废水排放监测设备数据采集与远程信息管理系统设计

摘要

随着我国工业高速发展，水环境污染日趋严重。由于工业生产过程中产生的废水无害化处理成本相对较高，不少企业为降低生产成本，对产生的废水不认真处理或根本不做任何处理，采用各种手段，直排、偷排，不断加重当地及下游水环境的污染程度。
　　虽然，我国对重点工业废水排放企业的污染源已经逐步实施自动化监测，但目前市场上的监测设备普遍存在监测指标单一，缺乏远程通信能力，通信格式多样化，不同厂商的通信协议兼容性差等问题。从而造成自动化监测设备繁多、操作不便，难于管理和高效使用。
　　针对上述问题，本学位论文重点研究了废水排放自动化监测中存在的问题，对目前监测设备在通信、自动化采集水平以及信息管理等方面的不足，设计与研制了一套用于废水排放监测设备的数据采集与远程信息管理系统。本文重点研究了在线自动化监测系统各设备间通信兼容性，及解决面向不同通信协议的监测设备的数据采集问题，实现高度兼容、自动、持续的废水排放现场数据采集。同时基于物联网技术和移动互联技术等，研发了基于PC和Android智能移动终端数据远程传输和信息管理平台，提高废水排放监测能力，促进水环境治理与改善。
　　本学位论文共分七章，第一章主要介绍课题背景和研究意义，并调研了国内外相关课题的研究状况，提出了本文的研究内容;第二章介绍系统的设计目标、整体架构，并对关键技术和难点研究和探讨;第三章和第四章分别介绍废水排放监测现场的数据采集传输仪的硬件和软件设计;第五章介绍了远程信息管理系统服务器部分，包括系统数据库设计、远程数据通信程序的具体设计与技术实现等;第六章介绍了提供给环保部门使用的客户端，包括了计算机客户端和基于Android平台的移动客户端的设计与实现;最后，第七章为系统的功能测试、系统调试和试运行等。
　　本学位论文工作研制的样机，经1200小时的实验室测试运行，数据采集传输仪和远程信息管理系统能够长期稳定运行，达到课题的研究指标。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．3．1 课题来源与主要研究内容

1．3．2 文章结构安排

1．4 本章小结

第2章 系统总体方案设计

2．1 设计要求

2．1．1 数据采集传输仪

2．1．2 远程中心服务器

2．1．3 客户端软件

2．2 系统整体架构

2．3 关键技术和难点

2．3．1 系统运行平台方案研究

2．3．2 数据采集传输仪数据采集方案研究

2．3．3 数字通信兼容性技术研究

2．3．4 远程数据通信方案研究

2．3．5 数据存储方案研究

2．4 本章小结

第3章 数据采集传输仪硬件

3．1 系统硬件架构设计

3．2 主控子系统硬件设计

3．2．1 主控芯片最小系统

3．2．2 远程通信电路设计

3．2．3 接口电路设计

3．3 现场通信子系统硬件设计

3．3．1 STM32最小系统设计

3．3．2 信号采集电路

3．4 供电管理系统

3．5 本章小结

第4章 数据采集传输仪嵌入式软件

4．1 系统软件架构设计

4．2 开发与运行基础

4．2．1 开发平台搭建

4．2．2 嵌入式系统平台搭建

4．2．3 文件目录存储架构

4．2．4 C++开发支持

4．3 现场通信数据采集

4．3．1 数据通道通信

4．3．2 板载SPI通信

4．3．3 现场通信子系统主程序

4．3．4 数字通信兼容

4．3．5 主控子系统数据采集控制线程

4．3．6 主控子系统数据分析处理线程

4．4 远程通信

4．4．1 网络通信功能

4．4．2 网络通信协议

4．4．3 远程网络数据传输

4．5 交互操作功能

4．5．1 输入软键盘功能

4．5．2 安全登录验证

4．5．3 系统菜单

4．5．4 数据采集状态查看

4．5．5 数据查看

4．5．6 数字通信协议管理

4．5．7 设备采集通信配置

4．5．8 系统配置

4．5．9 登录安全管理

4．6 主控程序

4．7 本章小结

第5章 远程中心服务器平台

5．1 系统架构设计

5．2 系统数据库设计

5．2．1 数据关系设计

5．2．2 数据表设计

5．3 服务器软件开发平台

5．3．1 开发平台介绍

5．3．2 基础库平台

5．4 远程数据通信与处理

5．4．1 数据处理程序

5．4．2 报警程序

5．5 本章小结

第6章 客户端软件

6．1 计算机客户端软件

6．1．1 软件功能架构设计

6．1．2 WinForm开发技术

6．1．3 软件功能设计实现

6．2 移动客户端APP

6．2．1 软件功能架构设计

6．2．2 Android开发技术

6．2．3 软件功能设计实现

6．3 本章小结

第7章 系统测试与运行

7．1 功能测试

7．1．1 数据采集传输仪功能测试

7．1．2 远程中心服务器功能测试

7．1．3 客户端功能测试

7．2 系统测试

7．3 本章小结

结束语

致谢

研究生阶段研究成果及发表学术论文情况

参考文献