【摘要】當今時代經(jīng)濟在不斷的發(fā)展，社會在不斷的進步，人們的生活水平也在穩(wěn)步提升，但是其中一些隱性環(huán)節(jié)中也表現(xiàn)出一些較大的問題不容忽視，其中對人們?nèi)粘Ｉ钣绊戄^大的就是水資源短缺和水資源污染日益嚴重的情況，所以基于此怎樣才能建立一個高校的完善的地表水監(jiān)控系統(tǒng)在當前來說是一個尤為重要的話題。本研究將主要就嵌入式地表水化學需氧量在線監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)問題進行分析，希望所得結(jié)果能夠為相關(guān)領(lǐng)域提供有價值的參考。

【關(guān)鍵詞】嵌入式；地表水；化學需氧量

引言

化學需氧量（COD）是在一定的條件下采用強氧化劑對水資源進行處理所消耗的氧化劑所折合成癢的量，對于水質(zhì)有機污染來說是檢驗的綜合指標，同時也是進行水質(zhì)監(jiān)測的一項重要參數(shù)。在我國對環(huán)境水質(zhì)進行測試，標準規(guī)定采用重絡(luò)酸鉀法檢測所得的數(shù)值作為化學需氧量。但是傳統(tǒng)的操作方法相對來說較為復雜，而且需要很長時間的分析，其能源的消耗量十分巨大，所以探索一種簡便快速的分析方法便顯得尤為重要。

1.基于嵌入式地表水化學需氧量在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能

化學需氧量是對水中還原性物質(zhì)含量進行標示的一個指標，化學需氧量能夠?qū)λ羞€原物質(zhì)的污染程度進行反應，這些物質(zhì)主要涉及到有機物、亞鐵鹽、亞硝酸鹽、硫化物等等，而且其地表水當中的主要污染物是有機物，所以化學需氧量能夠當做是有機物質(zhì)相對含量的一項綜合性指標[1]。針對于此，我國制定了對地表水化學需氧量檢測的相關(guān)標準，并且根據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標，按照功能的高低將其以此劃分為五大類：①對國家自然保護區(qū)、源頭水進行檢測；②對集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、水產(chǎn)品類市場、珍稀水生物種生存場所等進行檢驗；③對集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)進行檢驗；④對工業(yè)用水區(qū)和人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)進行檢驗；⑤對農(nóng)業(yè)用水區(qū)和一般景點水域進行檢驗。

采用化學需氧量檢測，在試樣當中放入重絡(luò)酸鉀溶液，以強硫酸作為介質(zhì)，并采用硫酸銀進行催化，經(jīng)過高溫消解，采用分光光度法對化學需氧量的數(shù)值進行測定。待試樣當中的化學需氧量數(shù)值為10mg/l～150mg/l的時候，設(shè)定波長為400±20nm，并在其作用下對重絡(luò)酸鉀因為還原所生成的Cr3+的吸光度進行測定[2]。在這個試樣當中，三價鉻（Cr3+）的吸光度和化學需氧量的增加值為正比，這樣便需要將三價鉻的吸光度進行換算，形成式樣的COD值。

而嵌入式的地表水化學需氧量在線監(jiān)測系統(tǒng)其主要功能是按照設(shè)定好的程度要求對化學需氧量值進行自動監(jiān)測，系統(tǒng)的主要功能可以從四個方面說起：①可以自動進行加液計量，實現(xiàn)化學需氧量值自行檢測的功能，該設(shè)備能夠?qū)⒋郎y水的水樣以及試劑一同自行添加到反應池中進行混合處理，混合均勻以后為混合液提供反應所必須的恒溫環(huán)境，反應結(jié)束后，最懂對化學需氧量的值進行檢測；②該設(shè)備具備在線遠程查詢功能和遠程監(jiān)控功能，能夠利用系統(tǒng)的web服務(wù)器來進行遠程網(wǎng)絡(luò)工作；③該系統(tǒng)在化學需氧量超標時可以自動報警，當期測定所得的化學需氧量的數(shù)值超過了設(shè)定的基準值，那么其將會通過GSM短信信息模塊來發(fā)送報警信息給負責人，以便于對相關(guān)信息做出直接的掌握；④檢測設(shè)備對縣城環(huán)境的信息可以進行有效的采集，主要通過網(wǎng)絡(luò)控制臺的攝像頭進行觀測，能夠?qū)υO(shè)備現(xiàn)場的信息作出及時了解。

2.基于嵌入式地表水化學需氧量在線檢測系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

2.1控制系統(tǒng)的設(shè)計

控制系統(tǒng)的組成部分主要涉及到電源、外圍部件驅(qū)動模塊、通信模塊、模擬信號采集模塊和S3C2410最小系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的要求，在S3C2410最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行擴展，生成2路PWM端子，對八位閥和蠕動泵進行分別控制，2路模擬量采集口分別對光電檢測器和溫度得輸入信號電壓值進行檢測。而5路I/0端子則是對冷卻風扇、高壓閥、潛水泵、固態(tài)繼電器和加熱絲等分別進行控制，并將GPRS模塊和一個RS232串口連接起來，GPRS模塊的主要功能就是對報警信息進行發(fā)送。設(shè)置USB通信口，其主要負責對相關(guān)的內(nèi)核文件和系統(tǒng)文件進行下載，鑒于當前網(wǎng)絡(luò)的需要，采用50M網(wǎng)絡(luò)接口將系統(tǒng)鏈接到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，系統(tǒng)因為設(shè)計需要，選擇Linux版本，對其內(nèi)核的源代碼進行修改，并在其內(nèi)核當中添加USB驅(qū)動、RS232穿孔驅(qū)動和50M網(wǎng)口驅(qū)動。在系統(tǒng)運行化環(huán)境下，將各個模塊的驅(qū)動程度進行交叉編譯，之后插入到內(nèi)核當中，其主程序通過內(nèi)核接口函數(shù)對驅(qū)動程度進行調(diào)整，實現(xiàn)整個流程的控制。主要情況請參見圖1所示。

2.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計

首先是對信息發(fā)送模塊進行設(shè)計，本研究所采用的系統(tǒng)是給予GPRS模塊的GSM/GPRS雙頻模塊，其主要給短信息、語音傳輸、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等提供無線接口服務(wù)。本研究所涉及到的模塊能夠提供標準的RS232串行接口，用戶主要通過對串口的使用，采用AT指令來完成其對相關(guān)模塊的操作。GPRS模塊經(jīng)過串口線鏈接到S3C 2140串口，當掛載完成以后其主要相當于一個設(shè)備文件，主要通過系統(tǒng)函數(shù)來實現(xiàn)讀寫操作。

其次是光電檢測模塊的設(shè)計。該模塊的檢測部件是一個發(fā)光二極管、光纖、光電池等，光電檢測工作可以在消解電池處進行直接檢測，因此將光電檢測的系統(tǒng)疊加在消解系統(tǒng)上，等反應液完全消解以后，便可以進行直接的檢測。但是發(fā)光管的工作需要一定量的恒定電流，本研究所設(shè)定的系統(tǒng)電流為20Ma，這能夠使發(fā)光管的波峰達到410nm。對光電進行檢測，因為受到溫度和電源紋波的影響，其更容易造成數(shù)據(jù)的失真，所以對此提出解決方案，可以采用高精密的電源或光纖來對因采集到的光電信進行多級濾波處理。

還有一個是計量消解模塊。該系統(tǒng)的分光光度法主要是對在特定波長處或者一定波長范圍內(nèi)的被測物質(zhì)的光的吸收度進行測量，進而再對該物質(zhì)進行定量和定性分析。這樣單色光的輻射在穿越背側(cè)物質(zhì)的溶液之時，其物質(zhì)的吸收量和物質(zhì)的濃度與溶液層的厚度成正比。當已知的某種物質(zhì)在一定條件下進行系數(shù)吸收之后，便能夠采用相同的條件將該測試品配成溶液，對其吸收度進行測定，最后計算出測試品當中該物質(zhì)的含量，這對于相同物質(zhì)和相同波長的單色光而言，溶液的吸光度與濃度為正比關(guān)系。基于此，快速消解分光光度法的檢測原理主要是給予八位切換閥、計量管和蠕動泵等組成，而八位切換閥能夠?qū)Σ煌噭┻M行添加，再通過蠕動泵將試劑加入計量管內(nèi)，采用多液位光電傳感器進行精確計量，將試劑推入消解罐內(nèi)。消解系統(tǒng)全封閉，這樣便可以進行充分消解，同時也可以進行比色處理，所以也叫消解比色管。

3.結(jié)語

本研究主要對基于嵌入式的地表水化學需氧量在線檢測系統(tǒng)的功能和功能實現(xiàn)方面的問題進行分析，通過本研究分析可以得出，該系統(tǒng)能夠有效對復雜的系統(tǒng)資源進行管理，并且以其油量的高性能和多用戶強大網(wǎng)絡(luò)功能進行地表水的化學需氧量檢測，具有較為現(xiàn)實的實用價值。

參考文獻

[1]吳君勝，曾海.基于Web虛擬現(xiàn)實技術(shù)的樓宇漫游系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2011，23（06）：563-564.

[2]姚志堅.試論GPRS水文監(jiān)控系統(tǒng)的特點及其在水文監(jiān)測中的應用[J].黑龍江科技信息，2011，22（04）：475-476.