基于组态王的多参数水质监测系统的设计与实现

王方杰

摘要： 为实现水质的实时监测，提出了一种基于组态王的多参数水质监测系统。该系统由传感器节点、网络 I/O 模块、无线路由节点、上位机监控中心组成。传感器采集数据，通过网络 I/O 联网模块将数据传输给上位机监控中心，由组态王完成对数据的处理，能够实现水质的实时监控，完成对电导率、PH 值、浊度、氧化还原等信号的采集与处理。实现实时数据显示、数据查询、报表制作、报警等功能。对各种水质监测应用具有一定的参考意义。

关键词：水质监测；组态王；多参数

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0250-02

水环境的保护和预防是促进社会发展和关乎人们生活健康的重要举措。水资源保护中如何高效实时的获取水环境信息，及时有效对信息进行采集处理，预警等关键技术成为水质监测与治理中的重要环节。

本文将组态王与传感器技术应用于水质监测中，设计出基于组态王的多参数水质监测系统，通过将传感器放入待测水域中采集数据，通过网络 I/O 联网模块和无线 ap传输到 PC 机，由组态王进行数据处理，将结果显示在终端上，实现水质数据的实时监测与报警，提高水质监测的智能化与水污染治理的有效性。

1 系統总体设计

系统利用组态王软件，网络 I/O 模块，无线 AP 以及各种传感器。

基于组态王的多参数水质监测系统的设计可分为硬件设计和软件设计。硬件设计包括：网络I/O联网模块、电源模块、无线模块、传感器。软件设计包括：定义外部设备和变量、创建数据库、界面设计、功能设计。

主要实现功能：

（1）多参数水质数据采集；

（2）水质实时监测；

（3）水质污染实时报警；

（4）数据信息无线传输。

2 硬件系统设计

硬件设计包括：网络I/O 联网模块、电源模块、无线模块、传感器设计与选型。

2.1 网络 I/O 联网模块

网络 I/O 联网模块是系统数据传输过程中重要的组件，是数据传输的核心。传感器与此模块直接相连，模块通过无线模块与组态王通信，实现数据的传输。

2.2电源模块

电源模块主要实现为网络 I/O 联网模块供电，根据网络 I/O 联网模块的输入电压和输入电流范围选择合适的电源，不能超过模块的参数范围，否则会造成数据传输的中断或者是模块的损坏。

2.3 无线ap模块

无线模块是系统数据传输过程的另外一个组件，此模块与网络 I/O 联网模块用 RJ452 线相连，实现PC机与网络I/O 联网模块进行通信。

2.4 传感器

传感器的主要工作是数据采集，根据传感器的各项参数对系统其他部分进行设计，保证传感器输入电压的稳定，以提高传感器采集数据的精确性。

主要包括：

（1）电导率传感器

技术指标：

工作电压：5V

测量范围：1ms/cm—20ms/cm

适用温度：5-40℃

（2）PH传感器

技术指标：

加热电压：5V

工作电流：5-10mA

检查范围：0-14

稳定时间：≤60S

工作温度：-10-50℃

响应时间：≤5S

（3）浊度传感器

技术指标：

工作电压：5V

工作电流：30mA（MAX）

响应时间：<500ms

输出方式一：模拟输出0-4.5V

输出方式二：高/低电平

（4）氧化还原传感器

技术指标：

工作电压：+5.00V

测量范围：-2000mV-2000mV

适应温度：5-70℃

精度：±10mV（25℃）

响应时间：<20S

3 软件系统设计

（1）用户和对象管理模块：在系统的设计当中可以分为两个部分阐述此模，一个是开发系统管理，另一个是运行系统管理。同时还为设置登录密码和其他用户，不同的用户拥有不同的权限，防止无关人员对本系统的篡改和破坏。

（2）实时显示模块：主要从两部分介绍此部分：文本形式显示 PH、电导率、浊度、ORP 参数值，曲线趋势图显示环境参数变化趋势。

（3）数据库管理模块：组态王内部自带历史数据库，传感器采集的数据传输到组态王中，组态王将各项参数记录到数据库中，可以对控件进行相应的编码实现对历史数据库的数据查询，也可以通过控件将历史数据库的数据以曲线图的形式显示出来。实时数据库通过 Access 数据库来实现，通过 PC 机设置 ODBC 数据源实现数据库与组态王之间的相互访问，实现数据的查询和记录。在本系统中，所有对实时数据库中操作管理都是通过 SQL 命令语言来实现的。

（4）数据分析模块：传感器采集到的各项数据可以以历史曲线图和实时曲线图的形式显示出来，也可以以报表的形式显示出来，根据需要可以进行打印操作。

（5）报警：组态王中在数据词典创建变量时同时需要对数据变量设置报警上限，以此对系统中的各项参数进行报警检测。当系统中的某项参数超过此参数设置的报警上限时，报警模块就会显示报警信息。

4 运行与调试

以小型水域为例，模拟水质监测系统的运行，如图 4 所示。

5 结语

基于组态王的多参数水质监测系统，是新兴科技下的产物。系统结合物联网技术，利用组态王、网络 I/O 联网模块、PC 机以及传感器来实现多种传感器采集数据，数据无线传输，组态王进行数据处理与显示，从而对水质变化情况进行实时监测，为水污染治理提供了技术支持。基于组态王的水质监测系统易于扩展、使用方便，其应用会越来越广泛。

参考文献：

[1]郭艳丽，吴艳萍.组态王在电梯监控系统中的应用[J].佳木斯大学学报（自然科学版）. 2002，20（3）：326-328.

[2]黄晓红.基于组态软件的电梯变频监控系统[J].计算机技术与自动化. 2005，24（3）：27- 28.

[3] 龚志勇 .USB 及其在水质监测系统中的开发与应用 [D]. 华中科技大学，2005.

[4]徐月华，汪仁煌.组态王在电梯监控系统中的应用[J].微计算机信息. 2003（10）：27-55.

[5]何武林.无线传感器网络在温室控制系统中的应用研究[D].辽宁工程技术大学，2012.

[6]邵建波，卢晓飞，邵建涛.基于 STM32 的多参数水质监测系统的设计[J].黑龙江科技信息，2011，（12）：48-49.

[7]孙鹏.基于“组态王”的无线冰水情远程监测管理系统的设计与应用[D].太原理工大学，2010.

[8]禹丹.在线水质监测系统的研究与开发[D].华中科技大学，2006.