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水質在線監測系統范文第1篇

關鍵詞：傳感器；水質監測；ZigBee；GPRS

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2012）12-0081-03

Design of online water quality monitoring system based on Internet of Things

JIA Gui-lin， LIU Mei-cen， ZENG Bao-guo， CHENG Yuan-dong

（Sichuan Institute of Information Technology， Guangyuan 628017， China）

Abstract： To solve the problems of complex wiring and high cost in traditional water quality monitoring programs， a water quality monitoring system based on Internet of Things is designed to achieve the purpose of the acquisition， transmission and processing of multiple parameters， including dissolved oxygen， PH value， and temperature. The scheme is suitable for remote monitoring， and applicable to monitoring the quality of drinking water and water for the aquaculture industry.

Keywords： sensor； water quality monitoring； ZigBee； GPRS

0 引 言

為了徹底解決傳統人工水質監測及DCS、現場總線方式在管理及應用上存在的布線困難、成本高等不足，本文提出了以智能水質傳感器、無線傳感器網絡、專家庫數據庫為核心的物聯網水質在線監測系統。本系統通過分布式動態組網，可實現大范圍、24 h不間斷的監測，同時通過布設在水源地具有定位功能的無線傳感器節點，能夠偵測到飲用水源的污染情況，從而提高管理效率、保障供水安全，解決飲用水及養殖業水質在線監測和管理問題。

1 系統結構及工作過程

本系統的組成圖如圖1所示。系統在水源地布置多個水上節點（水質參數采集節點、遠程視頻采集節點、水質參數調節節點、ZigBee+GPRS無線網關），然后通過水質參數采集節點實時采集PH值、水溫、水位、溶氧量等水質參數，并通過ZigBee Endpoint上傳給無線網關的ZigBee Coordinator，再由后者經串口送入GPRS傳送到服務器；同時通過IP Camera（網絡攝像機）采集水面視頻信息，由3G方式送入（移動）服務器。運行于服務器上的信息管理系統將對數據進行統計、分析，并根據飲用水用水管理要求實時預警、告警，自動下發控制指令到GPRS無線網關，然后由ZigBee網絡下發指令到水質參數調節節點，啟動增氧機或PH值調節設備、水泵等，實時調節用水參數。管理人員則可通過PC、平板電腦或PDA等方式獲取實時水質數據，并對設備進行遠程控制。

圖1 基于物聯網的水質在線監測系統的組成

2 硬件電路設計

2.1 水質傳感器選型

以養殖用水為例，一般需要對水環境中的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項基本參數進行監測[1]。本系統選用北京聯創與中國農大開發的、具有測溫和溫度補償功能的PH10、TS10、WL10、DO10四類智能傳感器來對水的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項參數進行監測。四類傳感器均可通過RS485總線接收來自外部MCU的控制指令，然后返回測量原始值、溫度值、工程值等三個參數，因而可以大大簡化感知層的設計工作。

2.2 CC2530節點的接口電路設計

本系統的ZigBee節點選用成都感智信息技術有限公司的CC2530節點，該類節點帶有CC2591增益放大模塊，最遠通訊距離可達1 km。由于CC2530不支持RS485通訊，因而需要設計RS485轉3.3 V TTL電路，圖2所示就是CC2530無線節點與RS485傳感器的接口電路[2]。其中，5.0 V直流電壓主要為傳感器供電，3.3 V直流電壓為CC2530節點供電。通訊接口轉換芯片選擇MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530與RS485總線的隔離，R8、R9用于采樣電源電壓以便服務器端能實時判斷節點的供電情況，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等為RS485總線匹配電路。

2.3 增氧機控制電路設計

系統中的增氧機控制電路如圖3所示，CC2530節點通過P0.1控制光耦T1，并驅動Q1控制繼電器J1，從而控制增氧機電源的通斷，達到啟動/停止增氧機的目的。

圖3 增氧機控制電路

另外，還需要設計系統傳輸層無線網關，一般的傳輸層無線網關應當內置有CC2530通信模塊、S3C2440控制器、MG323 GPRS通信模塊，并設計有存儲、電源管理，以及以太網接口[3]。

水質在線監測系統范文第2篇

【關鍵詞】 飲用水水源地自動監測在線監測監測項目

飲用水是人類生存的基本需求,飲用水安全問題直接影響到廣大人民群眾的身體健康。保障飲用水安全是促進經濟社會發展、提高人口素質、穩定社會秩序的基本條件,是全面建設小康社會的具體行動,是實現經濟社會可持續發展、構建和諧社會的基礎。岳城水庫位于河北省磁縣與河南省安陽縣交界的漳河干流出山口處,距河北省邯鄲市區55公里,距河南省安陽市區25公里,下游距京廣鐵路橋15公里。岳城水庫水質為國家地表水二類,是邯鄲、安陽兩市重要的城市生活飲用水源地,被邯鄲市列為一級水功能保護區。近年來,岳城水庫在水資源優化配置方面發揮了顯著的功能。先后實施了“引岳濟淀”、“引岳濟衡(衡水湖)”、向漳河下游及天津南大港濕地輸水、向邯鄲生態水網輸水等,為國民經濟的可持續發展和人民生活水平的提高做出了巨大的貢獻。

1 水質監測參數及監測儀器

水質自動監測系統由采樣系統、儲水單元、清洗系統、控制系統、數據通訊等部分組成。水樣由采樣泵抽出,水樣直接進入儲水單元,由輸送泵將水通過地板下的管道輸送到儀器后面的第二道過濾裝置(過濾蕊,即綜合分析儀)里。按不同儀器的要求,進入不同的過濾蕊里(每個儀器后都有一個過濾蕊),這樣通過過濾蕊符合儀器所用水樣要求的水,經軟管進入儀器,對五參數(濁度、溶解氧、pH值、電導率、溫度)、總磷、高錳酸鹽指數、氨氮、銅、鉛、鋅、鎘、汞、六價鉻、砷、揮發酚、苯胺17項參數進行監測。重金屬項目(銅、鉛、鋅、鎘、汞、六價鉻、砷)這7臺儀器在測量前先通過自身的蠕動泵將純凈水吸入反應室、測量室及各個管路進行清洗,以免造成數值不準,清洗后再將水樣吸入反應室進行反應,所用測量方法同實驗室。反應后,一導管將反應液吸入測量室,儀器自動推導出結果(全部工作過程大約需45-90min左右),反應結束后廢液自動通過專用流路流出并排出監測室,最后再次吸入純凈水對儀器進行清洗,等待下一次測量過程。揮發酚項目采用比利時進口設備,簡化水中揮發酚測定樣品的處理過程,減少毒性大的有機溶劑與操作者接觸利用酚類物質在酸性水溶液中溶解度很小的性質,通過調節水溶液的pH值,采用光程長30mm比色皿,用4-AAP直接分光光度法測定。其測定水中揮發酚的準確度、回收率符合生活飲用水衛生規范的要求,與國標法檢測結果相比對,相差無顯著性。4-氨基安替比林直接分光光度法測定水中揮發酚,檢出限完全滿足生活飲用水衛生標準要求,而且操作簡便快速,適用于日常檢測工作的需要。

2 數據傳輸與報警

整個采集程序主要通過自報方式完成數據的收集,由于線路及其它一些不可預測的原因,可能造成數據發送的不完整,這時就需要通過數據采集功能,完成對數據的收集。數據采集功能包括實時和歷史采集等采集方式。

為保證岳城水庫飲用水源地水質安全,水質測定設置為每2小時抽水測量分析一次。所有數據每30min通過GPS上傳到工控機的數據平臺中,實時顯示在顯示器上,并自動保存在文件夾中,便于隨時查看。數據平臺設置短信超標報警系統,一旦水站中任何數據超出預設數值,平臺就會自動向負責人發送短信,以便第一時間制定應急方案。

3 水質自動監測站設備的維護

岳城水庫水質自動監測站采用國產設備與進口設備相結合的方式,需要維護人員定期對系統和儀器進行維護,需分每日、周、月和季度檢查維護。每日系統維護內容為檢查管路是否滴漏,取水是否正常,各個泵體是否運轉正常,處理板上的反吹空氣壓力、進樣壓力、進樣流量、運行記錄是否正常,有無報警記錄;每周對空壓機進行排水;每月拆洗預處理板上的過濾蕊,各電器部件溫度及工作性能。儀器維護為每日檢查儀表讀數是否異常,儀表進樣是否正常,試劑引管是否在位;每周檢查蠕動泵是否泄露,試劑引管是否短缺;每月清潔儀表,檢查儀表內電磁閥工作性能,檢查蠕動泵運行性能;每季更換蠕動泵管,清洗測量池,標定儀表;所有項目均需填寫水質自動站運行維護表,此表不定期進行檢查,每年進行檔案封存。

4 水質自動監測站的優點及存在問題

岳城水庫水質自動監測站是邯鄲市首個在飲用水源地上建設的水質自動監測站,與常規水質監測相比,增加了重金屬項目和有機項目,避免了因取樣、運輸、放置時間較長而造成水樣發生物理化學變化,減少了相關分析的工作量。它的建成在提高站點水質信息采集的時效性,及時發現監測河段水污染事故等方面發揮作用,實現了遠程智能化控制,自動站工作狀態實時顯示的功能,為水環境管理、水資源利用等提供了決策依據。水質自動監測站也存在一些問題,與常規實驗室相比監測參數較少,目前只有17項,有機物和其它鹽類離子等沒有監測技術;由于路途遙遠,來回需要半天時間,不能及時對設備進行及時維護,只能采用定時維護。

5 結語

岳城水庫飲用水源地水質自動監測系統的建成運行彌補了邯鄲市水質在線監測工作監測項目單一的缺陷,此水站系統技術設備先進,數據傳輸準確、方便、可靠,實現了數據監測遠程監控和超標預警,可對水質進行全天候監測,能及時掌握水質變化情況,從而為各級政府和相關職能部門有效預防和控制突發性水污染事件提供及時準確的決策依據。

參考文獻:

[1]劉曉茹,周懷東,李貴寶.水質自動監測系統建設[J].中國水利,2004,(09):49-50.

水質在線監測系統范文第3篇

關鍵詞：水質監測；在線監測儀表；背景值；警告線

水質在線監測中當在線儀表發生報警的時候，往往管網水質已經出現問題，這樣即便相關應急人員及時做出處理，也顯得相對滯后。文章通過計算背景值來設定警告線，使水質在線監測系統具有預警功能，提前預警水質事件的發生。

1 異常值的剔除

在管網在線監測系統對管網水質監測過程中，由于水質事件、儀表故障或監測系統傳輸中斷原因導致監測數據異常，這些非正常情況下的監測數據不能作為背景值的計算依據，應首先剔除。

由表1可以清楚的看到，經過三次篩選后，濁度和余氯標準偏差沒有太大變化，異常值已經基本剔除。當樣品容量n

2 背景值的計算和警告線的設定

2.1 數據呈正態分布

（1）計算出篩選后濁度和總氯值的算術平均值n和標準偏差Sn，計算變異系數。（見表2）計算背景值范圍的計算

根據表2，一倍和二倍標準偏差計算的背景值區間太小，而四倍、五倍和六倍標準偏差計算的背景值區間則太大，只有三倍標準偏差計算背景值區間最為合適。所以背景值的范圍為。

（2）警告線上下線設定

根據背景值范圍，以平均值加減3倍標準偏差n±3Sn分別作為警告線上下線。結果如下（見表3）。

當在線儀表檢測值超過警告線時，首先應排除儀表原因（即氣泡或儀表故障等原因）引起檢測值異常，應盡快采取措施，保證儀表測量值準確。如儀表測量值準確，則說明管網或出廠水出現異常，在水質指標還未超過《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006的標準限值之前，就應引起注意，找出引起異常原因，則可以提前采取預防措施，避免水質進一步惡化導致水質超標，真正發揮在線儀表的預警作用。

2.2數據呈對數正態分布

（1）組分含量呈對數正態分布時，平均值為幾何平均值，

標準差為幾何標準差，首先計算lnXn的標準差，即 ，

然后取其反對數得到標準偏差Sn。變異系數為 。

（2）背景值的計算。背景值取值范圍為 。

（3）警告線的設定。根據背景值設定警告線，所以警告線上線應設定為XnS2n，警告線下線應該設定Xn/S2n。

2.3 數據呈偏態分布

數據呈偏態分布平均值為中位數Md，標準偏差為Sn，變異系數為CV=Sn/Md。背景值取值范圍為一定樣本概率下的百分位數區間。

2.4 數據低于檢測限值

數據低于檢測限值時，當檢出率E？叟80%時，取檢測下限的0.7倍參加背景值統計計算；當50%？燮E？燮80%時，取中位數表示平均值，當E？燮50%時，取檢測下限表示平均值[1]。

參考文獻

水質在線監測系統范文第4篇

關鍵詞：水質自動監測； 水資源保護； 水環境

中圖分類號：X83 文獻標識碼:A

1 水質自動監測系統的發展概述

水質在線自動監測系統是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專業分析軟件和通信網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系。

國內水質自動監測系統建設起步較晚。20世紀90年代末，水利、環保部門相繼在部分重要水系建立了水質自動監測系統。主要監測項目為常規五參數、高錳酸鹽指數、氨氮、總有機碳等，在飲用水源地水質監測系統增加了總磷、總氮、葉綠素、生物毒性等項目。近年來，水質自動監測技術在許多國家地表水監測中得到了廣泛的應用，我國的水質自動監測站（以下簡稱水站）的建設也取得了較大的進展，環境保護部已在我國重要河流的干支流、重要支流匯入口及河流入海口、重要湖庫湖體及環湖河流、國界河流及出入境河流、重大水利工程項目等斷面上建設了100個水質自動監測站，監控包括七大水系在內的63條河流，13座湖庫的水質狀況。

2自動監測系統的特點

與傳統的手工監測相比：

（1）水質自動監測儀具有最佳現場使用效果，可以對水質進行自動、連續監測，數據遠程自動傳輸，隨時可以查詢到所設站點的水質數據。這對于解決現行的水質監測周期長，勞動強度大，數據采集、傳輸速度慢等問題，具有深遠的社會效益和經濟效益。

（2）水質自動監測工作的開展，一改過去總在事后才能向有關部門提供水質信息的被動局面，實現了在水質發生惡化時，儀器自動報警或響應，對流域下游發出水質污染的預警預報，防患于未然，充分體現了水利部門水量水質綜合管理的優越性。

（3）水質自動監測系統促進水環境監測系統計算機聯網，改革環境質量和污染源報告的編報，加速全國水環境監測技術向統一化、標準化發展，實現水質信息的在線查詢、分析、計算、圖表顯示、打印等，隨時實現各單位之間水質信息的互訪共享，實現全流域水環境綜合評價，可迅速為領導決策提供科學依據。

3水質自動監測技術的應用領域

3.1水功能區污染物總量監控

計算污染物總量需要大量水質、水量數據。水質自動監測頻次高，產生的信息量大，在重要的控制斷面實現水質的自動監測，有利于實施水功能區管理、污染物排放總量控制，促進水資源管理工作的現代化。

3.2供水水源地水質監測

在水源地建設自動監測站，可對水源地的水質進行24小時不間斷監測，實現對自動監測站的遠程監控，一點發生異常，及時預警，為保障水源地供水安全提供有效的技術監督手段。

3.3預警預報重大水質污染事故

自動監測系統實時連續監測對突發水污染事故預防和應急監測具有明顯的優勢。通過自動監測系統的預警功能，可及時發現污染事故，分析自動監測數值變化趨勢，可判斷污染程度，對下游水質污染做出預警預報，防止污染事件的進一步擴大，減輕其危害有著重要意義。

3.4跨界河流的水質監測

在跨界河流敏感點建設自動監測站，實時監控水質變化狀況，與實驗室人工監測相結合提供客觀、準確、中立的水質監測數據。

4水質自動監測技術存在的問題與技術應用成果

4.1存在的問題

4.1.1投資規模較大，運行費用較高；監測儀器以進口為主，價格昂貴。運行維護成本高，儀器配件耗品價格昂貴。

4.1.2對操作、運行、維護人員的技術水平要求較高；

4.1.3系統本身運行不穩定；儀器的基線漂移、試劑的變化、供電系統的穩定性等多種因素，都會影響到水質自動監測系統的穩定性。

4.1.4系統監測數據與實驗室人工使用標準分析方法監測的成果有一定的差別。由于水質自動監測儀器設備受現場環境條件和自動化控制要求的影響，其監測數據的準確性不如實驗室經典化學分析方法，因此在使用之前，必須通過國家校準檢測方法的比對使用，驗證自動監測的準確性及可比性。

4.2建議

為了是水質自動監測系統能準確及時的監測數據，應做好以下幾個方面：

（1）專業技術人員的保證

要有能隨時解決發現的問題的專業技術人員，能保證自動監測系統的正常運行。

（2）質量保證與質量控制：日常采取的質量控制措施包括定期校準、質控樣檢查、比對實驗驗證、試劑有效性檢查及數據審核等方法，應嚴格按照《水質自動分析儀技術要求》（HJ/T96-104-2003）進行校準，保證數據的有效性。

4.3技術應用成果

隨著國家水質自動監測系統的運行，充分發揮了實時監視和預警功能。在跨界污染糾紛、污染事故預警、重點工程項目環境影響評估及保障公眾用水安全方面已經發揮了重要作用。

（1）2002年在浙江-江蘇的跨省污染糾紛處理過程中，自動站的連續監測數據在監督企業污染治理和防止超標排放方面發揮了重要作用。

長江干流重慶朱沱和宜昌南津關水質自動監測站在2003年5～6月三峽庫區蓄水期間，共取得庫區上下游2520個水質實時數據，為管理部門的決策提供了有力的依據。

（2）淮河干流淮南、蚌埠及盱眙站成功地全程監視了2001～2006年淮河干流大型污染團的遷移過程，為沿淮自來水廠及時調整處理工藝，保證飲水安全提供了依據，為環境管理及時提供了技術支持。

漢江武漢宗關自動監測站自建立以來，每年對漢江水華的預警監測都發揮了重要作用，及時通知武漢市主要飲用水處理廠提前做好處理，保障水廠出水達標。

（3）2007、2008、2009年太湖藍藻預警監測期間，太湖沙渚、西山和蘭山嘴水質自動監測站開展了加密監測，通過水質pH、溶解氧等藻類生長的水質特異性指標預測判斷水體的藻類生長狀況，為飲用水水質預警提供了大量實時數據，發揮了重要作用。

（4）2008年四川汶川特大地震發生后，中國環境監測總站立即通過水質自動監測系統遠程查看災區水質狀況，將災區7個水質自動監測站的監測頻次由原來的4小時一次調整為2小時一次，在第一時間分析了地震災區地震前后水質狀況，并將災區水質無明顯變化的情況及時向國務院抗震救災總指揮部上報，并編制《汶川大地震后相關國家水質自動監測站水質監測結果》，每天在互聯網上自動監測結果，為保障災區飲用水安全，穩定災區群眾發揮了重要作用。

（5）2008年北京奧運會期間，利用北京密云古北口自動站（密云水庫入口）、門頭溝沿河城自動站（官廳水庫出口）、天津果河橋自動站（于橋水庫入口）、沈陽大伙房水庫及上海青浦急水港自動站等國家水質自動監測站對城市的飲用水源實施嚴密監控，每日以《奧運城市地表水自動監測專報》形式上報環境保護部，為奧運期間飲水安全提供了技術保障。

結語

實施水質的自動監測，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況，預警預報重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區域的水污染事故糾紛，監督總量控制制度落實情況，保障飲用水源地的取水安全，為水資源保護監督管理和決策提供了有力的支持手段。

參考文獻

[1]趙寶吉.我國水質自動監測的發展與應用[J].黑龍江環境通報.2000.（3）

水質在線監測系統范文第5篇

【關鍵詞】：水質；自動監測；設計

中圖分類號：TU991.21文獻標識碼： A 文章編號：

引言

水污染在我國已經成為嚴重的環境問題，而現存的水質監測系統大多采用手工操作的方法，一個斷面每季度監測1次，每年4次，監測數據代表性差，無法真實反映水污染的變化情況，滿足不了環境管理的要求。能夠對監測斷面自動采樣、自動分析、全天24小時連續工作的水質監測系統的研制顯得尤為迫切。

 一、水質監測分析方法

選擇合適的水質監測分析方法，是獲得準確結果的關鍵因素之一。選擇分析方法應遵循的原則是：靈敏度能滿足定量要求；方法成熟、準確；操作簡便，易于普及；抗干擾能力好。我國對各類水體中不同污染物質的分析方法主要有以下三個層次，它們相互補充，構成完整的監測分析方法體系：國家標準分析方法、統一分析方法、等效方法。

二、水質監測方案的制定

水質監測方案的確定步驟：進行采樣前的調查研究，明確監測目的，收集資料；確定監測項目；設定監測網點（設置監測斷面和采樣點）；確定采樣時間和頻率；選擇采樣及監測的技術；數據處理；提出監測報告要求；制訂質量保證程序、措施及方案實施計劃。

 三、水質在線監測技術

水質在線監測系統，又稱為水質自動監測系統或水質實時監測系統，是指將集多項水質指標的自動分析儀器和傳感器組合起來配以先進的控制芯片、網絡通信和軟件技術，把從采樣、分析到記錄、傳輸、處理數據的整個過程組合成高度自動化的流程，從而實現在線多參數實時、快速、自動監測的技術。水質在線監測系統是環境監測原理、現代傳感器技術、自動控制技術、網絡通信、軟件工程、大型數據庫系統和環境評價管理交叉發展的產物。

 1、傳感器技術

（1）化學傳感器，化學傳感器是利用化學反應產生的電信號或其他信息（如光效應、熱效應、場效應及質量變化等）來進行測定的。被分析物透過選擇性薄膜后發生特定化學反應，產生的信息被相應的化學或物理換能器轉變成可定量或可處理的電信號，經過二次放大后的到顯示。這類傳感器是在水質自動監測中應用最廣的傳感器。

（2）光導纖維傳感器。

（3）生物傳感器，是指用固化生物催化劑等識別元件與化學物質之間產生的生物化學反應來測定。依靠電化學器件有選擇地測定所產生的或被消耗的化學物質，并將測定結果交換為電信號。

2、水質自動分析儀器的發展

水質自動分析儀器表現了分析儀器的智能化方向發展。發展趨勢主要表現在：基于微電子技術和計算機技術的應用，實現了分析儀器的自動化；通過計算機控制器和數字模型進行數據采集、運算、統計、分析、處理，提高了分析儀器數據處理能力；數字圖像處理系統實現了分析儀器數字圖像處理功能的發展；分析儀器的聯用技術向測試速度超高速化、分析試樣超微量化、分析儀器超小型化的方向發展。

四、 通信傳輸及接口技術

水質在線監測系統主要涉及三個層次的通信傳輸技術，即各水質分析儀與現場控制系統主控芯片(或現場PC)的數據和指令傳輸；現場與監控中心之間數據與指令的雙向傳輸；監控中心數據庫與用戶的網絡的連接，第一、二個層次最為重要。水質分析儀與現場控制系統主控芯片（或現場PC）目前主要依賴RS―485異步通信接口和模/數(A/D)轉換器來實現。現場控制系統與監控中心之間的通信有GSM無線通信、MODEM電話撥號連接、有線網絡連接和衛星通信等多種方式，前兩種已有較為成熟的技術實例且成本較低。后端數據處理軟件技術后端數據處理在整個水質在線監測系統中發揮著“信息中心”的作用，是整個系統的信息出口，主要發揮數據記錄、表達和存儲的功能。一般這類軟件都是基于WINDOWS平臺開發，采用模塊化設計思想，具有較好的模塊性、可移植性和可維護性。

五、基于單片機的水質監測系統設計

 設計思路：以單片機為主要控制器件設計一種水質監測系統，主要包括硬件電路的設計和系統程序的設計。硬件電路主要包括傳感器的選取，單片機的選取與應用，A/D轉換的選用，電源設計，顯示部分設計等；軟件設計主要包括主程序設計和子程序設計，監測結果通過顯示模塊顯示。

 1、 監測項目

水質主要監測項目可分為兩大類：一類是反映水質狀況的綜合指標，如溫度、pH值、電導率、溶解氧等；另一類是毒物質的監測，如鉛、汞和有機農藥等。這次設計選擇的監測項目為反映水質狀況的綜合性指標水質pH值。水中的PH值主要是由水中的氫離子數量的多寡決定。pH值反映了溶液中各溶解性化合物達到的酸堿平衡狀態，主要是碳酸氫鹽、碳酸鹽、二氧化碳的平衡。氫離子濃度指數一般在0～14之間。水中的PH值可以體現出水中的酸堿度，湖水中水的PH值從一定的程度上反映了水質的好壞。所以，水中的PH對于生活在水中的動植物有著重要的影響。人體健康與PH間的直接關系不明顯，一般pH值在6.5～9.5范圍內時不太影響健康。生活飲用水pH值的國家標準是6.5～8.5之間。

2、硬件設計與選擇

(1)單片機的選擇

單片機也稱為微控制器或嵌入式微控制器。內部結構由中央處理器（CPU）、存儲器和輸入/輸出（I/O）3大基本部分構成。單片機內有兩個存儲器，是程序存儲器和數據存儲器(也稱寄存器)。在寄存器中有一部分寄存器具有特殊功能，稱為特殊功能寄存器(如P0端口寄存器)，單片機的主要功能時通過向特殊功能寄存器寫入0或1二進制數來實現的。本次設計即是選用AT89C51單片機。單片機振蕩電路石英晶體振蕩器頻率選12MHz，則振蕩周期= 1/（12MHz）,機械周期=12×振蕩周期=1μs。

(2)傳感器的選用

傳感器是直接進行測量的環節。本次選用的傳感器是化學傳感器，化學傳感器是指利用化學反應產生的電信號或其他信息（如光效應、熱效應、場效應及質量變化等）來進行測定的傳感器。本文選用的是玻璃電極，其測量的線性范圍是1~9.5pH。

（3）模擬/數字轉換器的選用

信號輸入端可以是轉換器或傳感器的輸出。轉換器的輸出信號可提供給微處理器。本次設計選用的是使用較廣泛的8位連續漸進式模擬/數字轉換器ADC0804。將單片機與ADC0804連接時，因單片機需要對ADC0804作溝通，所以需要單片機的兩個Port，一個口作數據總線，另一個口作為控制端口用。如下頁圖9中所示，端口0與ADC連接作數據總線；P2.0接至ADC的/RD、/WR引腳，方便控制；P2.1接至/INTR引腳，以判斷是否轉換完成。本次設計采用的是非中斷方式。

(4)顯示模塊設計

本次設計的顯示部分采用兩個數碼管的共陽極連接，采用動態顯示驅動。R是限流電阻。如下圖9中所示，端口1連接數碼管，以顯示輸入模擬電壓轉換后的數字值。Q1和Q2是兩只共陽極數碼顯示管的控制三極管，三極管的基極分別接在單片機P2端口的P2.6和P2.7引腳上。也就是，P.6輸出為0時三極管Q1導通，與其相連的共陽極數碼管顯示器開始工作；P2.6輸出為1時三級管Q1截止，與其相連的數碼管顯示器停止工作。三極管Q2的工作與Q1三級管相同。

結束語

實施水質的自動監測，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況，預警預報重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區域的水污染事故糾紛，監督總量控制制度落實情況，保障飲用水源地的取水安全，為水資源保護監督管理和決策提供了有力的支持手段。

參考文獻：

[1]張聞波、朱星明等，太子河流域水資源實時監控管理系統集成技術研究，中國水利水電科學研究院學報，2005（2）：143-149．