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多参数水质在线监测系统软件设计

作　者: 何皇冕
导　师: 刘宛予
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 在线监测 化学需氧量 总磷 总氮
分类号: TP3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着科技的进步,环境监测由人工采样和实验室分析为主向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展。面对我国水资源短缺和水污染的日益严重,加强水环境的监测势在必行。实施水质在线监测,可以实现水质的实时、连续监测和远程监控,及时掌握主要流域的水质状况以及重大水质污染事故、排放达标等情况,为水环境保护及水污染防治提供重要的监测信息。化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)是水质监测中的三个重要指标,传统的COD、TP、TN的监测多采用实验室检测的方法,检测周期长,操作复杂,不能达到实时监测的目标。而国内现有的水质监测仪多以单一参数为主,监测功能不强。因此,为实现水质的多参数、连续、在线、快速检测,减少引进国外价格昂贵的监测仪器,研发一套多参数(COD、TP、TN)水质在线监测系统,对提高我国水质监测的整体水平具有重大意义。本文介绍了多参数水质在线监测系统的总体设计思想、水质检测的原理、系统的软件设计和实现方法,以及软硬件之间的通信过程。首先介绍了监测系统的总体设计,包括COD、TP、TN的检测原理和方法,以及系统的总体设计思路和总体硬件结构;然后重点介绍了水质监测系统的软件设计和软硬件通信过程;最后对监测系统的软件进行了测试、验证,并对测试数据进行了分析和总结。本系统参照国家标准设计水质参数的检测方法,使监测系统能够更好地适应我国的国情,提高产品的应用效率。其中,COD的检测参照国家标准HJ/T 191-2005《紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪技术要求》; TP的检测参照国家标准GB/T 11894-89《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测TP》;TN的检测参照国家标准GB/T 11893-89《钼酸铵分光光度法检测TN》。本系统应用了自动控制技术、自动测量技术和计算机技术,具有较高的稳定性、兼容性,具有良好的可扩展性。本系统的适用性很强,适当修改系统的软件后即可进行其它水质参数的测定。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪 论  10-15
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 水质在线监测仪器的研究现状及分析  11-13
    1.2.1 我国水环境现状  11-12
    1.2.2 国外水质在线监测系统研究现状  12
    1.2.3 国内水质在线监测系统研究现状  12-13
    1.2.4 水质在线监测系统的发展趋势  13
  1.3 课题主要研究内容  13-15
第2章 水质在线监测系统的总体介绍  15-30
  2.1 水质检测原理  15-18
    2.1.1 吸光度算法  15-16
    2.1.2 最小二乘法直线拟合算法  16-17
    2.1.3 双波长分光光度法原理  17-18
  2.2 分光光度法检测COD、TP、TN 原理及工作流程  18-23
    2.2.1 分光光度法检测原理及总体工作流程  18-19
    2.2.2 UV 法检测COD 含量原理及流程  19-20
    2.2.3 钼酸铵分光光度法检测TP 含量原理及流程  20-21
    2.2.4 紫外分光光度法检测TN 含量原理及流程  21-23
  2.3 系统的总体设计方案  23-24
    2.3.1 总体设计思想  23-24
    2.3.2 主要设计任务  24
  2.4 硬件简介  24-29
    2.4.1 总体硬件结构  24-25
    2.4.2 前端（上位机）工作设备  25
    2.4.3 电磁阀  25-26
    2.4.4 反应槽  26-27
    2.4.5 注射计量泵  27-28
    2.4.6 光度计  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 在线监测系统的软件设计  30-43
  3.1 软件系统功能  30
  3.2 软件开发环境  30-31
  3.3 系统的校准与检测  31-35
    3.3.1 系统校准过程  31-33
    3.3.2 系统检测过程  33-35
  3.4 软件实现功能  35-42
    3.4.1 检测参数设定  35-36
    3.4.2 系统校准  36-37
    3.4.3 水质检测  37-38
    3.4.4 数据查询  38-40
    3.4.5 硬件通讯参数设置  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 硬件通讯系统设计  43-52
  4.1 串行通信研究  43-46
    4.1.1 串行通信简介  43-44
    4.1.2 RS-232 接口协议  44-46
  4.2 硬件通信程序设计  46-51
    4.2.1 通信主程序设计  46-48
    4.2.2 串口初始化程序  48-50
    4.2.3 子程序设计  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章 软件测试和应用  52-60
  5.1 曲线校准  52-55
    5.1.1 COD 校准结果  52-53
    5.1.2 TP 校准结果  53-54
    5.1.3 TN 校准结果  54-55
  5.2 水质检测  55-59
    5.2.1 采样水质检测  55
    5.2.2 COD 检测数据查询  55-57
    5.2.3 TP 检测数据查询  57-58
    5.2.4 TN 检测数据查询  58-59
  5.3 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

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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
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