基于嵌入式系统的库区环境水质在线监测管理系统设计

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1、基于嵌入式系统的库区环境水质在线监测管理系统设计重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：代子文指导教师：廖海洋教授专业：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一四年五月DesignofInformationManagementSystemforOn-lineWaterQualityMonitoringinReservoirsbasedonEmbeddedSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheR

2、equirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByZiwenDaiSupervisedbyProf.HaiyangLiaoSpecialty：InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOpto-electronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士论文中文摘要摘要在我国，大中型水库作为生活和工农业用水的水源地之一，其水质优劣直接关系到人民群众

3、的用水安全和社会的可持续发展，而生活废水和工业污水的任意排放正使库区水环境面临富营养化、重金属超标等严重威胁。由于库区水流缓慢，污染物在水体中的稀释扩散能力减弱，水体的自净能力降低，水污染治理将非常困难。因此亟需对库区水质进行实时、连续监测，做到水污染的早发现、早处理，尽量避免水污染事故的发生。而现有的水质自动监测系统又存在各种局限性，难以满足库区水质自动监测的要求。针对众多库区的环境水质自动监测需求，本课题提出一种由微型多参数水质检测仪、无线传感网络和嵌入式监控平台组成的库区水质在线监测系统方案。为了管

4、理和分析该监测系统收集到的海量水质数据，并考虑库区水质在线监测的其他特殊需求，设计实现了一种基于嵌入式Android操作系统的水质监测信息管理系统。该系统采用了一种新型的水质评价与预警模型，并借助AchartEngine以图形化的形式输出评价结果与预警信息。实验表明：此系统能够正确接收水质监测数据并解析，也能够及时监测到水质异常信号并告警，人机交互界面友好，基本满足了库区水质在线自动监测的各种重要功能需求。本文主要完成的工作包括以下几个方面：①分析了水质在线自动监测领域国内外发展与研究现状，并论证了建立库

5、区水质在线自动监测系统的意义与可行性；②采用之前研制的微型多参数水质在线检测仪作为水质采样单元，提出了基于6LoWPAN协议的库区水质监测无线传感网络方案，制定了库区水质在线监测系统的总体方案；③介绍了嵌入式水质监控平台的主要接口电路，并对选用的Android操作系统进行了定制，同时为串口，LCD显示屏和触摸屏等外设移植了驱动程序；④建立了库区水质监测信息管理系统的概念模型、面向对象模型及系统层次结构模型，并设计了一种水质监测数据传输协议；⑤建立了用于评价库区单个监测节点水质、实时综合水质和历史综合水质的

6、水质评价模型，并设计了由状态预警和趋势预警相结合的水质预警模型；⑥实现了库区水质监测信息管理系统的各个重要模块，并对此系统进行了测试与优化。关键词：Android系统，6LoWPAN协议，水质预警模型，嵌入式监控平台，信息管理系统I重庆大学硕士论文英文摘要ABSTRACTInChina,largeandmediumreservoirsaredesignedtobeoneofthewatersourcesoflivingandindustrialandagriculturalsectors,thequali

7、tyofwhichhaveadirecteffectonthesafetyofthepeopleandthesustainabledevelopmentofthesociety.Howerer,theuncontrolleddischargeofhouseholdsewageandindustrialwastewateraremakingseriousthreatstothewaterofmanyreservoirs,suchastheeutrophicationandexcessiveheavymeta

8、ls,etc.Duetoslowflowinreservoirsandtheweakenedabilityofthedilutionanddiffusioninthewater,theself-purificationcapacityofthewaterisreduced.Asaresult,thewaterpollutionisverydifficulttodealwith.Therefore,itisveryurgentf