在線式降雨降塵自動檢測系統研究
摘要:雨量及酸雨監測是環保監測中十分重要的要素,對雨量分布、降雨酸堿度、空氣懸浮微粒污染等參數實行多點網絡化自動實時監測,快速掌握多地點的雨量及降雨酸堿度的實時數據,對防汛抗災、決策指揮和節能減排等方面具有重要的意義,與人民群眾的生活息息相關。系統涵蓋了嵌入式技術、微電子技術、數字信息處理技術、現代通信技術等當代應用開發技術,是對環保部門改變其環境監控方式,提高工作效率和節省環保監測的人力、物力資源具有深遠影響的一項技術。
關鍵詞:高精度壓力式雨量計;雨水酸堿度在線檢測;網絡通訊
隨著我國經濟、社會的高速發展,對環保監測的水平也提出更多、更高的要求。要求環保部門提供降雨量、溫度、濕度、雨水酸堿度、降雨電導率等準確、實時的參數。為各級政府提供決策依據,為生產企業、社會團體提供產業投資依據,滿足環境治理、減災、救災的需求。
本系統采用自動化、網絡化技術,對雨量及雨水參數的實時自動采集、自動檢測,提高了環保監測系統的智能化水平,滿足新時期環境監控的需求。
1 系統的構成
1.1 系統的總體結構
系統原理結構圖如圖1所示,由降雨降塵檢測儀、無線通訊模塊、上位機組成,在廣域網、局域網的支持下,用UART、ZigBee、Wi-Fi等有線、無線接入技術,實現整個地區各個監測點信息聯網,環保監測數據實時采集、自動存儲,并及時上傳位于環保站的中心數據機(環保信息中心)。環保站也可以通過信息中心實時的了解各個監測點環保監測作業情況。
1.2 降雨降塵檢測儀
主要由雨水傳感器、溫濕度傳感器,防塵蓋驅動單元、接雨器驅動單元、電導率儀、pH儀、傳感電極清洗單元、壓力式雨量計、采樣樣品保存子系統和中央處理器組成,如圖2所示。
主要功能是:降雨感知,防塵蓋打開、閉合(由伺服電機驅動),環境溫度、濕度測量。降雨時,進行雨水樣品的收集,并進行低溫保存,以防樣品變質,電導率儀、pH儀的傳感電極的定時清洗,雨水樣品電導率、酸堿度的測量,降雨量測量。
系統具有完備的人機界面,以便能夠方便地進行系統參數預置、傳感器標定等,還有故障自檢、手動操作等的功能。軟件采用模塊化結構,包括監控程序模塊和多個功能模塊。
自動標定模塊:采用兩點標定法。以pH值檢測為例,用兩種標準液體進行配套標定。
采樣模塊:每200 ms采樣一次,對被采樣的數據進行數字濾波,在內存中,采樣環形隊列數據結構進行數據存儲,對采樣數據進行滑動平均濾波,如何調用相應環保參數值的計算模塊,在時鐘模塊的控制下,定時存儲采樣參數數據。
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