多参数水质在线监测系统软件设计

论文摘要

随着科技的进步,环境监测由人工采样和实验室分析为主向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展。面对我国水资源短缺和水污染的日益严重,加强水环境的监测势在必行。实施水质在线监测,可以实现水质的实时、连续监测和远程监控,及时掌握主要流域的水质状况以及重大水质污染事故、排放达标等情况,为水环境保护及水污染防治提供重要的监测信息。化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）是水质监测中的三个重要指标,传统的COD、TP、TN的监测多采用实验室检测的方法,检测周期长,操作复杂,不能达到实时监测的目标。而国内现有的水质监测仪多以单一参数为主,监测功能不强。因此,为实现水质的多参数、连续、在线、快速检测,减少引进国外价格昂贵的监测仪器,研发一套多参数（COD、TP、TN）水质在线监测系统,对提高我国水质监测的整体水平具有重大意义。本文介绍了多参数水质在线监测系统的总体设计思想、水质检测的原理、系统的软件设计和实现方法,以及软硬件之间的通信过程。首先介绍了监测系统的总体设计,包括COD、TP、TN的检测原理和方法,以及系统的总体设计思路和总体硬件结构;然后重点介绍了水质监测系统的软件设计和软硬件通信过程;最后对监测系统的软件进行了测试、验证,并对测试数据进行了分析和总结。本系统参照国家标准设计水质参数的检测方法,使监测系统能够更好地适应我国的国情,提高产品的应用效率。其中,COD的检测参照国家标准HJ/T 191-2005《紫外（UV）吸收水质自动在线监测仪技术要求》; TP的检测参照国家标准GB/T 11894-89《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测TP》;TN的检测参照国家标准GB/T 11893-89《钼酸铵分光光度法检测TN》。本系统应用了自动控制技术、自动测量技术和计算机技术,具有较高的稳定性、兼容性,具有良好的可扩展性。本系统的适用性很强,适当修改系统的软件后即可进行其它水质参数的测定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 水质在线监测仪器的研究现状及分析
• 1.2.1 我国水环境现状
• 1.2.2 国外水质在线监测系统研究现状
• 1.2.3 国内水质在线监测系统研究现状
• 1.2.4 水质在线监测系统的发展趋势
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 水质在线监测系统的总体介绍
• 2.1 水质检测原理
• 2.1.1 吸光度算法
• 2.1.2 最小二乘法直线拟合算法
• 2.1.3 双波长分光光度法原理
• 2.2 分光光度法检测COD、TP、TN 原理及工作流程
• 2.2.1 分光光度法检测原理及总体工作流程
• 2.2.2 UV 法检测COD 含量原理及流程
• 2.2.3 钼酸铵分光光度法检测TP 含量原理及流程
• 2.2.4 紫外分光光度法检测TN 含量原理及流程
• 2.3 系统的总体设计方案
• 2.3.1 总体设计思想
• 2.3.2 主要设计任务
• 2.4 硬件简介
• 2.4.1 总体硬件结构
• 2.4.2 前端（上位机）工作设备
• 2.4.3 电磁阀
• 2.4.4 反应槽
• 2.4.5 注射计量泵
• 2.4.6 光度计
• 2.5 本章小结
• 第3章 在线监测系统的软件设计
• 3.1 软件系统功能
• 3.2 软件开发环境
• 3.3 系统的校准与检测
• 3.3.1 系统校准过程
• 3.3.2 系统检测过程
• 3.4 软件实现功能
• 3.4.1 检测参数设定
• 3.4.2 系统校准
• 3.4.3 水质检测
• 3.4.4 数据查询
• 3.4.5 硬件通讯参数设置
• 3.5 本章小结
• 第4章 硬件通讯系统设计
• 4.1 串行通信研究
• 4.1.1 串行通信简介
• 4.1.2 RS-232 接口协议
• 4.2 硬件通信程序设计
• 4.2.1 通信主程序设计
• 4.2.2 串口初始化程序
• 4.2.3 子程序设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 软件测试和应用
• 5.1 曲线校准
• 5.1.1 COD 校准结果
• 5.1.2 TP 校准结果
• 5.1.3 TN 校准结果
• 5.2 水质检测
• 5.2.1 采样水质检测
• 5.2.2 COD 检测数据查询
• 5.2.3 TP 检测数据查询
• 5.2.4 TN 检测数据查询
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢