【正文】 采樣子系統(tǒng)的軟件環(huán)境 ............................................. 18 程序設(shè)計的語言選擇 ......................................... 18 軟件設(shè)計 ................................................... 18 主要軟件模塊介紹 ........................................... 19 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議 ......................................... 20 RS323 接口標(biāo)準(zhǔn) ........................................ 20 通訊協(xié)議 .............................................. 20 8 總結(jié) ............................................................. 23 9 致謝 ............................................................. 24 參考文獻(xiàn) ....................................................... 25 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 1 1 引言 水是生命之源，是人類生活中不可缺少的資源 。然而迄今為止，人類還未在除 地球以外的其他星球上發(fā)現(xiàn)水源。而近年來，人們大量的生活用水，或工廠排放的廢水、污水等，都造成了嚴(yán)重的水體污染。 據(jù)統(tǒng)計 ，我國 三江四河 的污染問題各不相同，總的來說 我國地表水資源質(zhì)量現(xiàn) 狀，符合《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)只占 %（河段統(tǒng)計），符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的占 %，屬于Ⅳ、Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的占 %，如果將Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)也作為污染統(tǒng)計，那么就是說我國河流長度有 %已 被污染，約占監(jiān)測河流長度的2/3。從這些數(shù)據(jù)上我們可以看出我國水污染情況的確十分嚴(yán)峻。比如最近幾 年的湖南岳陽砷污染事件、江蘇太湖藍(lán)藻事件 等水污染事件， 都給了我們一個嚴(yán)厲的教訓(xùn)，我們必須及時采取有效措施要保護(hù)水資源。 本 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)排污、采樣自動控制系統(tǒng) ， 對于強(qiáng)化水污染源監(jiān)督管理，提高環(huán)境監(jiān)管 效能，促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放和 污染減排，進(jìn)一步改善水環(huán)境質(zhì)量有著重要意義 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 2 2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)的含義 物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)今高新科技時代應(yīng)運(yùn)而生的新一代信息技術(shù)，英文名“ The Inter of things”。顧名思義，也就是說物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。細(xì)看呢， 物聯(lián)網(wǎng)的 真正含義是：通過射頻識別（ RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 聯(lián)網(wǎng) (Inter of Things)這個名詞，國內(nèi)外普遍公認(rèn)的是 MIT AutoID中心 Ashton 教授 1999 年在研究 RFID 時最早提出來的。在 20xx 年國際電信聯(lián)盟（ ITU）發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于 RFID 技術(shù) 的物聯(lián)網(wǎng)。到 20xx 年 8 月份溫 總理提了“感知中國”這個理念后 ,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大 新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè) 之一，寫入“ 政府工作報告 ”。于是，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注。那么總的來說物聯(lián)網(wǎng)是 1999 年誕生，到 20xx 年普及， 20xx 年進(jìn)入中國社會的世界觀。因此，我們說現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)是“中國制造”的世界化大概念，它在中國已經(jīng)開始扎根、發(fā)展，它的覆蓋范圍與時俱進(jìn)，已經(jīng)超越了 1999 年 Ashton 教授和 20xx年 ITU 報告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼 上“中國式”標(biāo)簽。 從技術(shù)層面來講，縱觀信息技術(shù)的發(fā)展過程，物聯(lián)網(wǎng)是繼個人計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)及移動通信網(wǎng)絡(luò)之后的全球信息化的第三次浪潮（如圖 所示：），它的成長來源于傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)（移動通信）、云計算，以及智能信息處理等信息技術(shù)的發(fā)展，還有應(yīng)用需求和供給創(chuàng)新的雙輪驅(qū)動。這些都是技術(shù)革新給物聯(lián)網(wǎng)帶來的實質(zhì)性優(yōu)惠。 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 3 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢 及應(yīng)用 “全面感知” 此特點具體體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用傳感器、射頻識別（ RFID）、二維碼、全球定位系統(tǒng) GPS、攝像頭等感知儀器設(shè)備對商品、動植物等各種客觀存在、 可測量的物理實體所處位置、環(huán)境、狀態(tài)進(jìn)行實時、精細(xì)感知。 “無縫互聯(lián)” 此特點是指現(xiàn)在所有物品能夠通過移動通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，物聯(lián)網(wǎng)能更好地合理運(yùn)用這層關(guān)系，使得客觀事物彼此之間的協(xié)作和互動更為精準(zhǔn)、密切。 “高度智能” 這個就體現(xiàn)在由于物與物之間存在著內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，因此物聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)對生產(chǎn)、管理和消費(fèi)過程智能化的優(yōu)化決策與高效實施。 回歸本設(shè)計，我們運(yùn)用物 聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信，就是瞄準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)的這三大優(yōu)勢。 運(yùn)用物與物之間的聯(lián)系，實現(xiàn)現(xiàn)場控制的高度智能 ，而這種高度智能化的控制，被廣泛的應(yīng) 用于各種行業(yè)中，如智能建筑、智能醫(yī)療、智能物流、智能交通等等。 圖 信息技術(shù)的發(fā)展 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 4 3 系統(tǒng)組成 排污系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu) 本設(shè)計主要是由中心平臺、有線無線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場控制器三大部分組成的。中心平臺的硬件包括通信服務(wù)器、 web 服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等；軟件平臺采用 Windows XP，支持 GIS；數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 20xx； web 服務(wù)器軟件開發(fā)語言選用 C，前端通訊服務(wù)器軟件選用 C++；通訊協(xié)議采用 TCP/IP， HJ/21220xx（污染源在線自動監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。）現(xiàn)場控制器主要是實現(xiàn)對現(xiàn)場污水的 流量、 COD 信息， PH 值和氨氮等污染物含量等數(shù)值的采集，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與中心平臺軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并實現(xiàn)污水閥門的自動控制。 結(jié)合上述內(nèi)容，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的排污自動控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 現(xiàn)場控器 現(xiàn)場控制器主要是有硬件部分構(gòu)成，它涵蓋了排污過程中采集留樣的模塊，整個流程通過上位機(jī)的信息更新處理下達(dá)數(shù)據(jù)采集器發(fā)出的開關(guān)命令后，單片機(jī)就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行選擇容器，和抽水操作。樣本的采取自動采取方便了我們隊污水監(jiān)測、排放的實施，整個過程了大大提升了監(jiān)測過程的智能化程度。 數(shù)據(jù)采 集器 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 5 數(shù)據(jù)采集傳輸部分主要具有對環(huán)境監(jiān)測因子（ COD、 PH 值和氨氮含量等）以及流量，流速的集成采集、存儲和通訊功能。我們的數(shù)據(jù)信息通過串口，運(yùn)用TIP/CP 協(xié)議和上位機(jī)進(jìn)行傳輸，在上位機(jī)的存儲單元進(jìn)行信息存儲。 中心平臺 我們的中心平臺主要有刷卡器和計算機(jī)構(gòu)成，刷卡器主要負(fù)責(zé)的是讀取卡里面的信息，通過串口將信息交由計算機(jī)進(jìn)行管理。其中涉及了通信軟件，監(jiān)控軟件，刷卡軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)。 系統(tǒng)參考標(biāo)準(zhǔn) 針對排污系統(tǒng)的特殊性，確保系統(tǒng)的開放性、可擴(kuò)展性和靈活性，在設(shè)計中參照了以下標(biāo)準(zhǔn)： GB/T1372992 遠(yuǎn)動終端通用技術(shù)條件 GB/T1373092 地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件 GB242392 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 GB/ 工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性 DL/T6861999 電力網(wǎng)電能損耗計算導(dǎo)則 GB856688 計算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范 GB856788 計算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南 DL47692 電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議 4 系統(tǒng)模塊劃分 整個排污系統(tǒng)我們總共將其分為了五個模塊：（中心平臺）刷卡控制模塊；賬戶管理模塊；用戶信息管理模塊；數(shù)據(jù)采集模塊；采樣子系統(tǒng)模塊。這五個模塊通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，實現(xiàn)通信。 刷卡控制模塊 刷卡控制模塊主要由 FM1702SL 射 頻讀寫器、天線與 IC 卡組成， FM1702SL 是 采 用 μ m COMS EEPROM 工藝，支持 頻率下 LTYPEA 非接觸式通信協(xié)議，支持多種加密的算法，兼容 飛利浦的 MF（ SPI 接口）讀卡芯片。在系統(tǒng)中，采用射頻 IC 卡由中心平臺進(jìn)行充值處理，可隨時到現(xiàn)場刷卡， 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計 6