地表水水质智能监测系统

《地表水水质智能监测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、地表水水质智能监测系统摘要：针对传统水质检测系统存在实时性差、灵敏度低、成本高等缺点，设计实现了一种基于STM32单片机及多种水质传感器的智能水质监测系统。该系统能实时监测地表水温度、酸碱度、溶解氧、浊度、电导率等水质参数，能实时显示并存储水质数据，最后通过GPRS通讯模块将数据传输至远程监测中心。通过实时监测浙江省临安莒溪河、临安东湖村水库及浙江农林大学东湖3个地点的水质，表明水质优劣程度，浙江农林大学东湖优于东湖村水库和临安苕溪河，该水质智能监测系统可靠、稳定。关键词：地表水；STM32单片机；水质传感器；智能监测分类号：

2、S273.2文献标识码：A文章编号：0439-8114(2016)16-4283-04D0I：10.14088/j.cnki.issn0439_8114.2016.16.054中国是人均淡水资源贫国，水资源可用量、人均和单位面积的水资源数量极为有限［1］。随着社会经济的快速发展，工厂废弃物直接排放到河流中，导致水质污染日益严重，因此保护水环境迫在眉睫，浙江省政府为确保水质安全推出“五水共治”的政策［2］，该政策主要为了治理自来水、江水、河水等的污染问题。而水质监测就是对水环境中的污染物及污染因素进行监测，其目的是评价污染物产生

3、的原因及污染途径为防治污染提供技术支持［3］。因此监测水质的必要性不言而喻，依靠水质监测手段可以确定水环境控制目标及改善水环境质量状况的效果［4］。目前，水质监测方法主要有两种方式：人工采集［5］和水质自动监测站。人工方式劳动强度大，检测周期长，不能实现在线实时自动监测，难以全面准确反映水质参数的动态变化。水质自动监测站建设周期长投资成本高，覆盖水域有限，实时监测范围小，不能同时对多点进行实时监测［6］。若出现极端突发情况，水质受到严重污染，如工业废水倾倒，甚至受到二次污染，则传统的水质监测方法难以实现实时在线反映水质动态情况

4、。因此，本研究设计了表水水质智能监测系统，该测系统可以实现自动在线实时监测。1总体方案设计根据国家水质监测标准［7］，包括温度、pH、溶解氧（D0）、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、总磷（以P计）等项目。主要对地表水物理特性进行监测，确定将温度、酸碱度、溶解氧、浊度和电导率5个参数作为监测对象，实现5个参数实时在线监测，在LCD显示屏上实时显示采集的水质参数数据，同时本地存储数据，并通过GPRS通讯模块上传到远程监控中心。根据上述功能要求，系统主要由单片机主控模块、传感器模块、数据存储模块

5、、液晶显示模块和通讯模块组成，系统框架如图1所示。2系统硬件设计本设计水质监测系统主要由主控模块、传感器检测模块、存储模块和显示模块以及其他模块组成。水质检测系统通过传感器模块采集水质参数，由主控模块处理采集到的水质参数，将数据存储于存储模块中，并且把结果实时显示在LCD显示屏上，实现实时在线监测水质参数。2.1最小系统最小系统包括单片机及电源、时钟、复位等部分组成［8］，其中单片机为整个系统控制中心。该系统采用STM32系列闪存微控制器作为主控模块，该模块采用ARM公司最新的Cortex-M3内核架构，具有高性能、低功耗、性

6、价比高的特性［9］，最小系统电路如图2所示。2.2数据采样模块数据采样模块是水质监测系统的一个重要部分［10］，按照系统设计要求，该系统需实时采集pH、温度、溶解氧、浊度、电导率5个参数。系统采用的水质传感器型号分别为ZA-TU-A101型浊度传感器、ZA-CDT-A101-485型电导率传感器、ZA-D0-A101-485溶解氧传感器的型号是、ZA-PH-A101-485型酸碱度传感器。除浊度传感器采用12位的A/D转换器与单片机进行通讯外，其余传感器均采用MODBUS协议，通过RS485接口与单片机进行通讯。传感器接口电路

7、见图3〜图7。2.3存储模块存储模块是采集器的关键模块，要求存储可靠，写入速度快、容量大，实现本地备份防止数据无故丢失［11］。系统采用SD卡(Securedigitalmemorycard)作为存储模块［12］。每小时发送N组数据，每组数据有5个参数，每个参数大小为8bit,则一天发送的数据为NX24X5X8bit。当N=3时，采用128Mb的SD卡，那么SD卡约能存储一年的数据，体现了系统的可调行。SD卡与单片机通讯模式可分为SD卡模式与SPI模式［13］，系统采用SD卡模式，该模式需要4条数据总线实现高速数据传输，各个引

8、脚功能如表1所示，存储模块的硬件电路如图8所示。2.4液晶显示模块LCD液晶显示模块主要是为了实时显示水质参数数据、采集时间、采集点，系统采用ILI9341型号液晶屏［14］。为了提高显示图片速度和图像质量，该系统采用16bit并行接口与单片机通讯，接口电路如图9所示。3系统