多参数水质检测仪测控系统优化设计与实验

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1、多参数水质检测仪测控系统优化设计与实验重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：于志强指导教师：温志渝教授专业：仪器科学与技术学科门类：工学重庆大学光电工程学院二O一五年五月MeasurementandControlSystemOptimalDesignandExperimentofMulti-parameterWaterQualityMonitorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByYuZhiqiangSup

2、ervisedbyProf.WenZhiyuSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOpto-electronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要水质检测是水资源保护与治理的必要手段，多参数水质检测是近年来水质检测装备发展的重要方向之一。多参数水质检测仪的测控系统设计是实现仪器智能化、自动化、网络化的核心技术，是保障仪器稳定运行和自动化测量的关键，具有重要的实用化意义。论文针对重庆大学微系统中心前期研制的多参数水质检测仪

3、测控系统存在的不足，在分析该多参数水质检测仪的结构和工作原理基础上，结合当前水质检测仪器发展趋势，提出了以树莓派为控制核心的多参数水质检测仪测控系统升级方案，完成了测控系统样品反应检测模块、光学模块、顺序进样模块、设备自监测模块、电源管理模块、树莓派嵌入式控制平台等的软硬件设计；完成了测控主板的系统设计、制板、调试；搭建了仪器测试平台，完成了测控系统各个功能模块的调试，进行了仪器流路系统清洗、六价铬浓度测试等相关实验，实验结果表明，以树莓派为控制核心的多参数水质检测仪测控系统具有较强的可拓展性、稳定性和可靠性，完全满足仪器实用化需求。论文主要研究内容：①研究分析了水质检测仪器国内外研究现

4、状，分析了实验室前期研制的多参数水质检测仪测控系统存在的不足，结合水质检测仪器发展趋势，确定了测控系统总体优化升级方案；②在了解多参数水质检测仪的结构和工作原理基础上，详细地分析了原仪器测控系统各功能模块存在的问题，优化了样品反应检测模块、光学模块、顺序进样模块的不合理设计，提出了嵌入式控制平台和设备自监测模块的具体优化方案；③完成了测控系统各功能模块设计，实现了样品反应检测模块气泡搅拌、清洗、恒温、排废等功能，增加了气泡搅拌力度切换功能，实现了进样模块控制，完成了设备自监测模块硬件设计，实现了泄漏实时监测、断电保护、温度实时监测等功能；④完成了基于树莓派的嵌入式控制平台搭建（包括开发环

5、境建立、wiringPi集成库开发、触摸屏扩展、远程控制等），通过树莓派板载GPIO、USB、I2C等接口实现了对测控系统硬件资源的控制；⑤完成了测控系统主板调试，搭建了仪器测控平台，完成了对测控系统各个模块的联合调试，开展了流路系统清洗实验和六价铬浓度测试实验。关键词：树莓派，多参数水质检测仪，测控系统，嵌入式，微型光谱仪I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWaterqualitydetectionisthebasisofwaterenvironmentalprotectionandmanagement,multi-parameterwaterqualitydetection

6、isoneoftheimportantdevelopmentdirectionsofwaterqualitymonitorequipment.Themeasurementandcontrolsystemdesignofmulti-parameterwaterqualitymonitoristhecoretechnologytomakeanintelligent,automatic,networkedinstrument.Andit’sthekeytomakeinstrumentworkstableandautomatically.Therefore,thisresearchisofimp

7、ortantresearchsignificance.Aimingattheproblemsexistinginthemeasurementandcontrolsystemofthemulti-parameterwaterqualitymonitorwhichispreliminary-developedbymicrosystemresearchcenterofChongqingUniversity,thispaperanalyze