小型水质监测系统的研究

谢静++蒋彦

摘要：以我国水质在线检测体系的研究近况为基础，设计以单片机为主控制的小型水质检测系统。本系统主要由水上平台和手持终端组成，实现了水上平台的移动控制，同时当水上平台收到来自手持终端的取样命令时，平台开始进行水质取样与数据分析，最终经控制器将水质数据由无线通信模块发送给手持终端。手持终端接收来自水上平台的多股参数并且通过LCD显示模块显示出来。

关键词：水质监测 水上移动平台 手持终端

中图分类号：TU991.21 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0093-01

1 引言

目前我国水资源监测面临的主要问题：一，原始的实验室监测方法试验周期长，难以实现快速反应；二，自动监测站成本高，而且监测站地点固定难以在我国大范围运用；三，监测机动能力不足，监测配置数量少，难以实现多点和实时重点区域监测；四，水质监测数据单一，监测难以实现多个水质参数的采集。希望通过本次试验论证小型水质监测设计思路的可行性，为以后的发展提供理论依据和参考实例。

2 系统工作程序设计

水质移动监控的实现是本实验系统的主要目的，对移动监测的主要步骤的完成可以分为两个部分：1）水上移动平台的运动与水质检测：用户根据遥控器发射运动命令，使平台运动到指定目的。到达后，水上移动平台启动水质抽样和传感器检测功能采集数据；2）手持终端显示：手持终端显示由水上平台发送而来的水质参数，并且在LCD显示屏上。本系统完成一次完整工作流程如图1所示。

2.1 水上移动平台工作流程

水上移动平台工作流程如图2所示。水上移动平台检测遥控器接收端，查看是否有采样指令输入。当收到移动数据时，水上平台控制船体运动；当收到采样指令时，船体停止运动，单片机进入采样模式，首先向微型水泵发送进水指令供传感器采集数据，数据采集完成后，单片机控制放水水泵抽离水杯中的水样。最终单片机将由传感器发送上来的数据经初步处理通过NRF2401无线传输模块发送给手持终端，实现对目标水域的水样采集。

2.2 手持终端工作流程

图3所示为手持终端的工作流程图。当单片机接通电源后，系统进行初始化，即NRF2401无线模块和LCD显示模块进行初始化设置，NRF2401无线模块初始化指工作模式和控制字的设定；LCD显示模块初始化包括清屏光标复位、显示模式、显示器开光标开和输入方式的设置。当NRF2401模块接收到来自水上平台传来的数据时，单片机接收并通过LCD显示模块显示出来。

数据显示包括“测试使用程序”、“测试员姓名”、“测试水域”、“测试项目”。

手持終端显示如图4所示。

3 结语

本次设计最终初步实现了小型水质检测系统的要求。具体实现了模型船的可移动控制，水样的抽取及水质温度、ph值、浊度以及电导率检测，最终可以通过NRF2401无线收发模块实现数据发送与接收并在手持终端的LCD液晶显示屏上得以显示数据。

本次设计中还需改进的地方：（1）设计中只考虑了常规的五项水质参数指标（包括温度值、pH值、溶解氧含量、电导率以及浑浊度），未研究当有更多水质参数需要测量时数据的处理问题，暂时无法满足国家多参数采集的要求。

（2）小型水质检测系统的水上平台使用的是模型船，所以无法真实反映现实环境比如下雨、洪水以及大风等因素下对于设计的影响。

参考文献

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收稿日期：2016-08-23

基金项目：湖南省教育厅基金资助项目（ 14C0960）；湖南省衡阳市科技局资助项目（2014KG69）

作者简介：谢静（1983—），女，陕西西安人，讲师，硕士，研究方向：测试计量技术及仪器。