一种基于无线通讯的水质监测系统.doc

一种基于无线通讯的水质监测系统 基于AT89C51单片机和GPRS设计实现了 一种无线水质监测系统。在下位机水质参数处理方面，应用 无线通讯技术实现了对水质的实时监测。基于串口和DTU模 块将水质数据传送到监控中心，对水质状况实施快速准确地 检测。 关键词 无线通讯；水质；监测系统 [Abstract] On the basis of traditional craft, the system achieves the water quality automatic monitoring system design through the combination of AT89C51 microcontroller and the new GPRS-based wireless communication module. For water quality parameter processing ， under-bit machine adopts information fusion technology to improve the detection accuracy； Through the serial port and he DTU module, the system transfer the water quality to monitoring center， quickly and accurately to achieve real-time monitoring of water quality conditions. The system have some advantages , power consumption , low cost , real-time online, etc. Key words] Wireless communication； Water quality； Monitoring system 目前，随着工农业活动的增加，水污染在种类及毒性危 害日益复杂化［1］。人们主要通过监测站点来采集检测数据， 并根据水质模型对采集到的数据进行处理，进而监控河流水 质状况。但是，这些站点比较分散，所采集的数据存在片面 性，不能准确反映整个河流的水质状况。此外，传送分析手 段落后，监测结果滯后，不能及时反映河流水质的动态状况 ［2］。因而，建立一套完善的水质自动检测系统，克服理化 检测的局限性、片面性，并缩短实验时间，简化操作过程， 动态实时的反映水质变化，保证工农业用水安全及疾病的防 控，势在必行。基于此，本文设计了基于GPRS的无线水质 自动检测系统。 1系统组成及工作原理 本系统主要由各类分站传感器（如温度、PH值、溶解氧 DO、生化需氧量BOD、化学需氧量COD及水文参数流速和流 量等）、若干分站下位机、无线通讯网络、总站工控机等多 级数据检测网络组成。分站检测点与检测中心的系统框图如 系统工作原理是将各分站传感器采集到的信号首先转 化为可识别的电压信号，然后通过信息融合把同类传感器在 空间或时间上可冗余的信息［3］，依据“加权平均法”融合 算法进行融合，得出初步结果，并把初次处理得到的数据送 入下位机，下位机通过DTU无线传输单元与上位机进行通讯， 最后把得到的数据再进一步传送到工控机进行分析处理。 2部分系统硬件设计 2.1下位机 下位机由微控制器、无线收发设备及显示单元组成。微 控制器采用广泛使用的AT89C51芯片，它是美国ATMEL公司 生产的一种带4K字节ROM的低电压，高性能CMOS8位微处 理器［4］。下位机主要用于数据采集等初步处理，打包后通 过无线传输单元传送给监控中心。 2.2温度传感器 温度传感器采用DS18B20。在与微处理器连接时仅需要 一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，操作方 便。测温范围_55°C?+125°C，固有测温分辨率0. 1°C。 2.3 PH值传感器 PH值传感器采用ph复合电极。本PH分析仪的测量原理 是电位测定法，是通过测量电池电动势来确定待测离子活度 的方法。测量电池是由测量电极、参比电极和被测溶液构成， 参比电极的电极电位不随被测溶液活度的变化而变化，指示 电极对被测溶液中的待测离子很敏感，其电极电位是待测离 子活度的函数，所以测量电池的电动势与待测离子的活度有 一一对应的关系。所以，测量电池的作用就是把难以直接测 量的化学量（离子活度）转换成容易测量的电学量（测量电 池的电动势)[5]。 (a)放大电路 (b) A/D转换电路 Ph检测电路 2中，PH电极输出信号通过inall6pa进行放大，信 号范围为_4⑻mv?400mv。为适应AD转换器的测量范围，进 行电平抬升，Inall6pa的基准电