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海水重金属元素现场分析仪器的软件设计

作　者: 王银瓶
导　师: 王平
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 重金属检测 软件设计 信号处理 智能识别 数据库 监控程序
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 101次
引　用: 2次
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内容摘要


本论文论述了我们研制的船载海水重金属元素现场自动分析仪的PC机端软件的设计与实现。该仪器结合了电化学溶出伏安检测技术、离子选择性电极检测技术和光寻址电位传感器检测技术于一体,完成海水痕量重金属元素的现场自动化检测。 论文首先对海水重金属检测技术的国内外现状进行了介绍,阐述了开发海水重金属元素现场自动分析仪的必要性。然后介绍了现场分析仪的软件系统设计,包括数据处理模块、通讯模块、控制模块、数据存储模块和外部监控程序模块等。 在数据处理模块部分,论文针对软件内置的噪声去除、平滑滤波、峰形校正、智能识别等多种算法的原理和具体实现做了详细的叙述,并对各种算法进行了仿真及分析比较。通过仪器实际检测数据的验证,证明联合使用上述多种算法的可行性和有效性。 在通讯、控制和数据存储部分,研究分析了在目前集群系统中广泛采用的消息传递机制,并论述了软件系统如何使用消息机制协调软件各个功能模块的运作。利用WINDOWS消息驱动机制的WINSOCK API的异步网络通信功能实现了RS232和ETHERNET接口通讯,从而通过局域网也能控制程序,最终提高了现场分析仪的自动化程度;使用基于OLE DB控件实现了ACCESS数据库的建立和应用,提高了检测数据管理的效率。 此外,论文还介绍了外部监控程序的实现,利用基于WTS API函数获得操作系统的相关信息,从而达到监控系统和被监控软件运行状况的目的,提高了软件的稳定性。 最后,论文介绍了上述软件在仪器中的实际应用,对软件的性能指标进行了初步的测试和分析。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章 绪论  8-10
  1.1 海水重金属元素自动检测技术的研究背景  8
  1.2 海水重金属元素自动检测技术的研究进展  8-9
  1.3 课题研究的目的和方法  9-10
    1.3.1 研究目的  9
    1.3.2 研究方法  9-10
第二章 系统结构及检测方法  10-15
  2.1 引言  10
  2.2 系统的总体设计  10-11
  2.3 系统的软件结构  11-12
  2.4 仪器使用的检测方法  12-15
    2.4.1 溶出伏安法  12-13
    2.4.2 离子选择性电极法  13-14
    2.4.3 光寻址电位传感器检测法  14-15
第三章 数据处理算法模块  15-49
  3.1 引言  15
  3.2 算法模块综述  15-16
  3.3 粗大嗓声去除  16-19
    3.3.1 噪声的分类  16
    3.3.2 大噪声的剔除  16-19
  3.4 平滑滤波  19-25
    3.4.1 五点三次平滑  19
    3.4.2 小波变换  19-21
    3.4.3 数字滤波器  21-24
    3.4.4 比较与应用  24-25
  3.5 插值拟合  25-29
    3.5.1 最小二乘法拟合  26-27
    3.5.2 三次样条函数插值  27-29
  3.6 峰形校正  29-39
    3.6.1 基线校正  29-33
    3.6.2 重叠峰分辨  33-39
  3.7 曲线变换  39-42
    3.7.1 整数阶微积分  39
    3.7.2 小数阶微积分(Fractional Calculus)  39-42
  3.8 求解峰值与峰面积  42-43
  3.9 智能识别  43-48
    3.9.1 人工神经网络概述  43
    3.9.2 BP神经网络及其建模条件  43
    3.9.3 BP神经网络的数学模型  43-45
    3.9.4 BP神经网络的学习算法  45
    3.9.5 BP算法的优缺点  45-46
    3.9.6 BP神经网络在海水检测中的应用  46-48
  3.10 本章小结  48-49
第四章 通讯与控制模块  49-67
  4.1 引言  49
  4.2 RS232通讯  49-52
    4.2.1 Window平台的串口通讯  49-50
    4.2.2 串口通讯的实现  50-52
  4.3 Socket通讯  52-55
    4.3.1 Socket网络模型  52-53
    4.3.2 Socket网络通讯的实现  53-55
  4.4 进程间通讯  55-58
    4.4.1 进程及进程间通讯的定义  55-56
    4.4.2 进程间通讯的方式  56
    4.4.3 进程间通讯的实现  56-58
  4.5 仪器工作流程  58
  4.6 系统命令解析  58-60
    4.6.1 命令的格式  58-59
    4.6.2 命令的解析  59-60
  4.7 软件与硬件系统命令协议  60-62
    4.7.1 协议的定义  61
    4.7.2 协议的应答机制  61-62
  4.8 多线程的检测流程  62-65
    4.8.1 Windows的消息概述  62-63
    4.8.2 多线程的实现  63-65
  4.9 有效的出错记录和处理  65-67
    4.9.1 日志记录  66
    4.9.2 出错处理  66-67
第五章 数据存储模块  67-75
  5.1 引言  67
  5.2 普通数据文件  67-68
  5.3 数据库  68-75
    5.3.1 数据库简介  68-69
    5.3.2 数据库的设计  69-70
    5.3.3 数据库类型的选择  70
    5.3.4 VCL数据库控件选择  70-71
    5.3.5 数据库的实现  71-75
第六章 监控程序  75-81
  6.1 引言  75
  6.2 线程、窗口和消息的相互关系  75-77
  6.3 监控程序的实现  77-80
    6.3.1 注册程序热键  77
    6.3.2 对进程的相关操作  77-80
  6.4 监控程序的实际应用  80-81
第七章 仪器的应用  81-86
  7.1 引言  81
  7.2 材料和器件  81-82
    7.2.1 容器  81
    7.2.2 传感器  81-82
  7.3 实验装置  82-83
  7.4 检测过程  83-85
    7.4.1 程序预设置  83-84
    7.4.2 实测结果  84-85
  7.5 结论  85-86
第八章 总结与展望  86-90
  8.1 总结  86-88
  8.2 展望  88-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
附录 作者在攻读硕士期间发表的论文  95-96
独创性声明  96
学位论文版权使用授权书  96

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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