基于嵌入式的污水多参数监测系统研究与设计

论文摘要

环境污染问题是当今社会主要面临的问题之一。在我国,由于人口的快速增长和工业化步伐的不断加快,使环境污染不断严重,环境污染问题已经成为当今社会重要的问题之一。水体污染是环境污染的重要组成部分,国家和各地政府都非常重视污水的合理排放和综合治理。污水排放前需要监测的参数很多,如化学需氧量,生物需氧量,PH,含P等。本监测仪表具有对污水化学需氧量、PH值、温度等参数进行监测,并把监测结果进行相应的存储、显示等功能。污水化学需氧量是污水监测的重要指标之一,因此对污水的化学需氧量实现在线监测是十分必要的。虽然现在市场上污水化学需氧量的监测仪器很多,但是大部分国内监测仪器都存在监测精度不高、测量耗时较长、无法实现在线监测和存在二次污染等问题。国外的仪器虽然在监测精度、监测时间和二次污染上做了很大的改进,但是国外仪器价格昂贵,不适宜在国内普及和推广。本课题采用全新的监测原理——电化学原理来测量污水的化学需氧量,不仅解决了监测时间过长和二次污染等问题,而且仪器制造成本较低,同时还具有智能化、网络化、微型化的优点,是一款比较理想的污水化学需氧量的监测仪表。在污水化学需氧量监测中主要完成其监测原理的选择、监测仪器的硬件设计和监测仪器的软件设计,并在论文的最后提出了仪器进一步改进的方法。在本课题中选用电化学的监测方法测化学需氧量,由三电极系统电解产生羟基自由基,氧化水中的有机物,通过消耗的电量来监测污水的化学需氧量,很好的克服了以上的缺点。在PH值、温度等参数的监测中,我们选用现成的传感器进行监测。其输出信号经过适当的滤波、放大电路把监测信号转化为0到5V的标准信号,再进行模／数转换后送入单片机进行数据处理。在监测仪表硬件设计中,本课题完成了现场控制模块的电路设计和中心控制模块的电路设计,其中现场控制模块由AT89C51控制,中心控制模块由S3C44B0控制。同时还完成了显示模块、报警模块、存储模块等辅助模块的电路设计。在本课题中还设计了网络模块,使监测数据可以实现网上共享,极大的方便了行政监督部门对污水排放情况的监督。在监测仪表软件设计中,本课题完成了对现场控制模块和中心控制模块的软件设计,现场控制模块采用Keilc编程,中心控制模块采用uClinux操作系统,在RedHat2.4上编程,完成了S3C44B0的底层驱动的设计和应用程序的开发。同时本仪器还带有0到5V的标准监测信号的输入接口,极大的方便了仪器的性能扩展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.1.1 论文选题背景
• 1.1.2 国内外污水化学需氧量监测现状分析
• 1.2 常见污水化学需氧量监测方法介绍及选择
• 1.2.1 污水化学需氧量监测方法的分类
• 1.2.2 各种化学需氧量测量方法简介
• 1.2.3 化学需氧量测量方法与PH测量方法的选择
• 第2章 嵌入式开发系统
• 2.1 嵌入式系统的简介
• 2.1.1 嵌入式系统概念
• 2.1.2 嵌入式系统的分类
• 2.1.3 嵌入式系统的特点
• 2.2 嵌入式操作系统
• 2.2.1 嵌入式操作系统简介
• 2.2.2 几种常用嵌入式操作系统简介
• 2.2.3 嵌入式操作系统的选择
• 2.3 嵌入式系统的应用领域
• 第3章 监测仪表的硬件设计
• 3.1 硬件电路性能需求分析和总体框图
• 3.1.1 性能需求分析
• 3.1.2 总体框图
• 3.2 各个主要硬件模块电路设计和部分参数技术
• 3.2.1 电源模块设计
• 3.2.2 现场控制模块
• 3.2.3 取样模块
• 3.2.4 监测模块
• 3.2.5 中心控制模块
• 3.2.6 设置和显示模块电路设计
• 3.2.7 传输模块电路设计
• 3.2.8 存储模块设计
• 3.2.9 报警电路设计
• 第4章 监测仪表的软件设计
• 4.1 软件设计简介
• 4.1.1 AT89C51程序开发环境简介
• 4.1.2 S3C44B0程序开发环境简介
• 4.2 AT89C51程序设计
• 4.2.1 取样模块软件设计
• 4.2.2 监测模块软件设计
• 4.2.3 数/模转换器LTC1655的软件设计
• 4.2.4 无线传输模块的软件设计
• 4.2.5 AT89C51的主程序设计
• 4.3 S3C44B0程序设计
• 4.3.1 uCLinux内核移植
• 4.3.2 驱动程序和应用程序的开发
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果