基于GPRS技術(shù)化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】,基于,gprs,技術(shù),化工企業(yè),排放,廢水,質(zhì)量,在線,監(jiān)測(cè),系統(tǒng),硬件,設(shè)計(jì),獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書(shū),開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯 中文摘要 本文主要介紹了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和 線傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)，基于虛擬儀器技術(shù)化工企業(yè)廢水質(zhì)量的檢測(cè)，傳感器節(jié)點(diǎn)采用溫度傳 感器、 解氧傳感器和濁度傳感器，通過(guò) 塊向云端發(fā)送測(cè)量到的廢水中的溫度、 解氧、濁度等參數(shù) ，上位機(jī) 調(diào)取云端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)的控制 ，從而達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的功能 。本設(shè)計(jì) 主要應(yīng)用于企業(yè)廢水質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理并建立溫度、濁度、溶解氧、 數(shù)據(jù)庫(kù)信息。同時(shí)設(shè)定溫度、濁度、溶解氧、 采集到的參數(shù)超過(guò)所設(shè)定的閾值范圍時(shí)，上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面就會(huì)及時(shí)報(bào)警提醒相關(guān)工作人員。 該 系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行拓展，上位機(jī) 用戶可以隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改以滿足新的需求，更新速度快、開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低 ,具備極高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，有非常高的推廣實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞： 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ,傳感器節(jié)點(diǎn) ,上位機(jī) 外文摘要 of a PH on of to a to to C is so as to is in of to a of At PH C to be C at to I 頁(yè)共 I 頁(yè) 目 錄 1、緒論 ............................................................. 1 ......................................... 1 ....................................... 1 2 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................... 2 2． 1 檢測(cè)原理 .................................................. 2 2． 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 ............................................ 2 2． 3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ........................................ 2 2． 4 采集模塊 .................................................. 3 度傳感器 ............................................. 3 ............................................. 4 .............................................. 4 ........................................... 5 ............................................... 5 ................................................. 7 .................................................... 8 ................................................... 8 ................................................. 9 ........................................... 9 ...................................... 10 ...................................... 13 .............................................. 13 .................................................. 19 位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ............................................. 21 .......................................... 22 .......................................... 23 ........................................ 24 ........................................ 26 據(jù)輸出 .............................................. 27 4、傳感器參數(shù) ...................................................... 28 .............................................. 28 ............................................ 29 ............................................... 30 .............................................. 30 5、軟件調(diào)試 ........................................................ 31 結(jié) 論 .............................................................. 35 致 謝 ............................................................. 36 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 37 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1、緒論 目前，環(huán)境問(wèn)題是影響世界各國(guó)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素，水環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響人們的健康，還加速了水資源的短缺。眾所周知，中國(guó)的水資源非常的缺乏，是世界 13個(gè)缺水國(guó)家之一。 生命最初誕生于水中。水是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。水不僅是維持生命所不可缺少的，也是我們?cè)谏钪兴豢苫蛉钡奈镔|(zhì)。但是，隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)加劇，工業(yè)生產(chǎn)，化工企業(yè)的發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮，在消耗了大量能源的同時(shí)，將大量的工業(yè)廢水和城市生活污水不經(jīng)處理排入水中，水污染日益嚴(yán)重。水污染對(duì)水體周圍的環(huán)境和各種微生物等都存在非常大的危害。久而久之，也會(huì)威脅到人類的安全與健康。所以，我們必須要重視水環(huán)境污染。 題研究的背景及意義 傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作主要都是以人工現(xiàn)場(chǎng)采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。雖然在實(shí)驗(yàn)室中分析手段完備， 但實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)存在不能及時(shí)反映污染變化狀況、采樣誤差大、監(jiān)測(cè)頻次低、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散等缺陷，難以滿足人們有效的進(jìn)行水環(huán)境管理的需求。而實(shí)現(xiàn)了廢水質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)，只需經(jīng)過(guò)幾分鐘的數(shù)據(jù)采集，水源地的水質(zhì)信息就可發(fā)送到環(huán)境分析中心的服務(wù)器中。只要觀察到有某種污染物的濃度發(fā)生了異常的變化，環(huán)境監(jiān)管部門(mén)就可以立刻采取相應(yīng)的措施，取樣具體分析，可快速而準(zhǔn)確地獲得水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 課題的主要工作及要求 本課題是以云服務(wù)為平臺(tái)，利用 擬機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種集監(jiān)測(cè)、顯示與報(bào)警為一體的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。 （ 1）深入化工企業(yè)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行研究，了解工業(yè)廢水主要的污染成分，選擇各類合適傳感器類型； （ 2）構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在化工企業(yè)廢水排放口以及相關(guān)區(qū)域布置無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的 塊，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)定時(shí)傳至云服務(wù)平臺(tái)，最后在上位機(jī)中實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)； （ 3）如果監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，上位機(jī)會(huì)發(fā)出報(bào)警并顯示廢水具 體的排放情況。云服務(wù)器也會(huì)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，進(jìn)行簡(jiǎn)單的報(bào)警，提醒第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 管理人員及時(shí)查找和分析原因，從而采取相應(yīng)控制措施。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2． 1 檢測(cè)原理 本課題采用了單片機(jī)技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)和集成技術(shù)，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、氧含量和 參數(shù)變化等信息，通過(guò)傳感器感測(cè)信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)打包發(fā)送到上位機(jī)，并在上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面上顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 2． 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)主要由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（負(fù)責(zé)采集節(jié)點(diǎn)周圍水域溫度、溶解氧濃度、 度等數(shù)據(jù)）、網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)和上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心（對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn) 行數(shù)據(jù)融合并直觀顯示數(shù)據(jù)）等幾部分組成。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在企業(yè)廢水排放池，對(duì)池中的廢水實(shí)現(xiàn) 度、濁度、溶解氧進(jìn)行檢測(cè)，將得到的參數(shù)經(jīng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)，然后上位機(jī)調(diào)用網(wǎng)路云平臺(tái)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、超限報(bào)警和控制，因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單明了，化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 圖 1 化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要完成信息采集和數(shù)據(jù)傳遞的功能，節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上可分為五個(gè)模塊：電源模塊、控制報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器數(shù)據(jù)采集）、云服務(wù)平 臺(tái) .. 無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn) 1 無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn) 2 無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn) N 位機(jī)監(jiān)測(cè)中心 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 數(shù)據(jù)處理模塊（單片機(jī)處理系統(tǒng)）和無(wú)線傳輸模塊（ 本設(shè)計(jì)采用 片機(jī) 發(fā)板作為微處理器，傳感器分別采用 度傳感器、濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器檢測(cè)溫度、濁度 線傳輸模塊采用 線傳感器節(jié)點(diǎn)如圖 2所示。 圖 2 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) 2． 4 采集模塊 度傳感器 具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小、硬件開(kāi)銷低、精度高、數(shù)字信號(hào)輸出等特點(diǎn)。 用的是一線通信接口，通信時(shí)只要接一條口線就可以通信多個(gè)點(diǎn)的能力，不同于之前的分布式傳感器需要多點(diǎn)接口，應(yīng)用時(shí)不需要接外部的元件，可以直接用數(shù)據(jù)總線供電， 到 ，測(cè)量的溫度最低為 最高為 +125 ℃ 。用 行溫度測(cè)量之前，必須要先完成 設(shè)定，否則記憶功能和控制功能就沒(méi)法使用。首先提供以下功能命令：讀 索 過(guò) 警檢查。 如果在之前已經(jīng)使 量到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儲(chǔ)器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)據(jù)開(kāi)始用寫(xiě)寄存器的命令寫(xiě)進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來(lái)獲取這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來(lái)將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除 。當(dāng)修改過(guò)寄存器中的數(shù)時(shí)，這個(gè)過(guò)程能確保數(shù)據(jù)的完整性。 高速寄存器 由 8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成。用讀寄存器的命令能讀出第九信模塊 … 數(shù)據(jù)采集模塊 塊 電源模塊 電路 線 控制模塊 報(bào)警模塊 數(shù)據(jù)處理 模塊 （ 溶解氧傳感器 溫度傳感器 濁度傳感器 傳感器 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)可以對(duì)前面的八個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。 所示。 圖 3 形結(jié)構(gòu)圖 度傳感器 檢測(cè)溶液渾濁度的傳感器如圖 4所示。 圖 4 度傳感器 該濁度傳感器輸出為模擬電壓輸出 0到 5V，工作電壓為 5V，工作電流為 50作時(shí)響應(yīng)時(shí)間小于 500傳感器輸出的是模擬信號(hào)，所以輸出端連接在 H 傳感器 檢測(cè)溶液 圖 5所示。 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 5 該傳感器輸出方式為模擬電壓信號(hào)輸出 1695 3832作電流為 50測(cè)濃度范圍為 應(yīng)時(shí)間小于 5s，穩(wěn)定時(shí)間小于 60s。該傳感器輸出的是模擬信號(hào)，所以輸出端連接在 解氧傳感器 檢測(cè)溶液溶解氧含量的傳感器，如圖 6 所示 圖 6 羅素 501解氧傳感器 該傳感器輸出的是模擬電壓信號(hào)，電極的電位為 24570極的參比電極內(nèi)阻小于 10 極的穩(wěn)定性為± 84h。該傳感器輸出 的是模擬信號(hào)，所以輸出端連接在 發(fā)板 捷靈活的開(kāi)源電子原型平臺(tái)，具有以下特點(diǎn)： 1、含有開(kāi)放的源代碼，程序開(kāi)發(fā)可免費(fèi)下載也可以根據(jù)紫的要求自己編寫(xiě)或修改。 2、內(nèi)部含有低價(jià)格的 3、燒錄方式支持 以把新的 "固件 燒入到 了 后，可以通過(guò)串口或者串口轉(zhuǎn) 5、支持多種互動(dòng)程序。 32儲(chǔ)器容量， 20小 源電壓最大 32 個(gè) 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 2 23 個(gè)輸入 /輸出線數(shù)， 8個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)， 20度， 32器。 所示。 圖 7 面 1、聲明變量及接口名稱（例如： 3;）。 2、 ：函數(shù)在程序開(kāi)始時(shí)使用，可以初始化變量、接口模式、啟用 庫(kù)等（例如： ）。 3、 ：在 函數(shù)之后，一個(gè)循環(huán)函數(shù)。 1、 義接口為輸入或輸出型接口，在 函數(shù)里使用。 2、 位，把數(shù)字端口的值置高或者置低。 3、 出數(shù)字接口的值。 4、 一個(gè)接口寫(xiě)入模擬值（ ）。對(duì)于 片的 括 ,該函數(shù)可以工作于 3,5,6,9,10和 11 號(hào)接口。老的 僅支持 9,10和 11號(hào)接口。 5、 取 一個(gè)模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值 6、 :延時(shí)函數(shù)， 000)為一秒。 7、 特率 )特率）。在同計(jì)算機(jī)通訊時(shí)，要是用相同的波特率才能通訊，在 函數(shù)里使用 8、 ：讀取持續(xù)輸入的數(shù)據(jù)。 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 9、 行口的數(shù)據(jù)輸出。 據(jù) )默認(rèn)為十進(jìn)制等于 據(jù)， 10、 行口的數(shù)據(jù)輸出，在輸出最后跟隨一個(gè)回車和一個(gè)換行符。這個(gè)函數(shù)所取得的值與 一樣。 線傳輸模塊 塊是一款高性能工業(yè)級(jí)的 發(fā)板）。 塊采用 司的工業(yè)級(jí)四頻（全球 通用）塊： 工作頻段四頻為： 用于全球各地區(qū) ,可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時(shí) 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航應(yīng)用。其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高。 用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)嵌 P 協(xié)議，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、短信（ 數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時(shí) 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航 應(yīng)用。 所示 ： (1)于設(shè)置移動(dòng)臺(tái)類別。 (2)于設(shè)置 (3)于設(shè)置附著和分離 務(wù)。 (4)于設(shè)置 接模式。 (5)于設(shè)置本地端口號(hào)。 (6)于建立 (7)于發(fā)送數(shù)據(jù)。 (8)于查詢當(dāng)前 連接狀態(tài)。 (10)于關(guān)閉移動(dòng)場(chǎng)景。 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 8 發(fā)板 體流程圖 第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 9 系統(tǒng)總體流程圖 系統(tǒng)總體流程圖如圖 9所示，本設(shè)計(jì)上位機(jī)采用 點(diǎn)不斷地對(duì)檢測(cè)區(qū)的廢水參數(shù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 理，從 云端發(fā)送，上位機(jī)設(shè)定檢測(cè)周期，等待到檢測(cè)時(shí)間就向云端獲取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否超過(guò)報(bào)警界面，如果超過(guò)界限，上位機(jī)就會(huì)返回報(bào)警和控制信號(hào)，并且上位機(jī)報(bào)警燈也會(huì)亮，節(jié)點(diǎn)接收到了控制信號(hào)就會(huì)立即采取控制措施，打開(kāi)閥門(mén)等一系列動(dòng)作。 點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 體設(shè)計(jì)流程 采集到的數(shù)據(jù)按照特定格式發(fā)送給無(wú)線傳輸模塊， 于接收狀態(tài)，等到 據(jù)傳到 Y 開(kāi)始 初始化 數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送 上位機(jī)數(shù)據(jù)獲取 是否超過(guò)報(bào)警界？ 返回控制信號(hào)，界面報(bào)警 節(jié)點(diǎn)收到控制信號(hào)，執(zhí)行控制過(guò)程 N 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè) 向無(wú)線云平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)。 0所示。 圖 10 首先對(duì) 始化， 電即完成初始化，初始化完成后， 后處于等待傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)，直到所有傳感器檢測(cè)完成向控制板發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)后，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理標(biāo)定，然后向 送無(wú)線傳輸指令，同時(shí)不斷地對(duì) 行獲取信號(hào)請(qǐng)求，如果檢測(cè)到有控制信號(hào)，就執(zhí)行控制和報(bào)警操作（電磁閥控制和報(bào)警燈點(diǎn)亮）。 字信號(hào)軟件設(shè)計(jì) 溫度傳感器輸出為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)輸出連接在 初始化： N Y 開(kāi)始 初始化 向溫度傳感器發(fā)送接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求 等待各傳感器發(fā)送數(shù)據(jù) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 向 送發(fā)送指令 向 送獲取指令 等待 據(jù)返回 是否收到信號(hào)？ 報(bào)警燈閃，控制閥門(mén)燈亮的程度 第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè) (1) 把數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (2) 延時(shí)幾個(gè) μs； (3) 數(shù)據(jù)線拉到低電平 "0"； (4) 延時(shí) 750μs(延時(shí)范圍為 480μs 至 960μs)； (5) 數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (6) 延時(shí)，等待 (如果初始化已經(jīng)成功，會(huì)在 15到 60μ據(jù)這個(gè)狀態(tài)可以來(lái)確定是否初始化成功，但是不能無(wú)限的等待，否則程序會(huì)進(jìn)入死循環(huán)，應(yīng)該要進(jìn)行超時(shí)控制 )。 (7) 若 了數(shù)據(jù)線上返回的低電平，再做個(gè)延時(shí)，延時(shí)的時(shí)間從第五步發(fā)出的高電平算起至少應(yīng)該要 480μs。 (8) 最后再次將數(shù)據(jù)線拉高 "1"后結(jié)束。 { x=0; ; ); //約 90μs ; 0); //約 800μs ; 7); //約 370μs } 讀操作： (1)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (2)延時(shí) 2μs； (3)將數(shù)據(jù)線拉低 "0"； (4)延時(shí) 3μs； (5)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (6)延時(shí) 5μs； 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè) (7)讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài) ,得到 1個(gè)狀態(tài)位，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (8)延時(shí) 60μs。 個(gè)字節(jié)函數(shù) { i=0; 0; i=8;i>0;{ 0; >= 1; 1; Q) = 0 5）； //約 54μs } } 寫(xiě)操作： (1) 先將數(shù)據(jù)線置低電平 "0"； (2) 延時(shí)時(shí)間為 15μs； (3) 按從低到高的順序依次發(fā)送字節(jié) (每次只發(fā)送一個(gè)字節(jié) )； (4) 延時(shí)時(shí)間為 45μs； (5) 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 "1"； (6) 重復(fù)以上操作一直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止； (7) 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 { 第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè) i = 0; i=8;i>0,{ ; DQ= ); //約 54μs ; =1; } } 擬信號(hào)軟件設(shè)計(jì) 濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器輸出信號(hào)都為模擬信號(hào)， 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換的 I/集數(shù)據(jù)時(shí)只需要把三種傳感器的數(shù)據(jù)端接到 子的 口，軟件設(shè)計(jì)時(shí)直接讀取 1、濁度傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： 2、溶解氧傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： ; 3、 H = 點(diǎn)程序 #第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè) #1 //腳配置 #2 //腳配置 #3 //腳配置 #4 //預(yù)留 #5 //預(yù)留 0); // 連接 腳 /**************** 網(wǎng)絡(luò)配置及發(fā)送指令 ******************/ ""B\"\r\n"; ",\",\"\r\n"; "\r\n"; ",\"\r\n"; "",\"2000\"\r\n"; "",\",\"80\"\r\n"; "r\n"; 76354/.1\r\r\r\; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "{\":\",\":[{\":"; "]}\r\n"; "\r\n\r\n{\":["; /************** 設(shè)置波特率、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置 *************/ { 600); //設(shè)置波特率為 9600 00); //發(fā)送 第 15 頁(yè) 共 35 頁(yè) 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); //發(fā)送 00); } /***************** 主循環(huán)程序 ****************/ { K; i; 0; 2]; ]; //定義溫度值 /********** 向 *************/ ; // //); //寫(xiě)入數(shù)據(jù) 000); ; /*********** 依 次讀取溫度傳感器發(fā)來(lái)的八位數(shù)據(jù) **********/ 第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè) i = 0; i =10){89;} 88;} 第 17 頁(yè) 共 35 頁(yè) * 00); 000); //輸出 K); //輸出溫度值 }]},"); //輸出濁度值 }]},"); //輸出溶解氧值 }]},"); H); //輸出 }]}"); 00); 00); /*********** 向 ***********/ ; 0]; r\n"); 第 18 頁(yè) 共 35 頁(yè) 00); 013763/.1\r\n"); =\r\n"); r\n"); \r\n"); \r\n"); ); /***********在獲取到的數(shù)據(jù)中提取控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào) ********/ '{') { ); } i=1; i>0){ ); = ); if('}')if('{')i++; } j= 0;j<;j++){ if(j]=='"'&& j+1]=='i' && j+2]=='d' && j+3]=='"') { j; ; } } 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) b=] /************ 執(zhí)行報(bào)警模塊 ************/ if(b=='1') { , //輸出高電平，報(bào)警 5， ; //輸出低電平 ,打開(kāi)電磁閥 b); } , //低電平，不報(bào)警 5， ; //高電平，關(guān)閉電磁閥 b); } b"); "; ; } 絡(luò)云平臺(tái) 本設(shè)計(jì)采用的是中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái) —— 為網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)，接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)。 中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái) —— 于物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)打造的開(kāi)放平臺(tái)和 生態(tài)環(huán)境 ，能夠有效降低各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā) 和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、協(xié)議適配、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) 、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺(tái)級(jí)服務(wù)需求。 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 11 中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)首頁(yè) 圖 12 中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)工程界面 要在該平臺(tái)上使用，就要接入 先要在 建設(shè)備等一系列準(zhǔn)備工作，然后要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和 務(wù)器建立 接，最后將數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議 (比如： 包上傳至 而實(shí)現(xiàn)設(shè)備終端接入。 注冊(cè)好用戶后，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目用來(lái)監(jiān)控你所需要上傳到云端的數(shù)據(jù)，并把它歸類于區(qū)分，在建好項(xiàng)目之后，要依次添加設(shè)備、添加 加觸發(fā)器。每個(gè) 每個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)單獨(dú)的一個(gè)采集參數(shù)（溫度、解氧和濁度），這 樣一個(gè)基本的云平臺(tái)才算建立好了。 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 13 云端項(xiàng)目基本信息 圖 14 云平臺(tái)數(shù)據(jù)展示界面 位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 上 位 機(jī) 調(diào) 試 采 用 的 是 司自行研制的一種第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 強(qiáng)大的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，其類似于 言開(kāi)發(fā)環(huán)境一樣，有著可以完成大多數(shù)編程任務(wù)的函數(shù)庫(kù)，各類函數(shù)庫(kù)有這各種不一樣的功能。但是， 它的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言基本上都是基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生的代碼，而 編寫(xiě)程序，程序是以框圖的形式產(chǎn)生的，其開(kāi)發(fā)環(huán)境集成了各種應(yīng)用所需要的工具，幫助使用者解決問(wèn)題和不斷創(chuàng)新還能提高生產(chǎn)力。 言程序開(kāi)發(fā)環(huán)境中 序由前面板和后面板組成，前面板主要有顯示控件，人機(jī)用戶操作界面和輸入控件等控件來(lái)構(gòu)成，是 序的交互式輸入和輸出端口，輸入控件是 后面板程序框圖提供數(shù)據(jù)的輸入裝置，顯示控件則是顯示后面板程序框圖或生成的數(shù)據(jù)的輸出裝置，后面板便是程序框圖，所有的數(shù)據(jù)源的處理都在程序框圖中傳送處理分析的，前面板的輸入控件和顯示控件都能在后面板中一個(gè)對(duì)象端點(diǎn)與之相對(duì)應(yīng)，輸入控件對(duì)象的端點(diǎn)便是在 顯示控件對(duì)象的端點(diǎn)便是 序框圖中的數(shù)據(jù)流終點(diǎn)。每個(gè)控件端口之間的連線是其數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)都是單線 流動(dòng)的，也可以是從單一的數(shù)據(jù)源端口流向一個(gè)或多個(gè)接收目的端口，但是注意數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)類型是否與接收端接收的數(shù)據(jù)類型一樣，不一樣的數(shù)據(jù)類型不能使數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)流動(dòng)。 位機(jī)流程圖 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 15 上位機(jī)報(bào)警流程圖 位機(jī)主界面 圖 16主界面前面板 本 接字符串控件、當(dāng)前 建路徑N 開(kāi)始 初始化 窗體事件 接收數(shù)據(jù) 發(fā)出控制信號(hào) Y 上位機(jī)報(bào)警 是否超過(guò)警戒上下限？ 第 24 頁(yè) 共 35 頁(yè) 控件、打開(kāi) 用節(jié)點(diǎn)控件、關(guān)閉引用控件等控件組合成的主界面。 圖 17主界面程序框圖 位機(jī)監(jiān)測(cè)界面 上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面分為自動(dòng)監(jiān)測(cè)界面和手動(dòng)監(jiān)測(cè)界面，采用選項(xiàng)卡方式進(jìn)行切換。如圖 18所示 圖 18 自動(dòng)檢測(cè)界面 自動(dòng) /手動(dòng)界面切換選項(xiàng)卡和手動(dòng) /自動(dòng)檢測(cè)切換的開(kāi)關(guān)采用的是滑動(dòng)開(kāi)關(guān)控制的條件結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)卡及切換開(kāi)關(guān)程序框圖如圖 19所示。 第 25 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 19 選項(xiàng)卡及切換開(kāi)關(guān)程序框圖 數(shù)據(jù)采集采用 模塊程序框圖如圖 20所示，從左到右依次用打開(kāi) 入 據(jù)控件、讀取 閉 配正則表達(dá)式控件等控件組合，根據(jù)我們?cè)贫藬?shù)據(jù)的協(xié)議及地址 圖中與打開(kāi) 接控件連接的“ 服務(wù)云端地址，“ 80”為遠(yuǎn)程端口，獲取云端數(shù)據(jù)點(diǎn)是通過(guò) 求在 攜帶參數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)的。 本設(shè)計(jì)中 求代碼： 76354/.1 中“ 776354”是設(shè)備 是設(shè)備 余都是固定格式。 “ 2000000 ” 是 讀 取 的 字 節(jié) ， “ 3000 ” 指 的 是 超 時(shí) 毫 秒 ，“ \d*\-\d\d\-\d\d\s\d\d\:\d\d\:\d\d” 指的是匹配正則表達(dá)式控件的正則表達(dá)式，即獲取到的數(shù)據(jù)中 與時(shí)間匹配的字符串。 第 26 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 20 云端采集數(shù)據(jù)程序框圖 史數(shù)據(jù)的查詢 圖 21 歷史查詢界面 圖 22 歷史查詢程序框圖 此模塊采用了當(dāng)前 徑控件、創(chuàng)建路徑控件、讀取文本文件控件、關(guān)閉文件控件，以及一個(gè) 測(cè)得的四個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)采用比較方式輸出布爾量，若超過(guò)設(shè)置的閾值則輸出對(duì)應(yīng)參數(shù)的報(bào)警燈會(huì)亮，并且然后采用或門(mén)將所有的布爾量進(jìn)行或運(yùn)算，然后將布爾量轉(zhuǎn)換為（ 0,1），從而控制是否響報(bào)警聲音。 第 27 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 23 報(bào)警燈 圖 24 報(bào)警程序框圖 圖 25 報(bào)警聲音程序框圖 報(bào)警聲音用于數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的閾值報(bào)警；報(bào)警聲音由 140015001600圖 25所示。 據(jù)輸出 第 28 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 26 數(shù)據(jù)輸出 圖 27 數(shù)據(jù)輸出程序框圖 此模塊采用的控件較多：包括格式化寫(xiě)入字符串控件、當(dāng)前路徑控件、創(chuàng)建路徑控件、創(chuàng)建文件控件、設(shè)置文件位置控件、寫(xiě)入文本文件控件以及關(guān)閉文件控件等。在當(dāng)前路徑下，打開(kāi)一個(gè)名為 已有文本文件，如文件不存在則創(chuàng)建一個(gè)名為 文本文件，系統(tǒng)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用格式化寫(xiě)入字符串控件在 本文件的末尾寫(xiě)入新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)字符串?dāng)?shù)據(jù)，即在保存原有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動(dòng)寫(xiě)入新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便工作人員的查看及以后的查詢或打印。 4、傳感器參數(shù) 正常開(kāi)啟節(jié)點(diǎn)，得到每個(gè)傳感器上傳上來(lái)的數(shù)值，需要 對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。 度傳感器標(biāo)定 第 29 頁(yè) 共 35 頁(yè) 本設(shè)計(jì)采用的是 測(cè)過(guò)程中，我們配置了不同溫度的5 杯溶液，分別對(duì)應(yīng)的溫度為 26 度、 32 度、 36 度、 44 度、 56 度的液體，對(duì)其分別進(jìn)行溫度檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)如下。 表 1 溫度數(shù)據(jù)表 測(cè)量數(shù)據(jù) 414 514 574 705 753 896 實(shí)際溫度（℃ ） 26 32 36 44 47 56 圖 28 溫度擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= 解氧傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)采用 501 針型 電極是由指示電極鉑金絲和銀 — 氯化銀參比電極復(fù)合而成。我們分別在冷開(kāi)水、自來(lái)水、空氣等不同的水環(huán)境中用溶解氧傳感器進(jìn)行測(cè)量，得到了如下數(shù)據(jù)。 表 2 溶解氧數(shù)據(jù)表 不同水環(huán)境 測(cè)量數(shù)據(jù) 參考溶氧量 冷開(kāi)水 878， 884， 923， 970 水、自來(lái)水、礦泉水等 1233,1300,1451,1464,1473,1481,1558 氣中 1747,1749,1792 別取三種水環(huán)境中得到數(shù)據(jù)的平均值，和參考溶解氧量的中間值作為標(biāo)定參數(shù)，得到的擬合曲線如圖 29。 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 29 溶解氧擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= H 傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)采用的是 3種 到 線性關(guān)系。 液用混合磷酸鹽配置， 三種溶液測(cè)量中得到如下數(shù)據(jù)。 表 3 測(cè)量數(shù)據(jù) 30 根據(jù)上述測(cè)量數(shù)據(jù)得出， y= 度傳感器標(biāo)定 本設(shè)計(jì)采用 濁度傳感器，該傳感器 是利用光學(xué)原理，通過(guò)液體溶液第 31 頁(yè) 共 35 頁(yè) 中的透光率和散射率來(lái)綜合判斷濁度情況，由于濁度值是漸變量，通常在動(dòng)態(tài)環(huán)境下檢測(cè)，傳感器采集的濁度值，需要外接控制進(jìn)行 算得到對(duì)應(yīng)環(huán)境下的濁度情況。 配置三種渾濁度不同的溶液，分別對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，得到下面數(shù)據(jù)： 表 4 濁度傳感器數(shù)據(jù)表 實(shí)際數(shù)據(jù)（ %） 量數(shù)據(jù) 31 濁度擬定曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，濁度傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y = 5、軟件調(diào)試 將節(jié)點(diǎn)接上電源， 上 ，正常啟動(dòng)，搜索網(wǎng)絡(luò)，等一切都準(zhǔn)備就緒，正常傳輸數(shù)據(jù)時(shí)， 口顯示界面如圖 29 所示，云端顯示數(shù)據(jù)如圖 30所示，上位機(jī)顯示界面如圖 32所示。 第 32 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 32 將 入代碼，然后點(diǎn)擊編譯按鍵，如果編譯沒(méi)有錯(cuò)誤就把 擊上傳，等待上傳成功，程序以及成功的燒錄到單片機(jī)里。 圖 33 串口數(shù)據(jù)界面 第 33 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 34 云端數(shù)據(jù)界面 監(jiān)控界面顯示的工業(yè)廢水四中指標(biāo)：溫度、溶解氧、 濁度，溫度顯示的單位為攝氏度℃，范圍為 15℃ 溶解氧的范圍為 3 到 6， 范圍為 6到 8，濁度的范圍為 0%到 3.