多参数水质在线监测系统设计与实现

摘要

随着科学技术的发展，人类的生活水平得到了前所未有的提高。人们享受着科技成果来带的方便与舒适的同时也要为治理各类环境污染做出努力。治理水污染是其中的核心内容之一，水质监测是预防水污染的重要手段，因此水质监测仪器的研发具有十分重要的意义。
　　传统的监测方法是根据分析化学原理，定期采集水样，然后带回实验室进行分析、测量，得到各个水质参数，操作复杂且不能保证精确性和实时性。与此相比水质在线监测系统，具有测量参数多、精度高、实时性等优点，可有效的提高水质监测的效率。
　　本论文在深入了解水库水质在线监测系统需求和水质在线监测系统的工作原理的基础上，提出水质在线监测系统的总体设计方案并进行了实际搭建。该多参数水质在线监测系统以STM32F103ZET6为核心元件，采用水质监测传感器将水质的物理量参数转换为电信号的模拟量，由信号变换电路将传感器输出的电流信号转换为STM32F103ZET6可处理的0～3.3V电压信号，数据采集模块将模拟电信号转换为数字量之后，在液晶屏上显示采集到的水质数据。同时通过RS485串口与上位机通信。多参数水质监测系统的上位机软件方案一采用LabVIEW开发，可实现水质数据的采集、处理、显示、存储以及数据波形的显示。方案二采用C#语言开发，同时应用SQL server2008作为后台数据库，实现了水质数据以及变化率的实时显示、存储以及波形在线观测，并具有在线查询水质历史数据的功能。所设计的多参数水质在线监测系统达到预期目标。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究意义及背景

1．2 水质在线监测技术国内外发展现状及趋势

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题的主要研究内容

1．4 本章小结

2 系统总体设计分析

2．1 多参数水质在线监测系统描述

2．2 系统布局

2．3 系统功能分析

2．4 密封舱设计

2．5 传感器选择

2．6 本章小结

3 多参数水质在线监测系统硬件电路设计

3．1 多参数水质在线监测系统硬件电路设计

3．2 信号处理电路设计

3．2．1 I／V转换电路设计

3．2．2 RCV420I／V转换电路设计

3．3 电源电路设计

3．4 数据采集电路设计

3．4．1 STM32为核心的最小系统电路

3．4．2 ADC模块

3．5 USB转串口电路设计

3．6 串口通信电路设计

3．7 液晶屏显示电路设计

3．8 本章小结

4 多参数水质在线监测系统软件设计

4．1 嵌入式软件程序设计

4．1．1 ADC数据采集程序设计

4．1．2 串口通信程序设计

4．1．3 液晶屏显示程序设计

4．2 基于LabVIEW的上位机软件设计

4．3 基于C#语言开发的上位机软件

4．3．1 登录界面

4．3．2 主界面

4．3．3 历史数据查询界面

4．3．4 曲线显示面

4．4 本章小结

5 系统调试与验证

5．1 嵌入式系统调试

5．2 基于LabVIEW的上位机软件应用

5．3 基于C#的上位机软件测试

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间参与项目情况

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢