流域水质在线监测与预警技术的研究
本文选题:水质在线监测 切入点:数据采集 出处:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着水污染问题的日益严重,建立一套实时的、先进的、准确的水流域监测系统对水污染的治理与预警起着至关重要的作用。本课题针对呼兰河流域水污染问题设计了一套水质在线监测系统,实现对呼兰河流域的监测与预警。论文分析了国内外水质监测技术的发展趋势,设计了一套包含传感器模块、数据采集模块、安全模块、4G无线通信模块等部分组成的水质在线监测系统,对呼兰河流域进行24小时不间断监测。数据采集模块基于高性能嵌入式单片机AM3358和STM32来设计,其中,采集主控板运行Linux操作系统,它负责与上位机和采集子板进行通信。为采集子板移植了FreeRTOS操作系统,它负责工业现场模拟信号、电压信号的采集以及数字信号的输出控制功能,两块板卡之间通过基于RS485总线的MODBUS协议进行通信。整个系统位于无人值守的野外,为其设计了安全模块来进行保护,一旦发生异常,将触发摄像头拍照上传。同时,建立了基于模糊神经网络的水质评估模型,实时对水质情况进行分析,当水质评估因子超过设定的污染阈值时,将在上位机端进行预警提示。工业现场的数据通过4G无线通信模块实时上传到数据库,然后经过服务器,可在监控中心上位机端进行实时显示。论文最后给出了整套水质在线监测系统软硬件的联合测试,并进行了误差分析,并且对建立的水质评估模型进行了测试,测试结果表明,水质在线监测系统满足呼兰河流域实时监测与预警的需求。
[Abstract]:As the problem of water pollution becomes more and more serious, a set of real-time, advanced, Accurate water basin monitoring system plays an important role in water pollution control and early warning. This paper designs a water quality online monitoring system for the problem of water pollution in Hulan River Basin. The paper analyzes the development trend of water quality monitoring technology at home and abroad, and designs a set of sensor module and data acquisition module. The water quality on-line monitoring system composed of security module and 4G wireless communication module is used to monitor the water quality of Hulan River basin 24 hours without interruption. The data acquisition module is designed based on high-performance embedded MCU AM3358 and STM32, among which, The main acquisition control board runs the Linux operating system, which is responsible for communicating with the upper computer and the acquisition subboard. The FreeRTOS operating system is transplanted to the acquisition subboard. It is responsible for the industrial field analog signal, voltage signal acquisition and digital signal output control function. The two boards communicate through MODBUS protocol based on RS485 bus. The whole system is located in the unattended field. A security module is designed to protect the card. Once an anomaly occurs, the camera will be triggered to take photos and upload. At the same time, A water quality assessment model based on fuzzy neural network is established to analyze the water quality in real time. When the water quality assessment factor exceeds the set pollution threshold, The industrial site data is uploaded to the database through 4G wireless communication module in real time, and then passed through the server. It can be displayed in real time on the upper computer of the monitoring center. Finally, the paper gives the joint test of software and hardware of the whole water quality online monitoring system, and carries on the error analysis, and tests the established water quality evaluation model, the test result shows that, Water quality online monitoring system meets the demand of real-time monitoring and early warning in Hulan River Basin.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP274
【参考文献】
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,本文编号:1638414
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