给水管道中浮游式水质监测装置的开发研究

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1、学校代号：10532学号：S11011104密级：公开湖南大学硕士学位论文给水管道中浮游式水质监测装置的开发研究ResearchanddevelopmentofawatermonitoringdeviceroaminginsideWatersupplypipelines⋯IIbyⅫK&GJueB．E．(HunanUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirememsforthedegreeofMasterofEngineeringMunicipa

2、lEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSHIZhouJune，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：多日期：力辟多月钿学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

3、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密ciI。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：少砚$导师签名：日期：列铲年舌月／乒日日期：砩年莎月节日给水管道中浮游式水质监测装置的开发研究摘要本文开发研究了-keo适用于城市给水管道内水质监测的装置。装置的主体为集成了水

4、质监测探头、数据采集单元、数据处理和控制单元、无线射频通信模块和GSM／GPRS通信模块的水质监测球。水质监测球小巧灵活，可以在给水管道内部随着水流浮游行走或者通过缆线固定。水质监测球在管道内部完成水质在线监测，并存储水质信息或者通过无线通信实时把水质信息传输到管网外部。本文制作的水质监测装置有GSM和nRF905模块的无线射频通信两种无线通信方式。在装置的制作过程中发现，数据采集单元在采集水质监测探头电信号时，电信号会有不规则的杂波，影响水质监测的准确度。但是通过对电信号进行算术平均滤波，可以获得非常稳定可靠的水质信息，在实

5、验室证明，本文设计制作的水质监测球的测量具有可靠性。水质监测球的GSM通信由GSM／GPRS模块完成，实现了外界手机通过短信息实时查询水质，和水质情况出现异常时短信报警的功能。而且通信实验表明，GSM通信可以穿过PE管、球墨铸铁管、钢管等常见市政给水管材和一定的覆土厚度，实现远距离监控。水质监测球的无线射频通信由nPF905模块完成，可工作在433MHz、868MHz、9l5MHz三个载波频段。通过对无线射频通信的实验发现：金属管材、覆土厚度这两个环境因素会显著影响无线射频通信，但不同的载波频率受到的屏蔽程度不同，不同频率的载

6、波的穿透能力为915MHz>868MHz>433MHz。915MHz的载波可以穿过金属管和一定厚度的土壤实现通信。非金属管材、水体、温度等环境因素对无线射频通信的影响相对不明显。本文还设计制作了移动式手持触屏终端和上位机软件，水质监测球通过无线传输模块与手持终端和上位机进行通信。手持终端便于现场查询水质和控制水质监测球的工作模式。上位机可以显示、存储和分析水质数据。本文借鉴了无线传感器网络(WSN)中汇聚节点对传感器节点监测数据的中转功能，设计制作了中继器来中转水质监测球的数据，拓展了水质监测球的通信距离。综上所述，本文研发的

7、给水管道中浮游式水质监测装置具有一定的可行性，通过进一步完善和发展可以成为--；foO新型的水质监测手段，对传统的水质监测方式提供很好的补充。关键词：给水管道；水质监测；浮游式装置；GSM通信；无线射频通信硕士学位论文AbstractThispaperdealswiththeresearchanddevelopmentofawaterqualitymonitoringdeviceapplicabletowatersupplypipelines．Theprincipalpartofthedeviceisawaterquality

8、monitoringballthatintegrateswaterqualityprobes，dataacquisitionunit，dataprocessingandcontrolunit，wirelesstransmissionmoduleandGSM／GPRScommu