中文摘要 本文主要介紹了無線傳感器節(jié)點(diǎn)和 線傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)，基于虛擬儀器技術(shù)化工企業(yè)廢水質(zhì)量的檢測，傳感器節(jié)點(diǎn)采用溫度傳 感器、 解氧傳感器和濁度傳感器，通過 塊向云端發(fā)送測量到的廢水中的溫度、 解氧、濁度等參數(shù) ，上位機(jī) 調(diào)取云端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)的控制 ，從而達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測和控制的功能 。本設(shè)計 主要應(yīng)用于企業(yè)廢水質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理并建立溫度、濁度、溶解氧、 數(shù)據(jù)庫信息。同時設(shè)定溫度、濁度、溶解氧、 采集到的參數(shù)超過所 設(shè)定的閾值范圍時，上位機(jī)監(jiān)測界面就會及時報警提醒相關(guān)工作人員。 該 系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行拓展，上位機(jī) 用戶可以隨時對系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改以滿足新的需求，更新速度快、開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低 ,具備極高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，有非常高的推廣實(shí)用價值。 關(guān)鍵詞： 實(shí)時監(jiān)測 ,傳感器節(jié)點(diǎn) ,上位機(jī) 外文摘要 of a PH on of to a to to C is so as to is in of to a of At PH C to be C at to I 頁共 I 頁 目 錄 1、緒論 . 1 . 1 . 1 2 總體方案設(shè)計 . 2 2 1 檢測原理 . 2 2 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 . 2 2 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) . 2 2 4 采集模塊 . 3 度傳感器 . 3 . 4 . 4 . 5 . 5 . 7 . 8 . 8 . 9 . 9 . 10 . 13 . 13 . 19 位機(jī)軟件設(shè)計 . 21 . 22 . 23 . 24 . 26 據(jù)輸出 . 27 4、傳感器參數(shù) . 28 . 28 . 29 . 30 . 30 5、軟件調(diào)試 . 31 結(jié) 論 . 35 致 謝 . 36 參 考 文 獻(xiàn) . 37 第 1 頁 共 35 頁 1、緒論 目前，環(huán)境問題是影響世界各國可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素，水環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響人們的健康，還加速了水資源的短缺。眾所周知，中國的水資源非常的缺 乏，是世界 13個缺水國家之一。 生命最初誕生于水中。水是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。水不僅是維持生命所不可缺少的，也是我們在生活中所不可或缺的物質(zhì)。但是，隨著人類經(jīng)濟(jì)活動加劇，工業(yè)生產(chǎn)，化工企業(yè)的發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)的繁榮，在消耗了大量能源的同時，將大量的工業(yè)廢水和城市生活污水不經(jīng)處理排入水中，水污染日益嚴(yán)重。水污染對水體周圍的環(huán)境和各種微生物等都存在非常大的危害。久而久之，也會威脅到人類的安全與健康。所以，我們必須要重視水環(huán)境污染。 題研究的背景及意義 傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測工作主要都是以人工現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為 主。雖然在實(shí)驗(yàn)室中分析手段完備，但實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測存在不能及時反映污染變化狀況、采樣誤差大、監(jiān)測頻次低、監(jiān)測數(shù)據(jù)分散等缺陷，難以滿足人們有效的進(jìn)行水環(huán)境管理的需求。而實(shí)現(xiàn)了廢水質(zhì)量的在線監(jiān)測，只需經(jīng)過幾分鐘的數(shù)據(jù)采集，水源地的水質(zhì)信息就可發(fā)送到環(huán)境分析中心的服務(wù)器中。只要觀察到有某種污染物的濃度發(fā)生了異常的變化，環(huán)境監(jiān)管部門就可以立刻采取相應(yīng)的措施，取樣具體分析，可快速而準(zhǔn)確地獲得水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) 課題的主要工作及要求 本課題是以云服務(wù)為平臺，利用 擬機(jī)技術(shù)，設(shè)計一種集監(jiān)測、顯示與報警為一體的遠(yuǎn) 程實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。其主要內(nèi)容有以下幾個方面。 （ 1）深入化工企業(yè)對工業(yè)廢水進(jìn)行研究，了解工業(yè)廢水主要的污染成分，選擇各類合適傳感器類型； （ 2）構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在化工企業(yè)廢水排放口以及相關(guān)區(qū)域布置無線傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過設(shè)置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的 塊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)定時傳至云服務(wù)平臺，最后在上位機(jī)中實(shí)時顯示與監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫； （ 3）如果監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值時，上位機(jī)會發(fā)出報警并顯示廢水具體的排放情況。云服務(wù)器也會觸發(fā)報警機(jī)制，進(jìn)行簡單的報警，提醒第 2 頁 共 35 頁 管理人員及時查找和分析原因，從 而采取相應(yīng)控制措施。 2 總體方案設(shè)計 2 1 檢測原理 本課題采用了單片機(jī)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)和集成技術(shù)，對水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測溫度、氧含量和 參數(shù)變化等信息，通過傳感器感測信號，通過數(shù)據(jù)打包發(fā)送到上位機(jī)，并在上位機(jī)監(jiān)測界面上顯示實(shí)時數(shù)據(jù)。 2 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)主要由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（負(fù)責(zé)采集節(jié)點(diǎn)周圍水域溫度、溶解氧濃度、 度等數(shù)據(jù)）、網(wǎng)絡(luò)云平臺和上位機(jī)監(jiān)測中心（對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并直觀顯示數(shù)據(jù)）等幾部分組成。無線傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在企業(yè)廢水排放池，對池中的廢水實(shí) 現(xiàn) 度、濁度、溶解氧進(jìn)行檢測，將得到的參數(shù)經(jīng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)云平臺，然后上位機(jī)調(diào)用網(wǎng)路云平臺數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、超限報警和控制，因此系統(tǒng)的設(shè)計較為簡單明了，化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 圖 1 化工企業(yè)廢水質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要完成信息采集和數(shù)據(jù)傳遞的功能，節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上可分為五個模塊：電源模塊、控制報警模塊、數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器數(shù)據(jù)采集）、云服務(wù)平 臺 . 無線傳感節(jié)點(diǎn) 1 無線傳感節(jié)點(diǎn) 2 無線傳感節(jié)點(diǎn) N 位機(jī)監(jiān)測中心 第 3 頁 共 35 頁 數(shù)據(jù)處理模塊（單片機(jī)處理系統(tǒng)）和無線傳輸模 塊（ 本設(shè)計采用 片機(jī) 發(fā)板作為微處理器，傳感器分別采用 度傳感器、濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器檢測溫度、濁度 線傳輸模塊采用 線傳感器節(jié)點(diǎn)如圖 2所示。 圖 2 無線傳感器節(jié)點(diǎn) 2 4 采集模塊 度傳感器 具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小、硬件開銷低、精度高、數(shù)字信號輸出等特點(diǎn)。 信時只要接一條口線就可以通信多個點(diǎn)的能力，不同于之前的分布式傳感器需要多點(diǎn)接口，應(yīng)用時不需要接外部的元件，可以直接用數(shù)據(jù)總線供電， 到 ，測量的溫度最低為 最高為 +125 。用 行溫度測量之前，必須要先完成 則記憶功能和控制功能就沒法使用。首先提供以下功能命令：讀 索 過 警檢查。 如果在之前已經(jīng)使 量到的數(shù)據(jù)存儲在中。存儲器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)據(jù)開始用寫寄存器的命令寫進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來獲取這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除 。當(dāng)修改過寄存器中的數(shù)時，這個過程能確保數(shù)據(jù)的完整性。 高速寄存器 由 8個字節(jié)的存儲器組成。用讀寄存器的命令能讀出第九信模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 塊 電源模塊 電路 線 控制模塊 報警模塊 數(shù)據(jù)處理 模塊 （ 溶解氧傳感器 溫 度傳感器 濁度傳感器 傳感器 第 4 頁 共 35 頁 個字節(jié)，這個字節(jié)可以對前面的八個字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。 所示。 圖 3 形結(jié)構(gòu)圖 度傳感器 檢測溶液渾濁度的傳感器如圖 4所示。 圖 4 度傳感器 該濁度傳感器輸出為模擬電壓輸出 0到 5V，工作電壓為 5V，工作電流為 50作時響應(yīng)時間小于 500傳感器輸出的是模擬信號，所以輸出端連接在 H 傳感器 檢測溶液 圖 5所示。 第 5 頁 共 35 頁 圖 5 該傳感器輸出方式為模擬電壓信號輸出 1695 3832作電流為 50測濃度范圍為 應(yīng)時間小于 5s，穩(wěn)定時間小于 60s。該傳感器輸出的是模擬信 號，所以輸出端連接在 解氧傳感器 檢測溶液溶解氧含量的傳感器，如圖 6 所示 圖 6 羅素 501解氧傳感器 該傳感器輸出的是模擬電壓信號，電極的電位為 24570極的參比電極內(nèi)阻小于 10 極的穩(wěn)定性為± 84h。該傳感器輸出的是模擬信號，所以輸出端連接在 發(fā)板 捷靈活的開源電子原型平臺，具有以下特點(diǎn)： 1、含有開放的源 代碼，程序開發(fā)可免費(fèi)下載也可以根據(jù)紫的要求自己編寫或修改。 2、內(nèi)部含有低價格的 3、燒錄方式支持 以把新的 "固件 燒入到 了 后，可以通過串口或者串口轉(zhuǎn) 5、支持多種互動程序。 32儲器容量， 20小 源電壓最大 32個 6 頁 共 35 頁 2 23 個輸入 /輸出線數(shù)， 8個模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)， 20度， 32 所示。 圖 7 面 1、聲明變量及接口名稱（例如： 3;）。 2、 ：函數(shù)在程序開始時使用，可以初始化變量、接口模式、啟用庫等（例如： ）。 3、 ：在 函數(shù)之后，一個循環(huán)函數(shù)。 1、 義接口為輸入或輸出型 接口，在 函數(shù)里使用。 2、 位，把數(shù)字端口的值置高或者置低。 3、 出數(shù)字接口的值。 4、 一個接口寫入模擬值（ ）。對于 片的 括 ,該函數(shù)可以工作于 3,5,6,9,10和 11 號接口。老的 僅支持 9,10和 11號接口。 5、 取 一個模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值 6、 :延時函數(shù)， 000)為一秒。 7、 特率 )特率）。在同計算機(jī)通訊時，要是用相同的波特率才能通訊，在 函數(shù)里使用 8、 ：讀取持續(xù)輸入的數(shù)據(jù)。 第 7 頁 共 35 頁 9、 行口的數(shù)據(jù)輸出。 據(jù) )默認(rèn)為十進(jìn)制等于 據(jù)， 10、 行口的數(shù)據(jù)輸出，在輸出最后跟隨一個回車和一個換行符。這個函數(shù)所取得的值與 一樣。 線傳輸模塊 塊是一款高性能工業(yè)級的 發(fā)板）。 塊采用 司的工業(yè)級四頻（全球通用）用于全球各地區(qū) ,可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、短信、彩信、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航 應(yīng)用。其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價比高。 用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)嵌 P 協(xié)議，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、短信（ 數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。同時 具有全球衛(wèi)星定位 能，適用于各類 位導(dǎo)航應(yīng)用。 所示 ： (1)于設(shè)置移動臺類別。 (2)于設(shè)置 (3)于設(shè)置附著和分離 務(wù)。 (4)于設(shè)置 接模式。 (5)于設(shè)置本地端口號。 (6)于建立 (7)于發(fā)送數(shù)據(jù)。 (8)于查詢當(dāng)前連接狀態(tài)。 (10)于關(guān)閉移動場景。 第 8 頁 共 35 頁 圖 8 發(fā)板 體流程圖 第 9 頁 共 35 頁 圖 9 系統(tǒng)總體流程圖 系統(tǒng)總體流程圖如圖 9所示，本設(shè)計上 位機(jī)采用 點(diǎn)不斷地對檢測區(qū)的廢水參數(shù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過 理，從 云端發(fā)送，上位機(jī)設(shè)定檢測周期，等待到檢測時間就向云端獲取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否超過報警界面，如果超過界限，上位機(jī)就會返回報警和控制信號，并且上位機(jī)報警燈也會亮，節(jié)點(diǎn)接收到了控制信號就會立即采取控制措施，打開閥門等一系列動作。 點(diǎn)軟件設(shè)計 體設(shè)計流程 采集到的數(shù)據(jù)按照特定格式發(fā)送給無線傳輸模塊， 于接收狀態(tài)，等到 據(jù)傳 到 Y 開始 初始化 數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)無線發(fā)送 上位機(jī)數(shù)據(jù)獲取 是否超過報警界？ 返回控制信號，界面報警 節(jié)點(diǎn)收到控制信號，執(zhí)行控制過程 N 第 10 頁 共 35 頁 向無線云平臺傳輸數(shù)據(jù)。 0所示。 圖 10 首先對 始化， 電即完成初始化，初始化完成后， 后處于等待傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)，直到所有傳感器檢測完成向控制板發(fā)來數(shù)據(jù)后，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理標(biāo)定，然后向 送無線傳輸指令，同時不斷地對 行獲取信號請求，如果 檢測到有控制信號，就執(zhí)行控制和報警操作（電磁閥控制和報警燈點(diǎn)亮）。 字信號軟件設(shè)計 溫度傳感器輸出為數(shù)字信號，信號輸出連接在 初始化： N Y 開始 初始化 向溫度傳感器發(fā)送接收數(shù)據(jù)請求 等待各傳感器發(fā)送數(shù)據(jù) 對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 向 送發(fā)送指令 向 送獲取指令 等待 據(jù)返回 是否收到信號？ 報警燈閃，控制閥門燈亮的程度 第 11 頁 共 35 頁 (1) 把數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (2) 延時幾個 µs； (3) 數(shù)據(jù)線拉到低電平 "0"； (4) 延時 750µs(延時范圍為 480µs 至 960µs)； (5) 數(shù)據(jù)線拉高置 "1"； (6) 延時，等待 (如果初始化已經(jīng)成功，會在 15到 60µ據(jù)這個狀態(tài)可以來確定是否初 始化成功，但是不能無限的等待，否則程序會進(jìn)入死循環(huán)，應(yīng)該要進(jìn)行超時控制 )。 (7) 若 做個延時，延時的時間從第五步發(fā)出的高電平算起至少應(yīng)該要 480µs。 (8) 最后再次將數(shù)據(jù)線拉高 "1"后結(jié)束。 x=0; ; ); /約 90µs ; 0); /約 800µs ; 7); /約 370µs 讀操作： (1)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (2)延時 2µs； (3)將數(shù)據(jù)線拉低 "0"； (4)延時 3µs； (5)將數(shù)據(jù)線拉高 "1"； (6)延時 5µs； 第 12 頁 共 35 頁 (7)讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài) ,得到 1個狀態(tài)位，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (8)延時 60µs。 個字節(jié)函數(shù) i=0; 0; i=8;i>0; 0; >= 1; 1; Q) = 0 5）； /約 54µs 寫操作： (1) 先將數(shù)據(jù)線置低電平 "0"； (2) 延時時間為 15µs； (3) 按從低到高的順序依次發(fā)送字節(jié) (每次只發(fā)送一個字節(jié) )； (4) 延時時間為 45µs； (5) 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 "1"； (6) 重復(fù)以上操作一直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止； (7) 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 第 13 頁 共 35 頁 i = 0; i=8;i>0, ; DQ= ); /約 54µs ; =1; 擬信號軟件設(shè)計 濁度傳感器、 感器、溶解氧傳感器輸出信號都為模擬信號， 個模數(shù)轉(zhuǎn)換的 I/集數(shù)據(jù)時只需要把三種傳感器的數(shù)據(jù)端接到 子的 口，軟件設(shè)計時直接讀取 據(jù)進(jìn)行采集。 1、濁度傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： 2、溶解氧傳感器的數(shù)據(jù)輸入及處理程序： ; 3、 H = 點(diǎn)程序 #第 14 頁 共 35 頁 #1 /腳配置 #2 /腳配置 #3 /腳配置 #4 /預(yù)留 #5 /預(yù)留 0); / 連接 腳 /* 網(wǎng)絡(luò)配置及發(fā)送指令 */ ""B"rn" ",","rn" "rn" ","rn" "","2000"rn" "",","80"rn" "rn" 76354/.1rrr; "":",":":" "":",":":" "":",":":" "":",":":" "rn" "rnrn":" /* 設(shè)置波特率、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置 */ 600); /設(shè)置波特率為 9600 00); /發(fā)送 第 15 頁 共 35 頁 00); /發(fā)送 00); /發(fā)送 00); /發(fā)送 00); /發(fā)送 00); /* 主循環(huán)程序 */ K; i; 0; 2; ; /定義溫度值 /* 向 */ ; / /); /寫入數(shù)據(jù) 000); ; /* 依次讀取溫度傳感器發(fā)來的八位數(shù)據(jù) */ 第 16 頁 共 35 頁 i = 0; i =10)89; 88; 第 17 頁 共 35 頁 * 00); 000); /輸出 K); /輸出溫度值 ,"); /輸出濁度值 ,"); /輸出溶解氧值 ,"); H); /輸出 "); 00); 00); /* 向 */ ; 0; rn"); 第 18 頁 共 35 頁 00); 013763/.1rn"); =rn"); rn"); rn"); rn"); ); /*在獲取到的數(shù)據(jù)中提取控制信號和報警信號 */ ) ); i=1; i>0) ); = ); if()if()i+; j= 0;j<j+) if(j="&& j+1=i && j+2=d && j+3=") j; ; 第 19 頁 共 35 頁 b= /* 執(zhí)行報警模塊 */ if(b=1) , /輸出高電平，報警 5， ; /輸出低電平 ,打開電磁閥 b); , /低電平，不報警 5， ; /高電平，關(guān)閉電磁閥 b); b"); " ; 絡(luò)云平臺 本設(shè)計采用的是中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺 為網(wǎng)絡(luò)云平臺，接收無線網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)。 中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺 于物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)打造的開放平臺和 生態(tài)環(huán)境 ，能夠有效降低各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、協(xié)議適配、數(shù)據(jù) 存儲 、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺級服務(wù)需求。 第 20 頁 共 35 頁 圖 11 中國移動互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺首頁 圖 12 中國移動互聯(lián)網(wǎng)開放平臺工程界面 要在該平臺上使用，就要接入 先要在 建設(shè)備等一系列準(zhǔn)備工作，然后要通過網(wǎng)絡(luò)和 務(wù)器建立 接，最后將數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議 (比如： 包上傳至 而實(shí)現(xiàn)設(shè)備終端接入。 注冊好用戶后，需要創(chuàng)建一個項(xiàng)目用來監(jiān)控你所需要上傳到云端的數(shù)據(jù)，并把它歸類于區(qū)分，在建好項(xiàng)目之后，要依次添加設(shè)備、添加 加觸發(fā)器。每個 每個數(shù)據(jù)流對應(yīng)單獨(dú)的一個采集參數(shù)（溫度、解氧和濁度），這樣一個基本的云平臺才算建立好了。 第 21 頁 共 35 頁 圖 13 云端項(xiàng)目基本信息 圖 14 云平臺 數(shù)據(jù)展示界面 位機(jī)軟件設(shè)計 上 位 機(jī) 調(diào) 試 采 用 的 是 司自行研制的一種第 22 頁 共 35 頁 強(qiáng)大的程序開發(fā)環(huán)境，其類似于 言開發(fā)環(huán)境一樣，有著可以完成大多數(shù)編程任務(wù)的函數(shù)庫，各類函數(shù)庫有這各種不一樣的功能。但是， 它的計算機(jī)語言基本上都是基于文本的語言產(chǎn)生的代碼，而 編寫程序，程序是以框圖的形式產(chǎn)生的，其開發(fā)環(huán)境集成了各種應(yīng)用所需要的工具，幫助使用者解決問題和不斷創(chuàng)新還能提高生產(chǎn)力。 言程序開發(fā)環(huán)境中 序由前面板和后面板組成，前面板主要有顯示控件，人機(jī)用戶操作界面和輸入控件等控件來構(gòu)成，是 序的交互式輸入和輸出端口，輸入控件是 后面板程序框圖提供數(shù)據(jù)的輸入裝置，顯示控件則是顯示后面板程序框圖或生成的數(shù)據(jù)的輸出裝置，后面板便是程序框圖，所有的數(shù)據(jù)源的處理都在程序框圖中傳送處理分析的，前面板的輸入控件和顯示控件都能在后面板中一個對象端點(diǎn)與之相對 應(yīng)，輸入控件對象的端點(diǎn)便是在 顯示控件對象的端點(diǎn)便是 序框圖中的數(shù)據(jù)流終點(diǎn)。每個控件端口之間的連線是其數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)都是單線流動的，也可以是從單一的數(shù)據(jù)源端口流向一個或多個接收目的端口，但是注意數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)類型是否與接收端接收的數(shù)據(jù)類型一樣，不一樣的數(shù)據(jù)類型不能使數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)流動。 位機(jī)流程圖 第 23 頁 共 35 頁 圖 15 上位機(jī)報警流程圖 位機(jī)主界面 圖 16主界面前面板 本 接字符串控件、當(dāng)前 建路徑N 開始 初始化 窗體事件 接收數(shù)據(jù) 發(fā)出控制信號 Y 上位機(jī)報警 是否超過警戒上下限？ 第 24 頁 共 35 頁 控件、打開 用節(jié)點(diǎn)控件、關(guān)閉引用控件等控件組合成的主界面。 圖 17主界面程序框圖 位機(jī)監(jiān)測界面 上位機(jī)監(jiān)測界面分為自動監(jiān)測界面和手動監(jiān)測界面，采用選項(xiàng)卡方式進(jìn)行切換。如圖 18所示 圖 18 自動檢測界面 自動 /手動界面切換選項(xiàng)卡和手動 /自動檢測切換的開關(guān)采用的是滑動開關(guān)控制的條件結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)卡及切換開關(guān)程序框圖如圖 19所示。 第 25 頁 共 35 頁 圖 19 選項(xiàng)卡及切換開關(guān)程序框圖 數(shù)據(jù)采集采用 模塊程序框圖如圖 20所示，從左到右依次用打開 入 據(jù)控件、讀取 閉 配正則表達(dá)式控件等控件組合，根據(jù)我們云端數(shù)據(jù)的協(xié)議及地址 圖中與打開 接控件連接的“ 服務(wù)云端地址，“ 80”為遠(yuǎn)程端口，獲取云端數(shù)據(jù)點(diǎn)是通過 求在 攜帶參數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)的。 本設(shè)計中 求代碼： 76354/.1 中“ 776354”是設(shè)備 是設(shè)備 余都是固定格式。 “ 2000000 ” 是 讀 取 的 字 節(jié) ， “ 3000 ” 指 的 是 超 時 毫 秒 ，“ d*-dd-ddsdd:dd:dd” 指的是匹配正則表達(dá)式控件的正則表達(dá)式 ，即獲取到的數(shù)據(jù)中與時間匹配的字符串。 第 26 頁 共 35 頁 圖 20 云端采集數(shù)據(jù)程序框圖 史數(shù)據(jù)的查詢 圖 21 歷史查詢界面 圖 22 歷史查詢程序框圖 此模塊采用了當(dāng)前 徑控件、創(chuàng)建路徑控件、讀取文本文件控件、關(guān)閉文件控件，以及一個 測得的四個參數(shù)數(shù)據(jù)采用比較方式輸出布爾量，若超過設(shè)置的閾值則輸出對應(yīng)參數(shù)的報警燈會亮，并且然后采用或門將所有的布爾量進(jìn)行或運(yùn)算，然后將布爾量轉(zhuǎn)換為（ 0,1），從而控制是否響報警聲音。 第 27 頁 共 35 頁 圖 23 報警燈 圖 24 報警程序框圖 圖 25 報警聲音程序框圖 報警聲音用于數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值報警；報警聲音由 140015001600圖 25所示。 據(jù)輸出 第 28 頁 共 35 頁 圖 26 數(shù)據(jù)輸出 圖 27 數(shù)據(jù)輸出程序框圖 此模塊采用的控件較多：包括格式化寫入字符串控件、當(dāng)前路徑控件、創(chuàng)建路徑控件、創(chuàng)建文件控件、設(shè)置文件位置控件、寫入文本文件控件以及關(guān)閉文件控件等。在當(dāng)前路徑下，打開一個名為 已有文本文件，如文件不存在則創(chuàng)建一個名為 文本文件，系統(tǒng)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用格式化寫入字符串控件在 本文件的末尾寫入新的監(jiān)測數(shù)據(jù)字符串?dāng)?shù)據(jù)，即在保存原有的監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動寫入新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便工作人員的查看及以后的查詢或打印。 4、傳感器參數(shù) 正常開啟節(jié)點(diǎn)，得到每個傳感器上傳上來的數(shù)值，需要對其進(jìn)行標(biāo)定。 度傳感器標(biāo)定 第 29 頁 共 35 頁 本設(shè)計采用的是 測過程中，我們配置了不同溫度的5 杯溶液，分別對應(yīng)的溫度為 26 度、 32 度、 36 度、 44 度、 56 度的液體，對 其分別進(jìn)行溫度檢測，得到的數(shù)據(jù)如下。 表 1 溫度數(shù)據(jù)表 測量數(shù)據(jù) 414 514 574 705 753 896 實(shí)際溫度（ ） 26 32 36 44 47 56 圖 28 溫度擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= 解氧傳感器標(biāo)定 本設(shè)計采用 501 針型 電極是由指示電極鉑金絲和銀 氯化銀參比電極復(fù)合而成。我們分別在冷開水、自來水、空氣等不同的水環(huán)境中用溶解氧傳感器進(jìn)行測量，得到了如下數(shù)據(jù)。 表 2 溶解 氧數(shù)據(jù)表 不同水環(huán)境 測量數(shù)據(jù) 參考溶氧量 冷開水 878， 884， 923， 970 水、自來水、礦泉水等 1233,1300,1451,1464,1473,1481,1558 氣中 1747,1749,1792 別取三種水環(huán)境中得到數(shù)據(jù)的平均值，和參考溶解氧量的中間值作為標(biāo)定參數(shù)，得到的擬合曲線如圖 29。 第 30 頁 共 35 頁 圖 29 溶解氧擬合曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，溶解氧傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y= H 傳感器標(biāo)定 本設(shè)計采用的是 3種 到 線性關(guān)系。 液用混合磷酸鹽配置， 三種溶液測量中得到如下數(shù)據(jù)。 表 3 測量數(shù)據(jù) 30 根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)得出， y= 度傳感器標(biāo)定 本設(shè)計采用 濁度傳感器，該傳感器 是利用光學(xué)原理，通過液體溶液第 31 頁 共 35 頁 中的透光率和散射率來綜合判斷濁度情況，由于濁度值是漸變量，通常在動態(tài)環(huán)境下檢測，傳感器采集的濁度值，需要外接控制進(jìn)行 算得到對應(yīng)環(huán)境下的濁度情況。 配置三種渾濁度不同的溶液，分別對其進(jìn)行檢測，得到下面數(shù)據(jù)： 表 4 濁度傳感器數(shù)據(jù)表 實(shí)際數(shù)據(jù)（ %） 量數(shù)據(jù) 31 濁度擬定曲線 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)得出，濁度 傳感器的標(biāo)定關(guān)系為 y = 5、軟件調(diào)試 將節(jié)點(diǎn)接上電源， 上 ，正常啟動，搜索網(wǎng)絡(luò)，等一切都準(zhǔn)備就緒，正常傳輸數(shù)據(jù)時， 口顯示界面如圖 29 所示，云端顯示數(shù)據(jù)如圖 30所示，上位機(jī)顯示界面如圖 32所示。 第 32 頁 共 35 頁 圖 32 將 入代碼，然后點(diǎn)擊編譯按鍵，如果編譯沒有錯誤就把 擊上傳，等待上傳成功，程序以及成功的燒錄到單片機(jī)里。 圖 33 串口數(shù)據(jù)界面 第 33 頁 共 35 頁 圖 34 云端數(shù)據(jù)界面 監(jiān)控界面顯示的工業(yè)廢水四中指標(biāo)：溫度、溶解氧、 濁度，溫度顯示的單位為攝氏度，范圍為 15 溶解氧的范圍為 3 到 6， 范圍為 6到 8，濁度的范圍為 0