基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 20:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功能，當(dāng)發(fā)生意外斷電且再度上電情況時(shí)，水質(zhì)自動(dòng)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(bào)警、顯示與自診斷功能，有自動(dòng)保護(hù)功能，能對(duì)故障自動(dòng)上報(bào)。 系統(tǒng)具有管路自動(dòng)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(dòng)排出儀器內(nèi)殘留的水樣，自動(dòng)清洗采樣管路。 控制策略 自動(dòng)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(dòng)采樣、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采樣，瞬時(shí)單樣、瞬時(shí)多樣、時(shí)間等比單樣、時(shí)間等比多樣、流量等比單樣、流量等比多樣、比對(duì)采樣，平行采樣、固定采樣等等。通過(guò)選擇適宜的采樣模式，規(guī)定采樣時(shí)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(yùn)用到的是流量等比單樣模式。此模式的運(yùn)行是按廢水的瞬時(shí)排放量的一定比例（如：千分之一，萬(wàn)分之一）來(lái)確定單次采樣量，按一定間隔時(shí)間連續(xù)多次采集，從而使得各個(gè)時(shí)間段的樣品組成一個(gè)綜合標(biāo)本。這樣的采樣模式有利于對(duì)污水整體的狀況作解釋?zhuān)哂腥中浴＿@種模式在實(shí)際運(yùn)用中適合排污量波動(dòng)較大的排污單位的總量監(jiān)測(cè)、收費(fèi)監(jiān)測(cè)等。， 流量等比模式的運(yùn)用在子系統(tǒng)中，由數(shù)據(jù)采集模塊向現(xiàn)場(chǎng)采集器發(fā)出采樣命令，現(xiàn)場(chǎng)采集器接收到采集命令就返回信息，進(jìn)行流量詢問(wèn)，流量詢問(wèn)。然后數(shù)據(jù)采集模塊再次向現(xiàn)場(chǎng)采集器發(fā)送具體命令，現(xiàn)場(chǎng)采集器接受命令后就開(kāi)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(guò)程圖中，有接收采樣命令的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程專(zhuān)業(yè)地講也就是系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控的過(guò)程，這也是本系統(tǒng)的特點(diǎn)。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(guò)GMS/GPRS發(fā)送采樣數(shù)據(jù)命令，通過(guò)無(wú)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(yùn)行。這就是系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控的過(guò)程。6 采樣子系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)本模塊形象化地可以說(shuō)是一個(gè)自動(dòng)采樣器，從硬件電路的角度來(lái)說(shuō)，它是在單片機(jī)的控制下，采用步進(jìn)電機(jī)配合蠕動(dòng)泵將水樣采入儀器，通過(guò)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(guò)恒溫系統(tǒng)溫度恒定在4℃，從而完成水樣的自動(dòng)采集、自動(dòng)分配和恒溫保存過(guò)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(dòng)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(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。因此，我們可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)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(jì)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(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)都與步進(jìn)電機(jī)的某一相相對(duì)應(yīng)或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，如此，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。 拍數(shù)拍數(shù)的意思是指完成一個(gè)磁場(chǎng)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(guò)一個(gè)齒距角所需要的脈沖個(gè)數(shù)。以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA。 步距角步距角對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱(chēng)半步）。176。的步進(jìn)電機(jī)為例（現(xiàn)在市場(chǎng)上常規(guī)的二、176。），四相八拍運(yùn)行方式下，每接收一個(gè)脈沖信號(hào)，176。，在這種情況下，我們可以計(jì)算每秒鐘接收400個(gè)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(hào)電壓V相數(shù)相電阻Ω177。10%步距角度起動(dòng)轉(zhuǎn)矩28BYJ4854300≥300啟動(dòng)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(dòng)由于單片機(jī)的接口信號(hào)不夠大，所以我們必須在單片機(jī)接口外加一塊驅(qū)動(dòng)芯片。本設(shè)計(jì)使用的是ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片。我們的步進(jìn)電機(jī)的紅線接電源5V，。 驅(qū)動(dòng)方式對(duì)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(hào)通過(guò)ULN2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口，： 驅(qū)動(dòng)的連接方式 小結(jié)總的來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)的中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個(gè)永磁體組成，邊上的是定子繞組。當(dāng)定子的一個(gè)繞組通電時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向的電磁場(chǎng)，如果這個(gè)磁場(chǎng)的方向和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向不在同一條直線上，那么定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)扭力將定子扭轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)依次改變繞組的磁場(chǎng)時(shí)，就可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(比如通電次序?yàn)锳BCD正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。而改變磁場(chǎng)切換的時(shí)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(dòng)原理。 采樣子系統(tǒng)的功能器件介紹 DS1302時(shí)鐘芯片DS1302是DALLAS公司推出的一款涓流充電時(shí)鐘芯片，其內(nèi)部含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過(guò)串行接口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的通信。實(shí)時(shí)的時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，在時(shí)鐘操作中，可通過(guò)AM/PM標(biāo)志位決定到底采用24還是12小時(shí)的時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM組成。： DS1302芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1302在模塊中的運(yùn)用采樣模塊具有信息記錄的功能，其中采樣時(shí)間的實(shí)時(shí)顯示和記錄，就用到時(shí)鐘芯片，還有在采樣的時(shí)候，我們需要設(shè)定采樣時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間就有時(shí)鐘芯片來(lái)提供。這樣可以方便樣本的實(shí)時(shí)提取，和對(duì)采樣時(shí)間的記錄。 蠕動(dòng)泵 蠕動(dòng)泵的工作原理： 蠕動(dòng)泵工作原理蠕動(dòng)泵很形象的可以比喻成用手指夾擠壓一根充滿
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