水体污染实时监测技术及设备研发

摘要

近些年来，随着国内经济的飞速发展，水体污染情况日益严重。而随着人民群众生活水平的日益提高，民众也越来越关注水质问题。目前在我国比较普遍的水质监测方法大都是检测人员在某些监测点手动定时采样，然后带回实验室进行分析。这种方式时效性不足，缺乏对突发性污染事故的预警能力。面对当前越来越严峻的水环境安全形势，亟需一些先进的技术手段和设备来加强水资源的监管力度。 为了解决这一问题，本文介绍了一种水体污染实时监测系统。本系统主要组成部分有水体污染实时监测装置、数据采集处理模块、GPRS网络传输模块和监控中心服务器。开发了基于MSP430F149单片机的数据采集处理模块和基于C#语言的监控中心软件，以较低的成本和较高的精度实现了水质远程在线监测，可以满足24小时不间断的在线监测要求，并能利用GPRS网络将监测数据自动发送到监测中心服务器。本系统的监测数据能够客观的反映水体质量及其趋势，可以实时可靠地为环境监管部门提供的数据依据。实验表明，本系统具有低成本、高精度、实时性强、可靠性高、使用方便等优点，能够满足水体污染实时监测的实际需求，具有良好的应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 水资源对人类的重要意义

1．1．2 水体污染的严重性

1．1．3 水质在线监测的必要性

1．1．4 各项主要水质指标的含义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水体污染监测方法概述

1．2．2 水质在线监测系统概述

1．3 本文的主要研究工作

第二章 各项监测指标的测量原理

2．1 监测指标的选择

2．2 余氯的测量原理

2．2．1 水与氯气的反应

2．2．2 余氯传感器的工作原理

2．3 溶解氧的测量原理

2．3．1 碘量法

2．3．2 电流法

2．4 电导率的测量原理

2．4．1 电导池等效电路

2．4．2 双电层理论

2．5 浊度的测量原理

2．6 pH的测量原理

2．7 本章小结

第三章 系统总体方案设计

3．1 传感器的选择

3．1．1 电化学传感器

3．1．2 物理传感器

3．1．3 生物传感器

3．2 数据采集方案的选择

3．3 监测数据远程传输方案的选择

3．3．1 短消息传输方式

3．3．2 无线电台传输方式

3．3．3 3G网络传输方式

3．3．4 GPRS网络传输方‘式

3．4 水体污染实时监测系统整体工作流程

3．5 本章小结

第四章 系统硬件部分设计

4．1 硬件部分整体设计思路

4．2 控制器模块

4．3 信号调理模块

4．4 数据处理

4．5 GPRS网络传输模块

4．6 采样电压与测量值换算拟合

4．6．1 直线参数的估计

4．6．2 拟合结果的偏差

4．7 主要技术参数

4．7．1 样水条件

4．7．2 现场要求

4．7．3 余氯测量技术参数

4．7．4 溶解氧测量技术参数

4．7．5 电导率测量技术参数

4．7．6 浊度测量技术参数

4．7．7 pH值测量技术参数

4．8 本章小结

第五章 监控中心软件设计

5．1 软件需求分析

5．1．1 总体需求分析

5．1．2 详细需求分析

5．2 背景知识介绍

5．2．1 ．NET Framework

5．2．2 C#

5．2．3 TCP／IP

5．2．4 Socket

5．3 监控中心软件系统分析设计

5．3．1 软件总体设计

5．3．2 数据接收模块

5．3．3 数据处理模块

5．3．4 数据可视化模块

5．3．5 数据序列化模块

5．3．6 UI设计

5．4 关键技术

5．5 监控中心软件效果展示

5．6 本章小结

第六章 水体污染实时监测系统实验测试

6．1 水体污染实时监测装置原型机及成品展示

6．2 远程监测实验

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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作者简介