基于物联网技术的刷卡排污智能监测监控采样系统_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于物联网技术的刷卡排污智能监测监控采样系统_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

6 实现排污的预付费。 账户管理模块 账户管理模块属于上位机部分，它的主要功能就是将刷卡模块传输过来的信息经行处理，根据用户指令，对卡上金额进行充值和扣费处理，并将信息送入数据库，让数据库进行整合，保存。 用户信息管理模块 此模块主要是有数据库组成，通过对数据库的使用，实现对用户账户，排污信息的高效智能化的管理。 并且伴有实时更新的功能，和定向选取的功能，能够方便用户及时查看排污信息。 数据采集模块 数据采集模块主要具有对环境监测因子（ COD、 PH值和氨氮含量等）以及流量，流速的集成采集、存储和通讯功能。 并能将数据信息通过串口，运用 TIP/CP协议和上位机进行传输，在上位机的存储单元进行信息存储。 采样子系统模块 采样子系统主要负责的是接受数据采集器发出的开关命令，现场控制采样过程。 当接收到上位机发来的开关命令后，单片机就驱动步进电机进行精确定位，选择容器后便驱动步进电机伴随蠕动泵开始抽水，并不断与检测仪互通信息。 把系统记录的采样情况，采样时间和监测因子的实时状态数据返回给 上位机，方便了上位机的数据更新和管理。 本小组主要负责的就是对污水进行采样的模块，本人主要负责的是模块单片机控制程序的编写和调试工作，下面是采样检测模块的详细介绍。 5 采样子系统组成 采样子系统工作过程 如图 所示： 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 7 根据采样子系统的工作过程图，总的概括了采样子系统包含以下功能： 系统具有远程控制的通讯功能，采用标准的 RS232 接口，自动实现远程控制采样、远程修改参数、远程获取采样记录等功能。 系统具有多种模式取样功能，能实现瞬时单样、瞬时多样、时间等比单样 、时间等比多样、流量等比单样、流量等比多样、比对采样等多种采样模式下的操作。 系统具有样品恒温保存功能，当样品采集后，在温度控制系统控制下，能实现对样品的恒温保存。 系统具有采样记录功能，能够高效、智能地记录每次采样的采样时间、采样量、采样模式、采样的指定瓶号等信息。 最多可存贮 200 条记录 系统具有断电保护功能，当发生意外断电且再度上电情况时，水质自动采样器能恢复掉电前的状态，所设定的参数不变，并能继续完成后续采样。 系统具有故障、自诊断功能，具有 故障报警、显示与自诊断功能，有自动保护功能，能对故障自动上报。 系统具有管路自动清洗、废液回流的功能，还具备水样正冲洗、反冲洗功能，能自动排出仪器内残留的水样，自动清洗采样管路。 图 采样过程图 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 8 控制策略 自动采样控制模式 在采样器的定义中，采样模式有多种多样，具体可分为遥控自动采样、现场自动采样，瞬时单样、瞬时多样、时间等比单样、时间等比多样、流量等比单样、流量等比多样、比对采样，平行采样、固定采样等等。 通过选择适宜的采样模式，规定采样时间，采样间隔，采样周期等等，在我们所研究的此系统中，我们运 用到的是流量等比单样模式。 此模式的运行是按废水的瞬时排放量的一定比例（如：千分之一，万分之一）来确定单次采样量，按一定间隔时间连续多次采集，从而使得各个时间段的样品组成一个综合标本。 这样的采样模式有利于对污水整体的状况作解释，具有全局性。 这种模式在实际运用中适合排污量波动较大的排污单位的总量监测、收费监测等。 如图 所示， 在子系统中，由数据采集模块向现场采集器发出采样命令，现场采集器接收到采集命令就返回信息，进行流量询问，流量询问。 然后数据采集模块再次向现场采集器发送具体命令，现场采集器接受命令后就 开始工作，按照协议要求，将样本注入指定的采样瓶中，并记录采样信息。 远程在控制模式 在采样子系统的工作过程图中，有接收采样命令的过程，这个过程专业地讲也就是系统远程遥控的过程，这也是本系统的特点。 在本系统中我们采用物联网进行模块间的通信。 监控中心通过 GMS/GPRS 发送采样数据命令，通过无线数据图 流量等比模式的运用 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 9 采集传输装置将指令传输给采样模块中的控制器（主控电路），使得采样操作得以运行。 这就是系统远程遥控的过程。 6 采样子系统的硬件电路设计 本模块形象化地可以说是一个自动采样器，从硬件电路的角度来说，它是在单片机的控制下，采用步进电机配合蠕动泵将水样采入仪器，通过样本分配系统将水样送入指定的采样瓶中，所采集的水样通过恒温系统温度恒定在 4℃，从而完成水样的自动采集、自动分配和恒温保存过程的器件。 硬件联系框图如图 所示。 采样子系统主要控制电路组成 本模块的主要硬件控制电路使用到的器件有 STC89C52RC 单片机，步进电机，和 ULN2020 驱动芯片。 主电路的电路连接关系如图 ： 图 硬件联系框图 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 10 图 采样子系统主控电路图 步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。 通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。 因此，我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机角位移量，从而达到准确定位的目的。 本设计使用的是减速步进电机 28BYJ48，原理如图 ： 步进电机 28BYJ48 型为四相八拍电机，正常工作电压为 DC5V— DC12V。 当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。 每一 个脉图 28BYJ48 步进电机 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 11 冲信号都与步进电机的某一相相对应或两相绕组的通电状态改变一次，如此，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。 当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。 拍数 拍数的意思是指完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n表示，或指电机转过一个齿距角所需要的脉冲个数。 以四相电机为例，有四相四拍运行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍运行方式即 AABBBCCCDDDAA。 步距角 步距角对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。 八拍运行时步距角为θ =360 度 /（ 50*8） = 度（俗称半步）。 以基本步距角 176。 的步进电机为例（现在市场上常规的二、四相混合式步进电机基本步距角都是 176。 ），四相八拍运行方式下，每接收一个脉冲信号，转过 176。 ，在这种情况下，我们可以计算每秒钟接收 400 个脉冲，那么转速为每秒 400*176。 =360176。 ，相当与每秒钟转一圈，每分钟 60 转。 其主要技术参数如表 所示： 电机型号 电压 V 相数 相电阻 Ω 177。 10% 步距角度 起动转矩 .cm 28BYJ48 5 4 300 ≥ 300 启动频率 定位转矩 摩擦转矩 噪声 dB 绝缘介电强度 减速比 ≥ 550 300 ≤ 35 600VAC1S 1:64 基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计 12 ULM2020A 驱动 由 于单片机的接口信号不够大，所以我们必须在单片机接口外加一块驱动芯片。 本设计使用的是 ULN2020A 驱动芯片。 我们的步进电机的红线接电源 5V，橙色电线接 口，黄色电线接 口，粉色电线接 口，蓝色接 口。 驱动方式如表 所示。 表 驱动方式对照表 导线颜色 1 2 3 4 5 6 7 8 5红 + + + + + + + + 4橙 _ _ 3黄 _ _ _ 2粉 _ _ _ 1蓝 _ _ _ 单片机端口信号通过 ULN2020 放大再连接到相应的电机接口，相应的电路连接关系如图 所示： 小结 总的来说，步进电机的中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。 当定子的一个绕组通电时，则会产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的 图 驱动的连接方式 12345S T E P M T RR54. 7kR44. 7kR34. 7kR24. 7k+ 5v+ 5V+ 5vQ116Q314Q215Q413Q512Q611Q710V C C91R12R23R34R45R56R6。