基于虛擬儀器的污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　本文利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)新型的污水在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)無(wú)線技術(shù)把遠(yuǎn)處的傳感器數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，然后再進(jìn)行綜合分析，得出科學(xué)、實(shí)時(shí)的水質(zhì)信息，為污水治理、環(huán)境監(jiān)測(cè)起到了極大的推動(dòng)作用。

　　1 虛擬儀器簡(jiǎn)介

　　虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算、方便存儲(chǔ)、形象顯示及靈活多樣的特點(diǎn)，把計(jì)算機(jī)作為儀器的基本硬件平臺(tái)，把傳統(tǒng)儀器的專(zhuān)用功能和硬件功能軟件化，使傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成新型儀器。這兩者融為一體，構(gòu)成了一臺(tái)儀器，功能與傳統(tǒng)硬件儀器相近，甚至更加強(qiáng)大，性能更加穩(wěn)定。

　　虛擬儀器由美國(guó)國(guó)家儀器公司提出，經(jīng)過(guò)多少年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)成熟。它除了能完成傳統(tǒng)儀器的所有功能外，還能完成更加強(qiáng)大的功能擴(kuò)展。把以前由廠家決定的儀器功能轉(zhuǎn)變?yōu)樽層脩糇约哼x擇和決定儀器功能。同時(shí)儀器使用的范圍和使用更加靈活，可以同時(shí)按用戶要求和使用環(huán)境修改。

　　2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

　　污水的在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括流量、液位、溫度、pH、BOD5、COD、TOC、TOD、氨氮和總磷等。對(duì)于這些量的監(jiān)測(cè)，環(huán)境比較復(fù)雜，不可能在靠近中控室附近.所以本文中應(yīng)用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，把傳感器測(cè)量到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行集中處理，方便了數(shù)據(jù)綜合分析，可以靈活的安裝傳感器，不再受位置影響。

　　這里應(yīng)用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊是X124L01，此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊可以支持2 M的數(shù)據(jù)量，能夠很好的解決大數(shù)據(jù)量的問(wèn)題。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)后，在調(diào)理板進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)理及轉(zhuǎn)換。然后通過(guò)USB數(shù)據(jù)采集卡送到計(jì)算機(jī)，如圖1所示。

　　

　　3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

　　3.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)主要具有以下6個(gè)功能：

　　1)基本信息管理功能管理用戶的權(quán)限內(nèi)容，以及用戶自身的個(gè)人信息，如密碼和中文名的修改，同時(shí)可以管理個(gè)人的收藏夾，對(duì)于重要的數(shù)據(jù)報(bào)表能夠生成一份自己的存檔。

　　2)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能 遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)場(chǎng)景，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)儀器的運(yùn)行狀態(tài)，并且保存運(yùn)行狀態(tài)記錄。

　　3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、發(fā)布和統(tǒng)計(jì)功能采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)全部數(shù)據(jù)查詢、按時(shí)間查詢以及按數(shù)字量查詢的查詢功能，并對(duì)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行添加、修改和刪除，還可生成報(bào)表。

　　4)超限報(bào)警功能通過(guò)設(shè)置各參數(shù)儀表量程和超標(biāo)界限能夠提供多樣化、靈活的報(bào)警功能，當(dāng)檢測(cè)到參數(shù)值超限時(shí)報(bào)警燈點(diǎn)亮，可以保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　5)小波濾波功能可以消除在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中真實(shí)信號(hào)受到干擾噪聲的影響，保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度。

　　6)智能決策功能能夠通過(guò)對(duì)輸入的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析，并且與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，利用當(dāng)前的數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)是建立在對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析以及大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，具備一定的準(zhǔn)確度，能夠?yàn)樽罱K決策提供意義重大的指導(dǎo)作用。

　　上位軟件的實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)的關(guān)鍵，這里應(yīng)用了LabVIEW軟件進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。對(duì)于污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，先要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本文通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡USB2832對(duì)所有物理量和化學(xué)量和進(jìn)行信號(hào)采集，然后再送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行各個(gè)參量的監(jiān)測(cè)及記錄。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。