基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污智能監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-20 20:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 多可存貯200條記錄 系統(tǒng)具有斷電保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生意外斷電且再度上電情況時，水質(zhì)自動采樣器能恢復(fù)掉電前的狀態(tài)，所設(shè)定的參數(shù)不變，并能繼續(xù)完成后續(xù)采樣。 系統(tǒng)具有故障、自診斷功能，具有故障報警、顯示與自診斷功能，有自動保護(hù)功能，能對故障自動上報。 系統(tǒng)具有管路自動清洗、廢液回流的功能，還具備水樣正沖洗、反沖洗功能，能自動排出儀器內(nèi)殘留的水樣，自動清洗采樣管路。 控制策略 自動采樣控制模式在采樣器的定義中，采樣模式有多種多樣，具體可分為遙控自動采樣、現(xiàn)場自動采樣，瞬時單樣、瞬時多樣、時間等比單樣、時間等比多樣、流量等比單樣、流量等比多樣、比對采樣，平行采樣、固定采樣等等。通過選擇適宜的采樣模式，規(guī)定采樣時間，采樣間隔，采樣周期等等，在我們所研究的此系統(tǒng)中，我們運用到的是流量等比單樣模式。此模式的運行是按廢水的瞬時排放量的一定比例（如：千分之一，萬分之一）來確定單次采樣量，按一定間隔時間連續(xù)多次采集，從而使得各個時間段的樣品組成一個綜合標(biāo)本。這樣的采樣模式有利于對污水整體的狀況作解釋，具有全局性。這種模式在實際運用中適合排污量波動較大的排污單位的總量監(jiān)測、收費監(jiān)測等。， 流量等比模式的運用在子系統(tǒng)中，由數(shù)據(jù)采集模塊向現(xiàn)場采集器發(fā)出采樣命令，現(xiàn)場采集器接收到采集命令就返回信息，進(jìn)行流量詢問，流量詢問。然后數(shù)據(jù)采集模塊再次向現(xiàn)場采集器發(fā)送具體命令，現(xiàn)場采集器接受命令后就開始工作，按照協(xié)議要求，將樣本注入指定的采樣瓶中，并記錄采樣信息。 遠(yuǎn)程在控制模式在采樣子系統(tǒng)的工作過程圖中，有接收采樣命令的過程，這個過程專業(yè)地講也就是系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控的過程，這也是本系統(tǒng)的特點。在本系統(tǒng)中我們采用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行模塊間的通信。監(jiān)控中心通過GMS/GPRS發(fā)送采樣數(shù)據(jù)命令，通過無線數(shù)據(jù)采集傳輸裝置將指令傳輸給采樣模塊中的控制器（主控電路），使得采樣操作得以運行。這就是系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控的過程。6 采樣子系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計本模塊形象化地可以說是一個自動采樣器，從硬件電路的角度來說，它是在單片機(jī)的控制下，采用步進(jìn)電機(jī)配合蠕動泵將水樣采入儀器，通過樣本分配系統(tǒng)將水樣送入指定的采樣瓶中，所采集的水樣通過恒溫系統(tǒng)溫度恒定在4℃，從而完成水樣的自動采集、自動分配和恒溫保存過程的器件。 硬件聯(lián)系框圖 采樣子系統(tǒng)主要控制電路組成本模塊的主要硬件控制電路使用到的器件有STC89C52RC單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，和ULN2003驅(qū)動芯片。： 采樣子系統(tǒng)主控電路圖 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。因此，我們可以通過控制脈沖的個數(shù)來控制電機(jī)角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。本設(shè)計使用的是減速步進(jìn)電機(jī)28BYJ48，： 28BYJ48步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型為四相八拍電機(jī)，正常工作電壓為DC5V—DC12V。當(dāng)對步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號都與步進(jìn)電機(jī)的某一相相對應(yīng)或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，如此，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。 拍數(shù)拍數(shù)的意思是指完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需要的脈沖個數(shù)。以四相電機(jī)為例，有四相四拍運行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式即 AABBBCCCDDDAA。 步距角步距角對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱半步）。176。的步進(jìn)電機(jī)為例（現(xiàn)在市場上常規(guī)的二、176。），四相八拍運行方式下，每接收一個脈沖信號，176。，在這種情況下，我們可以計算每秒鐘接收400個脈沖，那么轉(zhuǎn)速為每秒400*176。=360176。，相當(dāng)與每秒鐘轉(zhuǎn)一圈，每分鐘60轉(zhuǎn)。：電機(jī)型號電壓V相數(shù)相電阻Ω177。10%步距角度起動轉(zhuǎn)矩28BYJ4854300≥300啟動頻率定位轉(zhuǎn)矩摩擦轉(zhuǎn)矩噪聲dB絕緣介電強(qiáng)度減速比≥550300≤35600VAC1S1:64 ULM2003A驅(qū)動由于單片機(jī)的接口信號不夠大，所以我們必須在單片機(jī)接口外加一塊驅(qū)動芯片。本設(shè)計使用的是ULN2003A驅(qū)動芯片。我們的步進(jìn)電機(jī)的紅線接電源5V，。 驅(qū)動方式對照表導(dǎo)線顏色123456785紅++++++++4橙__3黃___2粉___1藍(lán)___單片機(jī)端口信號通過ULN2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口，： 驅(qū)動的連接方式 小結(jié)總的來說，步進(jìn)電機(jī)的中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個永磁體組成，邊上的是定子繞組。當(dāng)定子的一個繞組通電時，則會產(chǎn)生一個方向的電磁場，如果這個磁場的方向和轉(zhuǎn)子磁場方向不在同一條直線上，那么定子和轉(zhuǎn)子的磁場將產(chǎn)生一個扭力將定子扭轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)依次改變繞組的磁場時，就可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(比如通電次序為ABCD正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。而改變磁場切換的時間間隔，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動原理。 采樣子系統(tǒng)的功能器件介紹 DS1302時鐘芯片DS1302是DALLAS公司推出的一款涓流充電時鐘芯片，其內(nèi)部含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口實現(xiàn)與單片機(jī)之間的通信。實時的時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，在時鐘操作中，可通過AM/PM標(biāo)志位決定到底采用24還是12小時的時間格式。 芯片的結(jié)構(gòu) DS1302芯引腳介紹 ：X1，X2GND地RST復(fù)位I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLK串行時鐘VCC1電池引腳VCC2主電源引腳DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及RAM組成。： DS1302芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1302在模塊中的運用采樣模塊具有信息記錄的功能，其中采樣時間的實時顯示和記錄，就用到時鐘芯片，還有在采樣的時候，我們需要設(shè)定采樣時間間隔，這個時間就有時鐘芯片來提供。這樣可以方便樣本的實時提取，和對采樣時間的記錄。 蠕動泵 蠕動泵的工作原理： 蠕動泵工作原理蠕動泵很
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