饮用水中砷/氟离子动态监测分析仪设计

摘要

本研究叙述了一种饮用水中砷/氟元素实时检测仪器设计，重点介绍了该仪器液体自动进样流程，测试用水前处理机理，信号采样与处理以及数据的远程发送软件设计与实现。该砷、氟离子动态监测分析仪能够同时快速检测生活污水及饮用水中多种离子(As、F)的浓度，并能够将数据实时发送到远程服务器。
　　 该论文首先对水中元素测试技术的国内和国外研究状况做了概述，叙述了设计水体中元素动态测试分析仪的必要性。然后叙述了砷/氟元素实时测试仪器的软件系统开发，主要包含自动进样软件、信号采样与处理系统、数据无线发送模块等。
　　 在监测分析仪自动进样控制软件部分，采用了两种不同进样原理和精度的泵，即蠕动泵和注射泵，在减少开发成本的同时，保证进样的效率和精度。控制软件、泵、管道、试剂瓶、反应罐等构成了全部自动进样体系。在搭建进样管道时，合理的设计互不相关的水路分布，使各重金属离子浓度测试相对独立，减少干扰。在数据采集与处理部分，利用MSCOMM控件实现串口通讯，论文针对去噪、峰面积识别与计算也做了系统讨论。
　　 在数据无线发送部分，在实地分析仪安装上支持串口数据传输的无线的数据发送模块，在室内设立监测服务器，现场测试数据能够及时的发送到服务器。
　　 此外，本文还介绍了整个仪器在测试饮用水中砷、氟离子的实际应用。通过大量检测，得出了分析仪的性能指数。测试结果说明，分析仪全自动程度高，适合偏远地区无人值守条件下饮用水中多种离子的动态监测。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 饮用水中砷／氟离子的危害

1．3 水体中多种元素测试技术的研究状况

1．4 本文研究内容

第2章 分析仪系统设计及测试方法

2．1 仪器使用的检测方法

2．1．1 循环伏安法

2．1．2 阳极溶出伏安法

2．2 仪器系统的总体设计

2．3 测试用水的前处理

2．4 本章小结

第3章 液体自动进样控制系统设计

3．1 饮用水中砷元素测试进样流程与实现方式

3．2 饮用水中氟元素测试进样流程与实现方式

3．3 砷／氟测试进样管路的集成和优化

3．4 液体自动进样模块的硬件设备

3．4．1 蠕动泵

3．4．2 注射泵

3．4．3 电磁阀和多通基板

3．4．4 通讯接口设备

3．5 液体自动进样控制系统软件实现

3．5．1 RS232／485串口通信方式

3．5．2 串口通信控件MSCOMM及编程实现

3．5．3 蠕动泵的通信协议

3．5．4 注射泵的通信协议

3．5．5 自动进样系统软件的编写与实现

3．6 液体进样系统的装配与精度检测

3．7 本章小结

第4章 通信与数据采集处理模块

4．1 数据采集软件和硬件通讯规约

4．2 噪声去除

4．3 绘图控件IOCOMP

4．4 实时曲线的绘制

4．5 出峰识别及峰面积计算

4．6 数据的存储

4．7 实验结果及分析

4．7．1 分析仪装置

4．7．2 分析仪技术指标

4．7．3 实验结果

4．8 仪器的嵌入式发展

4．8．1 嵌入式HMI0811平板电脑

4．8．2 HMI0811嵌入式软件编写的实现

4．9 本章小结

第5章 基于GPRS的无线数据传送模块

5．1 无线数据传输流程

5．2 数据库简介

5．3 基于GPRS的监测仪无线控制过程

5．4 ME99T数据传输模块

5．5 无线数据传输协议

5．6 远程启动及数据传送实际应用

5．7 远程启动及数据传送实际应用

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果