释及水环境的自我净化

4、规律，国外在改善实验室监测的同时，发展了水质移动监测系统和水质自动监测系统。水质移动监测系统是以移动监测车为基本监视设备，利用便携式水质研究室和现场水质参数分析器收集水质变化，利用GPS全球卫星定位系统和GPRS/GSM无线数据通信设备进行信息通信的水质检测、分析系统。解决了边远地区及水域水质监测的困难。水质自动检测系统经常用于监测水质污染及某些特定指标。在切片区域或水系中放置具有连续自动监测设备的多个监测站，收集探测物变更信息，然后发送到统一控制中心，持续自动监测该区域或水系的水质。毕业设计：水质监测系统研究与设计、水质监测方法、1水质标准及水质监测技术水在自然界循环过程中不断溶解杂质。易溶

5、于水的盐类、岩石风化形成的沙子、动物残骸、微生物等分解为有机体腐败的腐殖质等地球上的各种化学过程和生物过程产物、人类生产生活过程中排出的废物。特别是人类排放的生产废水和生活水是水污染的主要原因。因此水质标准必须不断细化和严格。水质检测技术发展的动力之一来自水质标准的不断提高。水质标准的提高主要是对仪器方法的准确度、准确度、准确度，尤其是检测极限的要求越来越高。水质指标浓度越来越低，仪器需要更高的灵敏度。而且，对仪器方法检测速度的要求也越来越高。新的水质标准要求水质合格的保证率要求不断提高，要求监控系统的速度和频率增加，确保水质合格率满足要求。由于这些要求，监视技术主要可以从两个方面加快监视速度

6、。一是加快现有仪器监控方法的分析监控速度，缩短监控时间。另一个是将仪器小型化和在线化，提高监控点和数据更新频率。毕业设计：水质监测系统研究与设计，2水质监测项目水质主要监测项目可分为两大类。一个是反映水质状况的综合指标，包括温度、色度、浊度、pH值、电导率、现货、溶解氧、化学需氧量、生物需氧量等。另一种是对苯酚、铅、汞、有机农药等有毒物质的监测。为了客观评价河流和海洋水质的状况，除了上述监测项目外，还需要进行流速和流量测量。根据相关水的环境质量标准选择监测项目，可以确定水质监测系统的主要指标。3水质监测分析方法选择合适的水质监测分析方法是获得正确结果的关键因素之一选择分析方法时要遵循的原则是灵

7、敏度可以满足定量要求。这种方法成熟准确。操作简单，易于普及。抗干扰能力好。我国各种水体中徐璐对其他污染物的分析方法主要有以下三个阶段，徐璐完善，构成完善的监测分析方法体系(国家标准分析方法、综合分析方法、等效方法)。毕业设计：水质监测系统研究与设计，4水质监测方案开发水质监测方案确定阶段：进行抽样前调查研究，明确监测目的，设置数据收集监测项目识别监测点(设置监测部分和抽样点)；确定采样时间和频率。选择采样和监视技术提交数据处理监视报告请求。制定质量保证程序、措施和程序执行计划。毕业设计：水质监测系统的研究与设计，5水环境监测过程的质量管理，可以基于环境管理、污染源管理、环境规划等，综合反映一定

8、时期或空间内水环境的发展趋势和周期变化规律，是水环境监测过程的质量管理宗旨。水环境监测的质量控制和质量保证是水环境监测工作的重要组成部分。(1)水环境监测质量管理工作的前期控制。水环境监测的主动控制是主动控制的，通过预防控制，可以防止监测过程中的错误，并最大限度地减少监测过程中的纠正活动。(2)在水环境监测质量管理工作中，控制是指对实验室监测和现场监测过程的控制。必须遵守既定的操作程序，保证样品的质量。(3)水环境监测质量控制的后期控制。完善质量管理体系。毕业设计：也称为水质监测系统研究与设计、水质在线监测技术、水质在线监测系统、水质自动监测系统或水质实时监测系统。是指将收集多个水质指标的自动

9、分析仪器和传感器与高级控制芯片、网络通信和软件技术相结合，将从采样、分析到记录、传输、数据处理的整个过程组合成高度自动化的过程。水质在线监测系统是环境监测原理、现代传感器技术、自动控制技术、网络通信、软件工程、大型数据库系统和环境评价管理交叉发展的产物。图1水质在线监测系统基本框图，毕业设计3360水质监测系统的研究和设计，1水质自动分析技术和仪器开发现状，(1)传感器技术化学传感器，化学传感器使用化学反应生成的电信号或其他信息(如光效、热效应、效果、质量变化等)进行测量。分析物通过选择性薄膜发生特定的化学反应，生成的信息由相应的化学或物理转换器转换成可量化或处理的电信号，放大两次后到达显示屏

10、。这种传感器是水质自动监测最广泛使用的传感器。光纤传感器。生物传感器是指用固体化生物催化剂等识别元素和化学物质之间发生的生物化学反应进行测量。依靠电化学装置选择性地测量产生或消耗的化学物质，并将测量结果交换为电信号。图2化学传感器的技术图，毕业设计3360水质监测系统的研究和设计，(2)水质自动分析仪的发电水质自动分析仪显示了分析器智能化方向的发展。发展趋势主要表现在基于微电子技术和计算机技术的应用实现分析仪器的自动化。通过计算机控制器和数字模型提高数据收集、计算、统计、分析、处理、分析仪器数据处理能力数字图像处理系统实现了分析仪器数字图像处理功能的发展。分析仪器的耦合技术发展到测试速度超快化

11、、分析样品超微量化、分析仪器超小型化的方向。图3多参数水质自动分析仪、毕业设计：水质监测系统的研究和设计、2通信传输和接口技术、水质在线监测系统主要包括(1)与每个水质分析器和现场控制系统主芯片(或现场PC)的数据和命令传输相关的三个级别的通信传输技术。(2)现场和监控中心之间的数据和说明的双向传输(3)监控中心数据库和用户的网络连接，第一级和第二级是最重要的。水质分析器和现场控制系统主芯片(或现场PC)目前主要依赖RS485异步通信接口和模式/数(A/D)转换器。现场控制系统和监控中心之间的通信有MODEM无线通信、调制解调器拨号连接、有线网络连接、卫星通信等多种方式，毕业设计：水质监测系统

12、的研究和设计，300端到端数据处理软件技术，后端数据处理在整个水质在线监测系统中起着“信息中心”的作用，是整个系统的信息出口，主要发挥数据记录、表示和存储功能通常，这些软件是在WINDOWS平台上开发的，模块化设计理念具有良好的模块性、可移植性和可维护性。图4 ADCON监测网络设备配置，在线水质监测站右侧4是成品的在线水质监测站(产品型号：Adcon_WQ)。系统由遥测、传感器、软件平台等客户端组成。服务器端：网关、服务器。毕业设计：水质监测系统研究与设计，单片机的水质监测系统设计，设计思路：以单片机为主要控制单元的水质监测系统设计，主要包括硬件电路设计和系统程序设计。硬件电路主要包括传感器

13、选择、单片机选择和应用、A/D转换选择、电源设计、显示部分设计等。软件设计主要包括主程序设计和子程序设计，监控结果通过显示模块显示。1监测项目水质的主要监测项目可分为两大类。一个是反映水质状况的综合指标，例如温度、pH值、电导率、溶解氧等。另一种是对铅、汞、有机农药等有毒物质的监视。此次设计中选择的监测项目是反映水质状况的综合指标水质的pH值。水中的PH值主要由水中氢离子数的多少决定。PH值反映了溶液中各可溶性化合物达到的酸碱平衡状态，主要是碳酸氢盐、碳酸盐和二氧化碳的平衡。氢离子浓度指数一般在014之间。水中的PH值可以表示水中的酸性，湖水的PH值在一定程度上反映了水质的好坏。因此，水中的P

14、H对生活在水中的动植物有重要影响。人体健康和pH之间的直接关系不清楚。一般PH值在6.59.5范围内时对健康没有多大影响。生活饮用水pH值的国家标准在6.58.5之间。毕业设计：水质监测系统研究与设计，2系统箱，下图为系统箱图。该系统是基于51单片机技术的水质监测系统。传感器收集有关目标对象的信息，并将信息发送到A/D的模拟通道。单片机通过程序将通过A/D模块转换的信息读取到自己的内部寄存器中。单片机通过自己的内部ROM读取。图5系统方框图，毕业设计：水质监测系统研究与设计，3硬件设计与选择，(1)单片机选择微控制器或嵌入式微控制器。内部结构包括三个主要部分：中央处理器(CPU)、存储和输入/

15、输出(I/O)。单芯片内有两个内存，即程序内存和数据内存(也称为寄存器)。寄存器的某些寄存器具有称为特殊功能寄存器(例如，P0端口寄存器)的特殊功能，并且通过在特殊功能寄存器中写入0或1二进制数来实现单片机的主要功能。这次课题设计就是选择AT89C51单片机。单片振动电路修正振荡器频率为12MHz时，振动周期=1/(12MHz)，机器周期=12振动周期=1s。图6 AT89C51单片机针图，毕业设计：水质监测系统研究与设计，(2)传感器选择传感器是直接测量链接。这次选择的传感器是化学传感器，是利用化学反应生成的电信号或光效应、热效应、场效应、质量变化等其他信息进行测量的传感器。本文采用测量线性

16、范围为19.5pH的玻璃电极。(3)模拟/数字转换器的可选信号输入可以是转换器或传感器的输出。转换器的输出信号可以提供给微处理器。此设计使用广泛的8位连续渐进模拟/数字转换器ADC0804。毕业设计：水质监测系统的研究与设计，将单片机连接到ADC0804时，单片机必须与ADC0804通信，因此需要单片机的两个端口，一个是数据总线，另一个是控制端口。如下页图9所示，端口0通过数据总线连接到ADC。P2.0连接到ADC的/RD、/WR插针，以便于控制。P2.1连接至/INTR接脚，以确认转换已完成。这次设计采用了不间断的方式。图7 ADC0804，毕业设计：水质监测系统的研究与设计，(4)显示模块

17、设计本次设计的显示部分使用两个数码管的总阳极连接，动态显示驱动。r是电流限制电阻。端口1连接数字管道以显示模拟电压转换后的数值，如下图9所示。Q1和Q2是两个公用阳极数字显示管的控制三极管，三极管的基座分别连接到单芯片P2端口上的P2.6和P2.7针脚。也就是说，当P.6输出为0时，三极管Q1打开，连接的总阳极数码管显示开始工作。当P2.6输出为1时，3级管Q1关闭，连接的数字管显示器停止工作。三极管Q2的工作与Q1三级管相同。毕业设计：水质监测系统的研究与设计、连接到protues环境的系统总盒、图8系统总盒、毕业设计：水质监测系统的研究与设计、4系统软件设计、图9系统程序流程图程序、毕业设计3360水质监测系统的研究与设计、结论设计了可读取水质PH值的