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1、毕业设计(论文)课题基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样子系统的设计学 院电子信息工程学院专业（方向）应用电子技术（通信）专业班 级xxxxxx学 号xxxxxxxxxx姓 名xxxxxxxxx完成日期2012年12月2日指导教师xxxxxxxxxx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基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样子系统的设计摘 要现在无论是工业、生活等，污染问题都在加剧，而且环境污染问题又存在“全方面、全天候、全时制”的特点，在管理工作方面又是“点多、面广、量大”。为了实现对污染源（COD、PH值、氨氮含量）等污水监测因子的有效监测、控制排放和样本采集，我们采用了
2、科学化、信息化、自动化的现代高科技手段，针对现场控制要求，研发了基于物联网技术排污、采样自动控制系统，来实现合理的排污收费及信息管理。实际运用表明，该系统精度高，运行稳定，通过GPRS网络上上位机和下位机的高效通信，实现了排污、采样自动化控制，是我们倡导绿色环保物联网的发展之一。关键词：环境污染 物联网 GPRS IABSTRACT Now whether industry、life, pollution problems are on the rise, and environmental pollution problems are all aspects, all-weather, fu
3、ll-time system characteristics, in the management work is point more、wide coverage and large quantity. In order to realize the pollution sources (COD、PH value、ammonia nitrogen content) sewage monitoring factor of the effective monitoring, control emissions and sample collection, we adopt the scienti
4、fic, information, automation of modern high-tech means, in view of the field control requirements, developed based on content networking technology of pollution emission, sampling automatic control system, to realize the reasonable pollution charges and information management. The practical applicat
5、ion shows that the system precision, stable operation, through the GPRS network on the upper machine and lower machine efficient communication and realize the automatic control of pollution emission, sampling, we advocate the development of green environmental protection one of things networking.Key
6、words :Environmental Pollution Web of Things GPRS 目录摘 要IABSTRACTII目录III1 引言12 物联网技术22.1 物联网的含义22.2 物联网的发展22.3 物联网的技术优势33 系统组成43.1 排污系统总体结构43.2 现场控器53.3 数据采集器53.4 中心平台53.5 系统参考标准54 系统模块划分64.1 刷卡控制模块64.2 账户管理模块64.3 用户信息管理模块64.4 数据采集模块74.5 采样子系统模块75 采样子系统组成75.1 采样子系统工作过程75.2 控制策略95.2.1 自动采样控制模式95.2.2 远
7、程控制模式106 采样子系统的硬件电路设计106.1 采样子系统主要控制电路组成106.1.1 步进电机116.1.2 ULN2003A驱动146.1.3 小结156.2 采样子系统的功能器件介绍156.2.1 DS1302时钟芯片156.2.2 蠕动泵176.2.3 流量传感器186.2.4 DSl8B20 温度传感器186.3 采样子系统的智能控制执行部件217 采样子系统的软件环境217.1 程序设计的语言选择217.2 软件设计227.3 主要软件模块介绍227.4 数据传输的通信协议237.4.1 RS323接口标准237.4.2 通讯协议238 总结269 致谢2710、参考文献2
8、81 引言水是生命之源，是人类生活中不可缺少的资源。然而迄今为止，人类还未在除地球以外的其他星球上发现水源。而近年来，人们大量的生活用水，或工厂排放的废水、污水等，都造成了严重的水体污染。据统计，我国三江四河的污染问题各不相同，总的来说我国地表水资源质量现状，符合地面水环境质量标准的、类标准只占32.2%（河段统计），符合类标准的占28.9%，属于、类标准的占38.9%，如果将类标准也作为污染统计，那么就是说我国河流长度有67.8%已被污染，约占监测河流长度的2/3。从这些数据上我们可以看出我国水污染情况的确十分严峻。比如最近几年的湖南岳阳砷污染事件、江苏太湖蓝藻事件等水污染事件，都给了我们一
9、个严厉的教训，我们必须及时采取有效措施要保护水资源。本基于物联网技术排污、采样自动控制系统，对于强化水污染源监督管理，提高环境监管效能，促进达标排放和污染减排，进一步改善水环境质量有着重要意义2 物联网技术2.1 物联网的含义物联网当今高新科技时代应运而生的新一代信息技术，英文名“The Internet of things”。顾名思义，也就是说物联网就是“物物相连的互联网”。细看呢，物联网的真正含义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种
10、网络。2.2 物联网的发展联网(Internet of Things)这个名词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。到2009年8月份温总理提了“感知中国”这个理念后,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”。于是，物联网在中国受到了全社会极大的关注。那么总的来说物联网是1999年诞生，到2005年普及，2009年进入中国社会的世界观。因此，我们说现在的物联网是“
11、中国制造”的世界化大概念，它在中国已经开始扎根、发展，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。 从技术层面来讲，纵观信息技术的发展过程，物联网是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息化的第三次浪潮（如图2.1所示：），它的成长来源于传感网、互联网（移动通信）、云计算，以及智能信息处理等信息技术的发展，还有应用需求和供给创新的双轮驱动。这些都是技术革新给物联网带来的实质性优惠。图2.1 信息技术的发展2.3 物联网的技术优势及应用“全面感知”此特点具体体现在物联网技术是利用传感器、射频识别（RFID）、二
12、维码、全球定位系统GPS、摄像头等感知仪器设备对商品、动植物等各种客观存在、可测量的物理实体所处位置、环境、状态进行实时、精细感知。“无缝互联”此特点是指现在所有物品能够通过移动通信网络、互联网连接在一起，物联网能更好地合理运用这层关系，使得客观事物彼此之间的协作和互动更为精准、密切。“高度智能”这个就体现在由于物与物之间存在着内在的本质联系，因此物联网能实现对生产、管理和消费过程智能化的优化决策与高效实施。回归本设计，我们运用物联网进行上位机和下位机之间的通信，就是瞄准了物联网的这三大优势。运用物与物之间的联系，实现现场控制的高度智能，而这种高度智能化的控制，被广泛的应用于各种行业中，如智能
13、建筑、智能医疗、智能物流、智能交通等等。3 系统组成3.1 排污系统总体结构本设计主要是由中心平台、有线无线网络和现场控制器三大部分组成的。中心平台的硬件包括通信服务器、web服务器、网络交换机等；软件平台采用 Windows XP，支持 GIS；数据库采用 SQL Server 2000；web服务器软件开发语言选用C#，前端通讯服务器软件选用C+；通讯协议采用 TCP/IP，HJ/212-2005（污染源在线自动监控监测系统数据传输标准。）现场控制器主要是实现对现场污水的流量、COD信息，PH值和氨氮等污染物含量等数值的采集，通过有线或无线网络与中心平台软件进行数据交换，并实现污水阀门的自
14、动控制。结合上述内容，基于物联网技术的排污自动控制系统的总体结构如图3.1所示：图3.1 系统总体结构3.2 现场控器现场控制器主要是有硬件部分构成，它涵盖了排污过程中采集留样的模块，整个流程通过上位机的信息更新处理下达数据采集器发出的开关命令后，单片机就驱动步进电机进行选择容器，和抽水操作。样本的采取自动采取方便了我们队污水监测、排放的实施，整个过程了大大提升了监测过程的智能化程度。3.3 数据采集器数据采集传输部分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。我们的数据信息通过串口，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
15、信息存储。3.4 中心平台我们的中心平台主要有刷卡器和计算机构成，刷卡器主要负责的是读取卡里面的信息，通过串口将信息交由计算机进行管理。其中涉及了通信软件，监控软件，刷卡软件和数据库技术。3.5系统参考标准 针对排污系统的特殊性，确保系统的开放性、可扩展性和灵活性，在设计中参照了以下标准：GB/T13729-92 远动终端通用技术条件GB/T13730-92 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB2423-92 电工电子产品基本环境试验规程GB/T13926.4-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性DL/T686-1999 电力网电能损耗计算导则GB8566-88 计算机软件开发规范GB8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南DL476
