【正文】 所示： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器本身提供了 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)，來(lái)指示器件的 圖 DS18B20 圖 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 溫度。 超聲波流量傳感器在采樣 子系統(tǒng)中的運(yùn)用 在本系統(tǒng)中，超聲波流量傳感器主要是安裝在污水輸送管道出水口上部，當(dāng)采樣模塊接收到數(shù)據(jù)采集器的采樣命令后，開(kāi)始采樣。超聲波發(fā)射換能器主要的是完成將電能轉(zhuǎn)換成超聲波的器件，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量值的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行數(shù)值處理。 流量傳感器 流量傳感器的工作原理 在本系統(tǒng)中，我們是使用的超聲波流量傳感器。 蠕動(dòng)泵在模塊中的運(yùn)用 圖 蠕動(dòng)泵工作原理 圖 DS1302 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 本模塊中主要使用蠕動(dòng)泵來(lái)完成抽水的工作，當(dāng)模塊接收到數(shù)據(jù)采集模塊的采樣命令時(shí)，便開(kāi)始工作。蠕動(dòng)泵通過(guò)對(duì)泵的彈性輸送軟管交替進(jìn)行擠壓和釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的輸送。 蠕動(dòng)泵 蠕動(dòng)泵的工作原理 如圖 所示： 蠕動(dòng)泵很形象的可以比喻成用手指夾擠壓一根充滿流體的軟管 ，當(dāng)我們的手指擠壓軟管不斷向前滑動(dòng)時(shí)就可以驅(qū)動(dòng)軟管內(nèi)流體向前移動(dòng)。 如圖 ： 表 DS1302 芯引腳介紹 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 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。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。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。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 圖 驅(qū)動(dòng)的連接方式 12345S T E P M T RR54. 7kR44. 7kR34. 7kR24. 7k+ 5v+ 5V+ 5vQ116Q314Q215Q413Q512Q611Q710V C C91R12R23R34R45R56R67R7G N D8U L N 2020M1M2M3M4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 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)。驅(qū)動(dòng)方式如表 所示。本設(shè)計(jì)使用的是 ULN2020A 驅(qū)動(dòng)芯片。 其主要技術(shù)參數(shù)如表 所示： 電機(jī)型號(hào) 電壓 V 相數(shù) 相電阻 Ω 177。 =360176。），四相八拍運(yùn)行方式下，每接收一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)過(guò) 176。以基本步距角 176。 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。 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)。每一個(gè)脈圖 28BYJ48 步進(jìn)電機(jī) 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 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）。 本設(shè)計(jì)使用的是減速步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48，原理如圖 ： 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。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）。 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 ULN2020 驅(qū)動(dòng)芯片。 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。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)圖 流量等比模式的運(yùn)用 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 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。 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)。 如圖 所示， 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)。這樣的采樣模式有利于對(duì)污水整體的狀況作解釋，具有全局性。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。 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。最多可存貯 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(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)具有樣品恒溫保存功能，當(dāng)樣品采集后，在溫度控制系統(tǒng)控制下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的恒溫保存。 5 采樣子系統(tǒng)組成 采樣子系統(tǒng)工作過(guò)程 如圖 所示： 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 根據(jù)采樣子系統(tǒng)的工作過(guò)程圖，總的概括了采樣子系統(tǒng)包含以下功能： 系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制的通訊功能，采用標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制采樣、遠(yuǎn)程修改參數(shù)、遠(yuǎn)程獲取采樣記 錄等功能。把系統(tǒng)記錄的采樣情況，采樣時(shí)間和監(jiān)測(cè)因子的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)返回給上位機(jī)，方便了上位機(jī)的數(shù)據(jù)更新和管理。 采樣子系統(tǒng)模塊 采樣子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的是接受數(shù)據(jù)采集器發(fā)出的開(kāi)關(guān)命令，現(xiàn)場(chǎng)控制采樣過(guò)程。 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊主要具有對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)因子（ COD、 PH值和氨氮含量等）以及流量，流速的集成采集、存儲(chǔ)和通訊功能。 用戶信息管理模塊 此模塊主要是有數(shù)據(jù)庫(kù)組成，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶賬戶，排污信息的高 效智能化的管理。在系統(tǒng)中，采用射頻 IC 卡由中心平臺(tái)進(jìn)行充值處理，可隨時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)刷卡， 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 實(shí)現(xiàn)排污的預(yù)付費(fèi)。這五個(gè)模塊通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)通信。其中涉及了通信軟件，監(jiān)控軟件，刷卡軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。我們的數(shù)據(jù)信息通過(guò)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(chǔ)單元進(jìn)行信息存儲(chǔ)。樣本的采取自動(dòng)采取方 便了我們隊(duì)污水監(jiān)測(cè)、排放的實(shí)施，整個(gè)過(guò)程了大大提升了監(jiān)測(cè)過(guò)程的智能化程度。）現(xiàn)場(chǎng)控制器主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與中心平臺(tái)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并實(shí)現(xiàn)污水閥門的自動(dòng)控制。 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(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 3 系統(tǒng)組成 排污系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)主要是由中心平臺(tái)、有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)控制器三大部分組成的。 回歸本設(shè)計(jì)，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(shì)。 “無(wú)縫互聯(lián)” 此特點(diǎn)是指現(xiàn)在所有物品能夠通過(guò)移動(dòng)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(dòng)更為精準(zhǔn)、密切。這些都是技術(shù)革新給物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性優(yōu)惠。因此，我們說(shuō)現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)是“中國(guó)制造”的世界化大概念，它在中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始扎根、發(fā)展，它的覆蓋范圍與 時(shí)俱進(jìn)，已經(jīng)超越了 1999 年 Ashton 教授和 2020年 ITU 報(bào)告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國(guó)式”標(biāo)簽。于是，物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注。在 2020 年國(guó)際電信聯(lián)盟（ ITU）發(fā)布的同名報(bào)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)。細(xì)看呢， 物聯(lián)網(wǎng)的 真正含義是：通過(guò)射頻識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化 識(shí)別、定位、