工业废水污染物排放浓度与总量智能化监控装置研制

摘要

目前我国环保部门一般规定在线水污染物监测仪以4～6小时间隔采集排污口污水瞬时样本，再依据这些测量值乘以这段时间间隔时间内的污水排放累积流量，计算得到这段时间间隔的污染物排放总量，这种排污监测和计算方式存在以下弊端：1）采样间隔时间太长，排污总量计算不科学；2）排污企业对污染物在线测量仪表采样与测量规律极易掌握，采样结束后突击“偷排”现象严重；3）无法给环保执法提供科学的依据。
　　 在此背景下，本人导师领导的科研团队和环境科学与工程学科带头人吕锡武教授领导的科研团队针对国内环保部门普遍采用的点源排放废水污染物浓度和总量监控方法以及普遍配置化学药剂型在线监测仪器的实际状况，进行深入研究和联合提出一种水污染物排放总量的智能化测量与计算新方法（此方法已申请国家发明专利，名称为：“一种污水污染物排放总量的智能化测量方法”，现已公开，公开号CN101261145A，本人为专利发明人之一），实现对污染源排放的工业废水污染物总量科学监控，以此来解决目前污染源在线监控系统所存在的问题。
　　 本人学位论文主要工作就是基于上述创新思路，负责工业废水污染物浓度与总量监控装置样机设计与研制，该样机的主体仪器以NXP公司的32位LPC2214微控制器为核心，通过构建智能化比例取样控制器，从而实现废水水样的自动采集与存储，具有数据采集、人机交互、数据存储、异常报警、电源管理等功能，系统可以通过GPRS无线通讯将数据实时发送到指定的信息化平台，并可以利用基于无线传感器网络的手持抄表设备对现场监测到的废水污染物各项指标进行读取与记录。
　　 本学位论文共分为六章，第一、二章介绍课题背景与总体方案，第三章介绍系统各部分硬件设计，第四章介绍系统各模块软件设计，第五章详细介绍了系统无线通信软件设计，第六章介绍了系统开发调试及相关问题的解决方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 背景与意义

1.2 研究内容与设计目标

第二章 总体方案设计

2.1 系统需求分析及总体技术指标

2.1.1 系统需求分析

2.1.2 系统总体功能技术指标

2.2 系统总体方案设计与框架构建

2.2.1 系统总体方案设计

2.2.2 系统总体框架构建

第三章 系统硬件设计

3.1 硬件总体设计方案

3.2 嵌入式中央处理器的选择

3.2.1 常用嵌入式处理器简介

3.2.2 选择中央处理器的原则

3.2.3 处理器外围电路设计

3.3 无线传输方案设计

3.3.1 远程无线通讯方案比较

3.3.2 GPRS模块选型与电路设计

3.3.3 西门子MC55的简介及硬件设计

3.3.4 短距离无线通讯简介

3.3.5 CC1100短距离无线通讯设计

3.4 模拟信号输入设计

3.4.1 模拟信号输入需求分析

3.4.2 模拟信号输入设计

3.4.3 模拟信号输入电路实现

3.5 数字信号输入输出设计

3.5.1 开关量信号输入设计

3.5.2 数字信号输出设计

3.6 实时时钟的选择

3.6.1 实时时钟选择需求分析

3.6.2 实时时钟选择

3.7 数据存储器的选择

3.7.1 选择数据存储器的原则

3.7.2 常用数据存储器比较和选择

3.7.3 串行Flash的硬件设计

3.8 人机接口的设计

3.8.1 键盘方案选择

3.8.2 显示电路设计

3.9 串行通讯接口设计

3.9.1 RS232通讯模块

3.9.2 RS485通讯模块

3.10 电源设计

3.10.1 电源需求分析

3.10.2 电源模块方案的选择与论证

3.10.3 电源电路具体设计

3.11 硬件抗干扰设计

第四章 系统软件设计

4.1 软件设计目标及主要功能

4.1.1 软件设计目标

4.1.2 软件主要功能

4.2 主程序结构及框图

4.3 人机接口部分

4.4 模拟信号采集部分

4.5 实时时钟部分

4.6 备份数据存储部分

4.7 RS485通讯部分

4.8 通信功能设计

4.9 软件抗干扰设计

4.9.1 程序自检

4.9.2 看门狗抗干扰技术

4.9.3“软件陷阱”技术

4.9.4 数字滤波技术

第五章 无线通讯设计

5.1 GPRS无线通讯设计

5.1.1 GPRS无线通讯原理

5.1.2 无线MODEM通讯指令

5.1.3 GPRS无线通讯程序设计

5.2 短距离无线通讯设计

5.2.1 SimpliciTI通讯协议

5.2.2 CC1100通讯程序设计

第六章 系统开发与调试

6.1 系统开发调试环境

6.1.1 ADS集成开发环境组成介绍

6.1.2 ADS调试工具介绍

6.2 系统调试出现的问题与解决方法

6.2.1 调试前的准备工作

6.2.2 串口与MC55通信问题处理

6.2.3 CC1100建立连接处理

6.2.4 系统联调

结束语

致谢

参考文献

研究生阶段研究成果及发表论文