給水管道中浮游式水質(zhì)監(jiān)測裝置的開發(fā)研究.pdf

1、本文開發(fā)研究了一種適用于城市給水管道內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測的裝置。裝置的主體為集成了水質(zhì)監(jiān)測探頭、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理和控制單元、無線射頻通信模塊和GSM/GPRS通信模塊的水質(zhì)監(jiān)測球。水質(zhì)監(jiān)測球小巧靈活，可以在給水管道內(nèi)部隨著水流浮游行走或者通過纜線固定。水質(zhì)監(jiān)測球在管道內(nèi)部完成水質(zhì)在線監(jiān)測，并存儲水質(zhì)信息或者通過無線通信實(shí)時把水質(zhì)信息傳輸?shù)焦芫W(wǎng)外部。本文制作的水質(zhì)監(jiān)測裝置有GSM和nRF905模塊的無線射頻通信兩種無線通信方式。
　　在

2、裝置的制作過程中發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集單元在采集水質(zhì)監(jiān)測探頭電信號時，電信號會有不規(guī)則的雜波，影響水質(zhì)監(jiān)測的準(zhǔn)確度。但是通過對電信號進(jìn)行算術(shù)平均濾波，可以獲得非常穩(wěn)定可靠的水質(zhì)信息，在實(shí)驗(yàn)室證明，本文設(shè)計制作的水質(zhì)監(jiān)測球的測量具有可靠性。
　　水質(zhì)監(jiān)測球的GSM通信由GSM/GPRS模塊完成，實(shí)現(xiàn)了外界手機(jī)通過短信息實(shí)時查詢水質(zhì)，和水質(zhì)情況出現(xiàn)異常時短信報警的功能。而且通信實(shí)驗(yàn)表明，GSM通信可以穿過PE管、球墨鑄鐵管、鋼管等常見市政給水

3、管材和一定的覆土厚度，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
　　水質(zhì)監(jiān)測球的無線射頻通信由nPF905模塊完成，可工作在433MHz、868MHz、915MHz三個載波頻段。通過對無線射頻通信的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):金屬管材、覆土厚度這兩個環(huán)境因素會顯著影響無線射頻通信，但不同的載波頻率受到的屏蔽程度不同，不同頻率的載波的穿透能力為915MHz＞868MHz＞433MHz。915MHz的載波可以穿過金屬管和一定厚度的土壤實(shí)現(xiàn)通信。非金屬管材、水體、溫度等環(huán)境因素

4、對無線射頻通信的影響相對不明顯。
　　本文還設(shè)計制作了移動式手持觸屏終端和上位機(jī)軟件，水質(zhì)監(jiān)測球通過無線傳輸模塊與手持終端和上位機(jī)進(jìn)行通信。手持終端便于現(xiàn)場查詢水質(zhì)和控制水質(zhì)監(jiān)測球的工作模式。上位機(jī)可以顯示、存儲和分析水質(zhì)數(shù)據(jù)。
　　本文借鑒了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)中匯聚節(jié)點(diǎn)對傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)功能，設(shè)計制作了中繼器來中轉(zhuǎn)水質(zhì)監(jiān)測球的數(shù)據(jù)，拓展了水質(zhì)監(jiān)測球的通信距離。
　　綜上所述，本文研發(fā)的給水管道中浮游式水