《基于GPRS技術(shù)化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計開題報告》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于GPRS技術(shù)化工企業(yè)排放廢水質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計開題報告（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

開 題 報 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000 字左右的文獻綜述文 獻 綜 述一、立題依據(jù)中國水資源的分布極其不均勻 ，水土流失礦山污水導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視，對廢水的處理和檢測成為了維護良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求，廢水中是否有對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計的生存環(huán)境。水是人類生產(chǎn)和生活中必不可少的資源，可是現(xiàn)在，生態(tài)環(huán)境遭到了人類嚴(yán)重的破壞，水資源持續(xù)污染，保護水資源和水污染治理成為當(dāng)代社會最為關(guān)注的問題。污染負荷急劇增加，加重了水體的污染，所以水資源也更加短缺了。工業(yè)廢水近年來雖然經(jīng)過治理有所減少，但城市生活污水有增無減，占水質(zhì)污染的 55%以上。水是生命之本，是人類賴以生存必不可少的物質(zhì)資源之一，水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。隨著科技的發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。對水資源的保護成為一項重要的工程。水質(zhì)檢測是對水資源保護的重要指標(biāo)。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。因此本次設(shè)計本設(shè)計選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。其中飲水安全則是影響人體健康和國計民生的重大問題。飲用水主要考慮對人體健康的影響，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指標(biāo)；對工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器及管道。近年來,由于國際上一些地區(qū)和國家頻繁發(fā)生惡性事件,飲水安全和衛(wèi)生問題引起了全球的關(guān)注,飲水安全已成為全球性的重大戰(zhàn)略性問題。所以水資源的保護成了我國重中之重的一個問題，水土流失礦山污水導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視，對廢水的處理和檢測成為了維護良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求，廢水中是否有對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設(shè)計這次課程設(shè)計的目標(biāo)。開 題 報 告二、課題研究的意義第一，了解污水水質(zhì)，為污水處理技術(shù)方案提供依據(jù)。因為描述定義一種污水，主要就是從其常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)角度來說的，常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)包含了污水的基本特征和信息。能被選為常規(guī)指標(biāo)，都有其重要性和意義（或者環(huán)境方面有要求，或者在處理工藝方面很重要，或者國家有相關(guān)排放規(guī)定等）。污水的水質(zhì)特征決定了它適合采用什么處理方法，常規(guī)指標(biāo)提供了最基本和重要的依據(jù)。第二，為水處理工藝運行提供參考。以生物法處理廢水為例，各個工藝單元都對進水水質(zhì)有相關(guān)要求，出水水質(zhì)也要達到設(shè)計效果，所以就要在各個工藝節(jié)點對污水水質(zhì)進行檢測，并以此判斷運行是否正常，如果異常，也可以從水質(zhì)指標(biāo)做出預(yù)判?？偟膩碚f，常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測是用來反映水質(zhì)基本特征的。為行政的、經(jīng)濟的、技術(shù)的表征污水提供量化指標(biāo)。第三，通過對水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究，可以對監(jiān)測和測控有一個更深入的了解，尤其是在電子測控方便，應(yīng)用到電子測試的一些基本知識，配合對單片機的研究，可以對自己在監(jiān)測和測控方面進行很大的提升，而且在當(dāng)今時代，監(jiān)測和測控的技術(shù)逐漸的儀表化，通過這次的研究可以做出比較精確的儀表。另外，研究如何將傳感器與外圍電路配合，將感應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號也是非常重要的，這樣對傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用也會得到認識上的提升，另外就是單片機的學(xué)習(xí)，尤為的重要，可以豐富自己的設(shè)計能力和單片機程序語言的設(shè)計能力。開 題 報 告三、水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測指標(biāo)水質(zhì)檢測是指對水樣的各項指標(biāo)進行測試，可以根據(jù)這些指標(biāo)對水質(zhì)進行分類，對水體質(zhì)量進行判斷和綜合評價。使用電子設(shè)備進行水質(zhì)檢測，主要是利用各類傳感器，對水中的參數(shù)進行檢測。其檢測內(nèi)容可以為溫度、pH 值、含氧量、渾濁度。依據(jù)我國地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護目標(biāo)，并參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求，將地下水質(zhì)量劃分為五類：Ⅰ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。適用于各種用途。Ⅱ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。適用于各種用途。Ⅲ類 以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。Ⅳ類 以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。Ⅴ類 不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。表 1.1 我國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分類表類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ氯化物（mg/L ）≤50 ≤150 ≤250 ≤350 ≥350硫酸鹽（mg/L ）≤50 ≤150 ≤250 ≤350 ≥350硝酸鹽（mg/L ）≤2.0 ≤5.0 ≤20 ≤30 ≥30渾濁度（mg/L ）≤5.0 ≤10 ≤20 ≤100 ≥100溶解性總固體（mg/L ）≤300 ≤500 ≤1000 ≤2000 ≥2000開 題 報 告四、測量參數(shù)I 溫度溫度是水質(zhì)最重要的參數(shù)之一。溫度對水生生物至關(guān)重要，是生活和生產(chǎn)中必須掌握的基本物理量。水質(zhì)監(jiān)測中第一位工作就是測溫。采用傳感器和一起對水質(zhì)的溫度進行測量已經(jīng)有很長的歷史，使用的傳感器也有多種形式，應(yīng)該說溫度傳感器是水質(zhì)傳感器中技術(shù)最為成熟、故障率最低一一種。Ⅱ PH 值在給排水工程中要測定 PH，大多數(shù)水處理體系都要測量 PH，在海洋環(huán)境監(jiān)測和水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，水質(zhì)的 PH 值是必須經(jīng)常測量的項目。水質(zhì)的 PH 值通常為6.0~9.0。對 PH 值的測量雖然有多種方法，但最常用的是采用玻璃電極法，這種方法是用一個 PH 玻璃膜電極，一個參比電極和一個高輸入阻抗的電位差計。當(dāng)講特殊玻璃薄膜兩側(cè)置入 PH 值不同的兩種溶液中，玻璃電極薄膜兩面產(chǎn)生與兩側(cè) PH 差成正比的電現(xiàn)象，利用這種現(xiàn)象測出 PH 值。Ⅲ 濁度濁度是用來測量液體中的不溶固體和透明度的。濁度不僅和水體中泥土、粉沙、浮游生物、微生物等懸浮物有關(guān)，也和懸浮物質(zhì)的顆粒種類、粒徑大小、形狀、顏色和可溶性有色化合物有關(guān)。它是水體中懸濁物對光線的散射和吸收作用的結(jié)果。濁度的測量是由一束射入液體的光線的散射情況來確定的。由于這種測量對溫度的敏感性，大部分濁度傳感器都有溫度補償或加熱源與恒溫裝置來維持恒溫。常用的測量是比濁計濁度單位（NTU），用光散射測定濁度的比濁度計運用更為廣泛。完全清潔水為0NTU，泥水一般都超過 100NTU。IV 溶解氧（DO） 溶解氧對于水生物特別是魚類生存十分重要、要保證魚類等的生存、水中溶氧的含量應(yīng)保持在 4~6mg/l。溶解氧是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的一個重要參數(shù)，它的測定是水污染和廢物處理控制應(yīng)用的一個重要組成部分，在鍋爐、冷卻水及水處理裝置中它是控制腐蝕的一個重要參數(shù)。因此，溶解氧的測定對海洋、江河、湖泊等水質(zhì)的測定極為重要。開 題 報 告 五、主要參考文獻[1] 高峰等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進展[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2010，（5）[2] 孫玉文等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀與展望[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，（3）[3] 黃玉立，童玲等.基于 CC2531+CC2591的 WSN 節(jié)點通信模塊設(shè)計[J]. 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模塊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)定時傳至云服務(wù)平臺，并將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫進行信號傳感、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)收發(fā)等硬件,最后在上位機中實時顯示與監(jiān)測。2．進行信號傳感、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)收發(fā)等硬件設(shè)計、選型和 PCB板的制作；3. 進行太陽能電池供電設(shè)計；4. 進行硬件調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。開 題 報 告 二、設(shè)計方案1、設(shè)計思路本課題使用 GPRS 加傳感器模塊對各水質(zhì)監(jiān)測點進行組網(wǎng)，把傳感器模塊監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過 GPRS 模塊傳輸?shù)皆品?wù)器。然后使用監(jiān)控中心上位機，從而能夠?qū)崟r監(jiān)測到廢水排放情況，如果數(shù)據(jù)超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值時云服務(wù)器就會觸發(fā)報警機制，并向相關(guān)部門人員發(fā)送報警。上位機則會實時顯示廢水具體的排放情況，化工企業(yè)人員可以根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)廢水處理的方法。環(huán)境監(jiān)管等相關(guān)部門也可以實時得到化工廠區(qū)的廢水排放情況，從而加強對化工企業(yè)的監(jiān)管。環(huán)境保護組織和個人也可以通過互聯(lián)網(wǎng)了解化工企業(yè)的廢水排放情況，協(xié)同監(jiān)管部門共同實現(xiàn)對化工企業(yè)的監(jiān)管。2、系統(tǒng)總體設(shè)計開 題 報 告圖 1 遠程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖云服務(wù)平臺GPRSGPRS...無線傳感節(jié)點 1 無線傳感節(jié)點 2 無線傳感節(jié)點 NGPRS上位機監(jiān)測中心該無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用于企業(yè)排放污水的監(jiān)控，將各個無線傳感節(jié)點放置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，各節(jié)點能夠自主形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，每個傳感器終端節(jié)點搜集周圍環(huán)境的溫度、溶氧量、PH 值、濁度等信息，這些終端節(jié)點將采集到的環(huán)境信息通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)或者直接由收發(fā)裝置將環(huán)境信息發(fā)送到監(jiān)控管理中心，監(jiān)控人員根據(jù)檢測信息及時進行決策和處理。3、系統(tǒng)節(jié)點框圖圖 2 系統(tǒng)節(jié)點框圖開 題 報 告4、模塊介紹（1）傳感器模塊圖 3 DS18B20 水溫探頭 圖 4 羅素 501ORP 針型氧化還原電極圖 5 E-201-9PH 復(fù)合電極 圖 6 C5B5 濁度傳感器開 題 報 告A.水溫溫度傳感器工作原理：水溫溫度傳感器采用 DS18B20 數(shù)字溫度計，DS18B20 數(shù)字溫度計提供 9至 12 位（可設(shè)置）溫度讀數(shù),指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線（另加上地線）。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因為每一個DS18B20 有唯一的系列，因此多個 DS18B20 可以連接在于同一條單線總線上。DS18B20 水溫探頭技術(shù)參數(shù)：a.供電電壓范圍：3.0～5.5Vb.數(shù)字信號輸出c.測溫范圍：－55℃～+125℃d.分辨率：9～12 位B.溶解氧傳感器工作原理：該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，氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度；501 針型 ORP 復(fù)合電極技術(shù)參數(shù)：a.電極的電位：245-270mv（15-30℃）b.電極的參比電極內(nèi)阻：<=10kΩc.電極的穩(wěn)定性：±8mv/24h）開 題 報 告C.PH 傳感器工作原理：PH 傳感器是采用與 PH 相應(yīng)的玻璃 PH 電極及作為為基準(zhǔn)的比較電極和對玻璃 PH 電極溫度計特性進行補償?shù)臏囟妊a償電極構(gòu)成的。水中 PH 值發(fā)生變化時，電極輸出電位就會有變化，通過測量相應(yīng)電位就可以測出 PH 值；E-201-9 型 PH 復(fù)合電極技術(shù)參數(shù)： a.檢測濃度范圍：PH0-14 b.響應(yīng)時間：≤5S c.元件功耗：≤0.5W d.工作溫度：-10~50℃（標(biāo)稱溫度 20℃）e.輸出方式：模擬電壓信號輸出f.輸出電壓: ±414.4mvD.濁度傳感器工作原理:濁度傳感器是利用光學(xué)原理，通過液體溶液中的透光率和散射率來綜合判斷濁度情況，由于濁度值是漸變量，通常在動態(tài)環(huán)境下檢測，傳感器采集的濁度值，需要外接控制進行 AD 轉(zhuǎn)換，換算得到對應(yīng)環(huán)境下的濁度情況，所以該傳感器還需要制作外圍電路才能在系統(tǒng)中檢測，帶防水探頭，主要適用于水質(zhì)濁度檢測，也可以用于電子設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、電子競賽實驗等應(yīng)用場合；C5B5 濁度傳感器技術(shù)參數(shù)：a.工作電壓：DC5V b.工作電流：30mA(MAX） c.響應(yīng)時間：<500ms d.輸出方式一：模擬輸出 0-4.5V e.輸出方式二：高/低電平信號 高電平：5V 低電平：0V開 題 報 告(2) 數(shù)據(jù)處理模塊（ARDUNIO）圖 7 ardunio 處理器Ardunio 是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino 板）和軟件（Arduino IDE)。Arduino 能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino 的編程語言來編寫程序，編譯成二進制文件，燒錄進微控制器。對 Arduino 的編程是利用 Arduino 編程語言(基于 Wiring)和 Arduino 開發(fā)環(huán)境(基于 Processing)來實現(xiàn)的?；?Arduino 的項目，可以只包含 Arduino，也可以包含 Arduino 和其他一些在 PC 上運行的軟件，他們之間進行通信(比如 Flash,Processing,MaxMSP)來實現(xiàn)。(3)GPRS 通信模塊（SIM808）本設(shè)計的無線遠程傳輸擬采用 GPRS 技術(shù)。GPRS 是通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service）的簡稱，它是 GSM 移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 可說是 GSM 的延續(xù)。GPRS 和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS 的傳輸速率可提升至 56 甚至 114Kbps。開 題 報 告相對于 GSM 的 9.6kbps 的訪問速度而言，GPRS 擁有 171.2kbps 的訪問速度；在連接建立時間方面，GSM 需要 10-30 秒，而 GPRS 只需要極短的時間就可以訪問到相關(guān)請求；而對于費用而言，GSM 是按連接時間計費的，而 GPRS 只需要按數(shù)據(jù)流量計費；GPRS 對于網(wǎng)絡(luò)資源的利用率而相對遠遠高于 GSM。本設(shè)計中的 GPRS 模塊擬采用 SIM808 模塊。此模塊采用 SIMCOM 公司的四頻（全球通用）GSM/GPRS/GPS 模塊：SIM808，GSM/GPRA 的工作頻段四頻為：GSM850、EGSM900、DCS1800、PCS1900MHz，適用于全球各地區(qū)，可以低功耗實現(xiàn)語音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時 SIM808 還具有全球衛(wèi)星定位 GPS 功能，適用于各類 GPS 定位導(dǎo)航應(yīng)用。其支持 2G,3G,4G 手機卡。圖 8 SIM808 模塊開發(fā)板從上圖可以看出，SIM808 模塊開發(fā)板功能齊全、接口豐富，模塊（開發(fā)板）尺寸為100mm*58mm，并且完全兼容 ARDUINO 開源硬件，方便開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用，同時具有獨立的TTL 串口接口，也方便嵌入到其他各類 MCU 系統(tǒng)中使用。開 題 報 告本設(shè)計擬采用云服務(wù)平臺。云服務(wù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。云服務(wù)指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是 IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通。云服務(wù)開發(fā)的優(yōu)勢之一就是規(guī)模經(jīng)濟。利用云計算供應(yīng)商提供的基礎(chǔ)設(shè)施，同在單一的企業(yè)內(nèi)開發(fā)相比，開發(fā)者能夠提供更好，更便宜和更可靠的應(yīng)用。如果需要，應(yīng)用能夠利用云的全部資源而無須要求公司投資類似的物理資源。對開發(fā)者而言，升級一個云應(yīng)用比傳統(tǒng)的桌面軟件更容易。只需要升級集中的應(yīng)用程序，應(yīng)用特征就能快速順利地得到更新，而不必手工升級組織內(nèi)每臺臺式機上的單獨應(yīng)用。有了云服務(wù)，一個改變就能影響運行應(yīng)用的每一個用戶，這大大降低了開發(fā)者的工作量。(4)電源模塊電源管理是無線通訊應(yīng)用中的一個關(guān)鍵問題，電源處理得好壞直接影響到整個系統(tǒng)的工作和使用。要解決這個問題，硬件上就應(yīng)該從工作芯片的低功耗的選型和電池體積和容量兩方面綜合來考慮。此模塊需要 IN5815 起穩(wěn)定電流作用，XB5351 起到太陽能過充保護作用，7805 為 5V 穩(wěn)壓器，配上一些外圍電路為傳感器數(shù)據(jù)采集模塊供電。圖 9 電源模塊框圖開 題 報 告三、時間進度2016 年1 月 03 日～2 月 23 日 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書要求,查詢相關(guān)技術(shù)資料，撰寫文獻綜述、準(zhǔn)備開題報告2 月 24 日～3 月 05 日 外文資料翻譯，完成開題報告，準(zhǔn)備開題答辯 3 月 06 日～3 月 30 日 按任務(wù)書進行硬件設(shè)計與仿真調(diào)試4 月 01 日～4 月 20 日 硬件制作與測試4 月 21 日～5 月 26 日 系統(tǒng)調(diào)試，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計論文5 月 27 日～5 月 30 日 論文整理、打印、裝訂、交論文、并上傳系統(tǒng)5 月 31 日～6 月 04 日 評閱畢業(yè)設(shè)計論文6 月 05 日～6 月 07 日 論文答辯）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：該同學(xué)圍繞化工企業(yè)廢水遠程監(jiān)測技術(shù)，查閱了大量的技術(shù)資料，了解國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，掌握了課題研究的目的和意義。對畢業(yè)設(shè)計課題的研究具有重要的促進作用。2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：課題基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進行化工企業(yè)廢水遠程監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括傳感器及其電路設(shè)計、無線通信電路設(shè)計、電源電路設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試。本課題有一定深度，涉及的知識面較廣，工作量較大，需要一定的自學(xué)能力和研究能力。通過努力，可以實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。指導(dǎo)教師： 2016 年 3 月 3 日所在專業(yè)審查意見：同意開題負責(zé)人： 2016 年 3 月 4 日