污水流量远程监控系统的研究

论文摘要

随着我国工业的发展和人民生活水平的提高,污染物排放量逐年上升,环境污染日趋严重。国家环保局为了有效地加强企业污水排放监管,大力推广重点污染源在线监控。但是,目前我国现有的污水监控系统自动化程度和信息化程度还偏低,测量条件比较苛刻,且数据传输方式单一,不利于在污染源企业的普遍推广。鉴于此,本文研究了基于多种网络接入技术的污水流量远程监控系统,为环保部门治污力度和强度提供决策依据,还可约束企业排污行为,降低污染总量。本文分析了污水流量远程监控的国内外现状,并将成熟的远程监控技术成功移植到环境监测中,满足了简单、实用的要求,是远程监控技术在流量监测中的一个创新应用。对下位机系统进行了硬件和软件设计,其中流量槽采用适宜于工业污水排放监测的巴歇尔槽;流量传感器则采用与巴歇尔槽配套使用的超声波液位传感器,具有非接触式测量的诸多优点;流量积算仪采用成熟的AT89C52单片机组成主控系统,围绕主控系统扩展相应的外围电路。下位机系统克服了以往流量监测对水质、水量要求苛刻的严重不足,在污水流量监测中是一大进步。分析了目前数据传输的几种方式,针对不同的污染源企业具有不同条件的实际情况,本文创造性地提出了一种基于多种网络接入技术的数据传输方案并进行了网络设计,克服了数据传输方式单一,难以满足不同情况的监控现场要求的缺点。DTMF-PSTN（Dual Tone Multi Frequency- Public Switched Telephone Network）通信接口简单、成本低廉,适宜于封闭且屏蔽又不能提供Internet的企业排污口;VPN-Internet（Virtual Private Network）通信传输容量大、数据传输安全,适宜于有Internet的污染源企业;GPRS通信不受地理条件限制,适宜于野外污染源企业。三种通信方式具有互补性,应用灵活,可满足绝大多数污染源企业的应用要求。上位机系统利用C++ Builder开发了数据采集软件,WEB数据发布系统采用B/S（Browser/Server）结构,大大简化了客户端对监测数据的浏览,且按管理员、环保局用户和企业用户进行访问分级,充分保障了各级别用户的使用权限。通过串口实验和GPRS收发数据实验的研究,表明监控终端和监控中心之间能进行数据通信。在重庆市多个污染源企业的成功应用表明,系统运行稳定可靠、方便实用,得到了用户的一致好评,本系统的开发具有一定的实用意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 环境监测国内外现状
• 1.2.2 流量监测国内外现状
• 1.2.3 远程监控技术国内外现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 系统方案概述
• 2.2 系统组成
• 2.3 系统功能
• 2.4 系统特点及社会价值
• 2.5 系统应用领域
• 2.6 本章小结
• 3 基于单片机的下位机系统设计
• 3.1 下位机系统构成
• 3.2 明渠流量计──巴歇尔槽
• 3.2.1 巴歇尔槽的选用
• 3.2.2 巴歇尔槽的构造及原理
• 3.3 超声波液位传感器
• 3.4 基于MCU 的智能流量积算仪
• 3.4.1 流量积算仪的硬件组成及工作原理
• 3.4.2 微控制器的选择
• 3.4.3 信号前端处理电路
• 3.4.4 A/D 转换电路
• 3.4.5 键盘/显示电路
• 3.4.6 掉电保护电路
• 3.4.7 时钟/日历电路
• 3.4.8 其它电路
• 3.5 流量测量中的数学模型
• 3.6 下位机软件设计
• 3.7 本章小结
• 4 基于多种网络接入技术的远程数据传输系统
• 4.1 远程数据传输系统概述
• 4.1.1 数据通信简介
• 4.1.2 数据通信方式的选择
• 4.1.3 基于多种网络接入技术的数据传输系统的提出
• 4.2 基于DTMF 技术和公共电话网的数据通信
• 4.2.1 基于DTMF 和公共电话网的数据传输系统概述
• 4.2.2 DTMF 技术及其电路简介
• 4.2.3 DTMF 编解码器的选择
• 4.2.4 基于DTMF 和公共电话网的数据通信电路模块
• 4.2.5 DTMF 双音多频信号收发电路
• 4.2.6 信号音判断电路
• 4.2.7 电话线接口电路
• 4.2.8 振铃检测、模拟摘挂机电路
• 4.2.9 电平转换电路
• 4.2.10 基于DTMF 通信的软件设计
• 4.2.11 串口通信实验研究
• 4.3 基于VPN 的Internet 数据通信
• 4.3.1 VPN 简介
• 4.3.2 VPN-Internet 组网方案
• 4.3.3 硬件模块的选择
• 4.4 基于GPRS 的无线数据传输
• 4.4.1 GPRS 通信网络
• 4.4.2 GPRS 远程数据采集的实现原理
• 4.4.3 GPRS 数据传输系统组网方案
• 4.4.4 GPRS 通信模块
• 4.4.5 系统硬件连接及GPRS 收发数据实验
• 4.5 几种数据通信方式适用企业条件及实例说明
• 4.6 本章小结
• 5 监控中心上位机系统设计
• 5.1 数据采集软件系统设计
• 5.1.1 软件开发环境
• 5.1.2 采集软件的结构及编程思路
• 5.2 系统WEB 数据发布功能实现
• 5.2.1 数据发布方案的选择
• 5.2.2 数据发布系统软件设计
• 5.2.3 数据发布系统主要功能设计
• 5.2.4 数据发布系统功能实现实例说明
• 5.3 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 本设计的创新之处
• 6.3 后续研究工作的展望
• 6.4 本章小结
• 致谢
• 参考文献
• 附录