水環(huán)境監(jiān)測運行設計與應用

作者簡介：許琳琳（1985.07-），女，四川南充人，助理工程師，本科，研究方向：環(huán)境監(jiān)測。

摘 要： 現(xiàn)有的網(wǎng)絡對前端的環(huán)境、周界防范等進行有效的監(jiān)控和管理，大幅度提高了對前端監(jiān)控的實時性、有效性，降低了人員及管理成本。因此根據(jù)市場需求和公司發(fā)展需要，決定推行電纜隧道水環(huán)境的研制計劃，提高公司電纜隧道水環(huán)境監(jiān)測技術開發(fā)能力，推動該產(chǎn)品的大力發(fā)展。故此，本文重點論述了水環(huán)境監(jiān)測運行設計與應用。

關鍵詞： 水環(huán)境監(jiān)測;運行設計;應用

【中圖分類號】X83 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.191

根據(jù)電力具有大量無人值守電力隧道用戶的遠程綜合監(jiān)控需求，展開深入調(diào)研，憑借不斷創(chuàng)新的理念以及豐富的監(jiān)控業(yè)務整合經(jīng)驗，通過加強計算機技術、數(shù)字化技術和信息技術的應用，實現(xiàn)用戶對前端無人或少人值守系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理。

1 水環(huán)境監(jiān)測運行設計的實例分析

1.1 對水環(huán)境檢測的新型電力設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

對于系統(tǒng)的組成主要有3個部分組成，它們是模擬量與開關量采集模塊，通訊模塊以及上位人機人相互交互模塊。先是由模擬信號水位信號電壓、電流等經(jīng)過電路調(diào)理后，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，最后利用主芯片進行處理數(shù)據(jù);通過 I/O 接口輸入開關量信號，在中斷或者查詢方式下進行讀取主芯片。經(jīng)過采集處理后的電力數(shù)據(jù)，經(jīng)過通訊模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到相關的工作人員。在 STM32芯片的新型電力設備運行數(shù)據(jù)采集裝置的基礎上，大量的應用了STM32 片上資源，節(jié)省了很大一部分硬件成本，同時具備了快速采樣的高級性能ADC、電源和時鐘管理的先進性能、雙看門狗等功能，則大大的提高了實時有效的并且安全可靠的系統(tǒng)功能，精準度提高的同時功耗也下降了。系統(tǒng)的硬件設計。在定時器觸發(fā)時系統(tǒng)采用同步注入模式，可以對多個路徑的信號進行模擬量同步采樣的操作同時具有多個串行通信接口（USART），內(nèi)部安裝分數(shù)波特率發(fā)生器，用來傳達和接收共同的可以編程的波特率，最高能達到4.5Mbit/s，還可以設置數(shù)據(jù)字的長度、停止位等。除了這些設計外，還可以利用同步或者異步存儲器與16位PC 卡接口的連接來靈活處理靜態(tài)存儲器控制器FSMC，方便輔助外部功能。（1）有些模擬量利用高速處理外部電路與主芯片的結(jié)合同步采集處理12位ADC，并一次逐個逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，各種路徑的轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或者間斷模式進行，轉(zhuǎn)換的形式以一個方向?qū)R，或向左或者向右存儲，放在16位數(shù)據(jù)寄存器中。可以編程通道的采樣時間，最短可縮減到1μs，同時可供選擇多種轉(zhuǎn)換模式，有利于DMA數(shù)據(jù)傳輸，（ADC處理。（2）在設計上安裝了有關I/O接口，即開關量輸入端口，通過這個 I/O 可以連接到16個外部中斷的線路上（開關量輸入電路）。由 IN 端口輸入開關量信號，為了減少高頻噪音，降低信號的毛刺，把電容 C 與電阻 R 結(jié)合建立一階低通濾波器，利用光耦合器 TLP521把現(xiàn)場開關量與 STM32 間的電氣隔離分開，從而加強了電絕緣和抗干擾能力。（3）經(jīng)過多次低功耗設計實驗得出，對系統(tǒng)影響最大的是電源電壓，這就需要設計好系統(tǒng)中電源模塊在使用不同的電源同時具備高、低功耗狀態(tài)非常重要。而通過應用低功耗電源轉(zhuǎn)換芯片的電源系統(tǒng)設計，可以實現(xiàn)整體電路的供電，對于電源、底紋波的穩(wěn)定，保證系統(tǒng)持續(xù)的低功耗運轉(zhuǎn)也是非常關鍵的。在電源的部分應設計后備電源保障裝置，預防在發(fā)生緊急突發(fā)情況下，及時解決干擾。

1.2 產(chǎn)品的功能特征

優(yōu)化配置報警閾值。需要在控制器至少設計成帶有4-20ma或 0-5v 的標準模擬信號輸入路徑，用來連接水位傳感器，來檢測環(huán)境積水的情況，再根據(jù)實際情況報警閾值的數(shù)據(jù)結(jié)合上位機設置軟件，加強了靈活性。

設計的傳感器要具備IP68 保護等級，精準敏感度達到1cm的范圍，就要選用1-5米不等的量程。

2 制定水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制相關保障措施水環(huán)境監(jiān)測的應用

在開展質(zhì)量控制工作時要進行多項方面工作，如實驗內(nèi)部、樣品保存以及采集工作。第一，在工作人員檢測出水質(zhì)時，根據(jù)實際情況合理區(qū)分出單獨采樣和混合采樣。嚴格按照采樣的要求來設置分析方法和規(guī)范操作內(nèi)容，檢測過程要根據(jù)有關國家的規(guī)定嚴格執(zhí)行。第二，在樣品的制作流程上，工作人員要拿出2個作品，前后測評檢測對比顏色，保證吸光度小于0.05，同時在10% ～ 20% 樣本中隨機抽取，提高作品的真實性，達到實驗的真正目的。第三，同時監(jiān)測開展隨機抽取的10%～20%作品中，注意回收率，保證在95%～105%范圍內(nèi)。采樣的整個過程要保證工具整潔，防止樣品發(fā)生變化和失去實驗的效果，盡力滿足作品監(jiān)測的需要。第四，采樣的工作不能隨便進行，要嚴格按照有關水環(huán)境監(jiān)測的規(guī)章制度，實施現(xiàn)場平行作品和室內(nèi)增加空白的作品等工作。工作人員要重視作品環(huán)境的保護，操作時要嚴格按照規(guī)定執(zhí)行，根據(jù)測物和水樣，采取有效的保護措施，進而保證了監(jiān)測的工作質(zhì)量。在開始展樣監(jiān)測前，要對設備和儀器進行檢查和修護，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的正確性和有效性。如果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的過程和結(jié)果與實際相關水環(huán)境監(jiān)測規(guī)章制度不一致，工作人員將立刻查明原因，并拿出辦法處理解決好問題，并對每次數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果做好數(shù)據(jù)錄入。在完成水環(huán)境監(jiān)測工作后，需要加強質(zhì)量控制管理力度，工作人員應開展綜合分析和科學數(shù)據(jù)處理工作。根據(jù)三級審核管理制度，充分重視水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計檢驗以及檢查工作，針對存在的不明數(shù)據(jù)信息，工作人員應合理做好剔除工作，確保水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性。在進行綜合分析評價過程中，通過采用綜合技術方式，得出水環(huán)境監(jiān)測結(jié)論，對水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制體系做好評價工作，有利于不斷的優(yōu)化水環(huán)境監(jiān)測工作方案。

結(jié)語：綜上所述，這個系統(tǒng)的設計目的是能夠快速精準靈活的監(jiān)測水位的變化情況，運用了水位監(jiān)測、無線通訊低功耗等技術手段，從而使系統(tǒng)反應迅速，達到小于1ms。利用現(xiàn)代的科技手段，對環(huán)境和周圍防范也實現(xiàn)了有效的監(jiān)控和管理，體現(xiàn)了系統(tǒng)設計的實時性、有效性，減少了人員的浪費和降低了管理成本。在未來的系統(tǒng)探索和研究中，不斷改進、創(chuàng)新，使其更好的為人類社會的長足發(fā)展服務，發(fā)揮出最大的利用價值。

參考文獻

[1] 婁保鋒，張亦弛.長江流域水環(huán)境監(jiān)測發(fā)展及展望[J].水利水電快報，2020，41（02）：54-59.

[2] 龐思遠.基于WSN的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術研究[D].沈陽理工大學，2020.

[3] 張文錦，劉本甫.我國水環(huán)境監(jiān)測存在的問題及對策[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（09）：170+172.

[4] 熊小萍.環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的痕量分析研究及其在水環(huán)境監(jiān)測中的應用[D].廣州大學，2019.

[5] 孫光培.流域水環(huán)境監(jiān)測終端的研發(fā)[D].杭州電子科技大學，2019.