基于WIFI 的污水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

黃海霞　韋建宇　郝?lián)P

摘 要 本套系統(tǒng)使用 STC15W 系列單片機(jī)作為主控芯片，并結(jié)合多種傳感器設(shè)備及開放的物聯(lián)網(wǎng)云平臺構(gòu)成完整的系統(tǒng)。本系統(tǒng)可用于城市排水管道的污水排放的監(jiān)控，并且本系統(tǒng)可實現(xiàn)對城市污水PH 值、水渾濁度、溫度等數(shù)據(jù)的監(jiān)控。系統(tǒng)使用WiFi模塊將檢測到的結(jié)果發(fā)送至云平臺服務(wù)器存儲，然后由云平臺服務(wù)器將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送至安卓手機(jī)APP，以此實現(xiàn)移動設(shè)備實時監(jiān)控水質(zhì)的污染程度。

關(guān)鍵詞 STC15W 系列單片機(jī);遠(yuǎn)程監(jiān)控;WiFi;云平臺;污水監(jiān)控

中圖分類號： TP277? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.048

1 本課題研究背景

污水排放量逐年增加促使水資源的污染也逐年加劇，環(huán)境污染影響了人們的居住環(huán)境。因此加強(qiáng)污水治理，將污水處理方案與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合在一起，以便對污水處理中的水質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。

利用單片機(jī)和一些簡單的傳感器元件來開發(fā)一種適合于污水實時監(jiān)測系統(tǒng)，對排放不達(dá)標(biāo)或者水質(zhì)不合格的排放點自動遠(yuǎn)程發(fā)出報警信息。本課題旨在使用各類傳感器實現(xiàn)對水質(zhì)PH 值，渾濁度遠(yuǎn)程監(jiān)控的污水監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)整體功能介紹

2.1 本課題的主要研究內(nèi)容

基于WiFi 的水污染監(jiān)控系統(tǒng)主要針對城市排水管道排污水排放的檢測，通過本系統(tǒng)可以在無人管理的情況下，實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測與超標(biāo)報警，以節(jié)約人力成本與設(shè)備成本為目的。本系統(tǒng)主要由四個部分組成：

①采集端：PH電極采集水質(zhì)pH值，水渾濁度檢測，水質(zhì)溫度的檢測;

②以STC15W4K32S4作為采集端的主控芯片;

③軟硬件數(shù)據(jù)通信部分：使用WiFi模塊，實現(xiàn)軟硬件數(shù)據(jù)通信;

④云平臺及軟件：借助云平作為上層應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲以及APP數(shù)據(jù)的顯示。

當(dāng)STC15W4K32S4芯片將傳感器的數(shù)據(jù)處理之后進(jìn)行告警標(biāo)記處理，再調(diào)用WiFi模塊工作，將數(shù)據(jù)以及告警標(biāo)記上傳公網(wǎng)云平臺，以達(dá)到水污染監(jiān)控告警的目的。WiFi模塊每過一段時間進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，在相對節(jié)約電能的情況下達(dá)到實時監(jiān)控的效果，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2 云平臺介紹

本系統(tǒng)借助中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺（OneNET）進(jìn)行云端數(shù)據(jù)接收，手機(jī)APP部分也借助OneNET自帶的APP軟件，只需要一個登入用戶既可以使用OneNET平臺。

2.3 手機(jī)APP界面

手機(jī)APP中主要的數(shù)據(jù)主界面顯示了當(dāng)前溫度值、PH值變化曲線、渾濁度變化曲線、LED燈控制開關(guān)這四個部分如圖2所示。主要的布局可以讓使用者直觀的了解當(dāng)前水質(zhì)信息。在主界面之外還有一個數(shù)據(jù)存儲界面，該界面可以查詢單項數(shù)據(jù)近期的數(shù)據(jù)變化及其數(shù)值，有效的對比數(shù)據(jù)前后的變化，可以進(jìn)行更合理的數(shù)據(jù)分析。

3 系統(tǒng)組裝與調(diào)試

綜合對各模塊的分析，并構(gòu)建整個系統(tǒng)的原理圖，根據(jù)原理圖將各個模塊連接組成完整的硬件系統(tǒng)。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)測試時，PH的數(shù)值存在很大的變化幅度，確定 AD轉(zhuǎn)換器是10位之后進(jìn)行是PH值輸出的算法調(diào)優(yōu)，結(jié)果對比電壓變化表之后優(yōu)化PH值輸出的計算方法。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)使用高峰期網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時，導(dǎo)致系統(tǒng)的WiFi連接存在斷連與重連交替進(jìn)行。經(jīng)過長時間WiFi連接測試，該問題出現(xiàn)的原因是移動熱點網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。經(jīng)分析，實際使用中選擇一個穩(wěn)定的路由器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境給本套系統(tǒng)使用，可以有效避免以上問題發(fā)生。

本套基于WiFi的污水監(jiān)控系統(tǒng)基本實現(xiàn)了對污水水質(zhì)的PH值、水渾濁度、水溫度的實時監(jiān)控。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)精度上還有待繼續(xù)改進(jìn)。

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