王方杰

摘要： 為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提出了一種基于組態(tài)王的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò) I/O 模塊、無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)監(jiān)控中心組成。傳感器采集數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)監(jiān)控中心，由組態(tài)王完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成對(duì)電導(dǎo)率、PH 值、濁度、氧化還原等信號(hào)的采集與處理。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表制作、報(bào)警等功能。對(duì)各種水質(zhì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測(cè)；組態(tài)王；多參數(shù)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）18-0250-02

水環(huán)境的保護(hù)和預(yù)防是促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和關(guān)乎人們生活健康的重要舉措。水資源保護(hù)中如何高效實(shí)時(shí)的獲取水環(huán)境信息，及時(shí)有效對(duì)信息進(jìn)行采集處理，預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)成為水質(zhì)監(jiān)測(cè)與治理中的重要環(huán)節(jié)。

本文將組態(tài)王與傳感器技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，設(shè)計(jì)出基于組態(tài)王的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)將傳感器放入待測(cè)水域中采集數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊和無(wú)線 ap傳輸?shù)?PC 機(jī)，由組態(tài)王進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果顯示在終端上，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警，提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能化與水污染治理的有效性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)利用組態(tài)王軟件，網(wǎng)絡(luò) I/O 模塊，無(wú)線 AP 以及各種傳感器。

基于組態(tài)王的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括：網(wǎng)絡(luò)I/O聯(lián)網(wǎng)模塊、電源模塊、無(wú)線模塊、傳感器。軟件設(shè)計(jì)包括：定義外部設(shè)備和變量、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、界面設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)。

主要實(shí)現(xiàn)功能：

（1）多參數(shù)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集；

（2）水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

（3）水質(zhì)污染實(shí)時(shí)報(bào)警；

（4）數(shù)據(jù)信息無(wú)線傳輸。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)包括：網(wǎng)絡(luò)I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊、電源模塊、無(wú)線模塊、傳感器設(shè)計(jì)與選型。

2.1 網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊

網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中重要的組件，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵?。傳感器與此模塊直接相連，模塊通過(guò)無(wú)線模塊與組態(tài)王通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

2.2電源模塊

電源模塊主要實(shí)現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊供電，根據(jù)網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊的輸入電壓和輸入電流范圍選擇合適的電源，不能超過(guò)模塊的參數(shù)范圍，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嗷蛘呤悄K的損壞。

2.3 無(wú)線ap模塊

無(wú)線模塊是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的另外一個(gè)組件，此模塊與網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊用 RJ452 線相連，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與網(wǎng)絡(luò)I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊進(jìn)行通信。

2.4 傳感器

傳感器的主要工作是數(shù)據(jù)采集，根據(jù)傳感器的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)其他部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證傳感器輸入電壓的穩(wěn)定，以提高傳感器采集數(shù)據(jù)的精確性。

主要包括：

（1）電導(dǎo)率傳感器

技術(shù)指標(biāo)：

工作電壓：5V

測(cè)量范圍：1ms/cm—20ms/cm

適用溫度：5-40℃

（2）PH傳感器

技術(shù)指標(biāo)：

加熱電壓：5V

工作電流：5-10mA

檢查范圍：0-14

穩(wěn)定時(shí)間：≤60S

工作溫度：-10-50℃

響應(yīng)時(shí)間：≤5S

（3）濁度傳感器

技術(shù)指標(biāo)：

工作電壓：5V

工作電流：30mA（MAX）

響應(yīng)時(shí)間：<500ms

輸出方式一：模擬輸出0-4.5V

輸出方式二：高/低電平

（4）氧化還原傳感器

技術(shù)指標(biāo)：

工作電壓：+5.00V

測(cè)量范圍：-2000mV-2000mV

適應(yīng)溫度：5-70℃

精度：±10mV（25℃）

響應(yīng)時(shí)間：<20S

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）用戶和對(duì)象管理模塊：在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中可以分為兩個(gè)部分闡述此模，一個(gè)是開(kāi)發(fā)系統(tǒng)管理，另一個(gè)是運(yùn)行系統(tǒng)管理。同時(shí)還為設(shè)置登錄密碼和其他用戶，不同的用戶擁有不同的權(quán)限，防止無(wú)關(guān)人員對(duì)本系統(tǒng)的篡改和破壞。

（2）實(shí)時(shí)顯示模塊：主要從兩部分介紹此部分：文本形式顯示 PH、電導(dǎo)率、濁度、ORP 參數(shù)值，曲線趨勢(shì)圖顯示環(huán)境參數(shù)變化趨勢(shì)。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊：組態(tài)王內(nèi)部自帶歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)王中，組態(tài)王將各項(xiàng)參數(shù)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以對(duì)控件進(jìn)行相應(yīng)的編碼實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)查詢，也可以通過(guò)控件將歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)以曲線圖的形式顯示出來(lái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò) Access 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò) PC 機(jī)設(shè)置 ODBC 數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與組態(tài)王之間的相互訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢和記錄。在本系統(tǒng)中，所有對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中操作管理都是通過(guò) SQL 命令語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（4）數(shù)據(jù)分析模塊：傳感器采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以以歷史曲線圖和實(shí)時(shí)曲線圖的形式顯示出來(lái)，也可以以報(bào)表的形式顯示出來(lái)，根據(jù)需要可以進(jìn)行打印操作。

（5）報(bào)警：組態(tài)王中在數(shù)據(jù)詞典創(chuàng)建變量時(shí)同時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)變量設(shè)置報(bào)警上限，以此對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行報(bào)警檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)中的某項(xiàng)參數(shù)超過(guò)此參數(shù)設(shè)置的報(bào)警上限時(shí)，報(bào)警模塊就會(huì)顯示報(bào)警信息。

4 運(yùn)行與調(diào)試

以小型水域?yàn)槔?，模擬水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，如圖 4 所示。

5 結(jié)語(yǔ)

基于組態(tài)王的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是新興科技下的產(chǎn)物。系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用組態(tài)王、網(wǎng)絡(luò) I/O 聯(lián)網(wǎng)模塊、PC 機(jī)以及傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)多種傳感器采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，組態(tài)王進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示，從而對(duì)水質(zhì)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為水污染治理提供了技術(shù)支持。基于組態(tài)王的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)易于擴(kuò)展、使用方便，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

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