基于WIFI 的污水监控系统设计

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　　摘 要 本套系统使用 STC15W 系列单片机作为主控芯片，并结合多种传感器设备及开放的物联网云平台构成完整的系统。本系统可用于城市排水管道的污水排放的监控，并且本系统可实现对城市污水PH 值、水浑浊度、温度等数据的监控。系统使用WiFi模块将检测到的结果发送至云平台服务器存储，然后由云平台服务器将存储的数据发送至安卓手机APP，以此实现移动设备实时监控水质的污染程度。
　　关键词 STC15W 系列单片机;远程监控;WiFi;云平台;污水监控
　　中图分类号： TP277                   文獻标识码： A
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.048
　　1 本课题研究背景
　　污水排放量逐年增加促使水资源的污染也逐年加剧，环境污染影响了人们的居住环境。因此加强污水治理，将污水处理方案与监控系统结合在一起，以便对污水处理中的水质量进行准确检测。
　　利用单片机和一些简单的传感器元件来开发一种适合于污水实时监测系统，对排放不达标或者水质不合格的排放点自动远程发出报警信息。本课题旨在使用各类传感器实现对水质PH 值，浑浊度远程监控的污水监控系统。
　　2 系统整体功能介绍
　　2.1 本课题的主要研究内容
　　基于WiFi 的水污染监控系统主要针对城市排水管道排污水排放的检测，通过本系统可以在无人管理的情况下，实现水质监测与超标报警，以节约人力成本与设备成本为目的。本系统主要由四个部分组成：
　　①采集端：PH电极采集水质pH值，水浑浊度检测，水质温度的检测;
　　②以STC15W4K32S4作为采集端的主控芯片;
　　③软硬件数据通信部分：使用WiFi模块，实现软硬件数据通信;
　　④云平台及软件：借助云平作为上层应用进行数据存储以及APP数据的显示。
　　当STC15W4K32S4芯片将传感器的数据处理之后进行告警标记处理，再调用WiFi模块工作，将数据以及告警标记上传公网云平台，以达到水污染监控告警的目的。WiFi模块每过一段时间进行一次数据传输，在相对节约电能的情况下达到实时监控的效果，系统总体结构框图如图1所示。
　　2.2 云平台介绍
　　本系统借助中国移动物联网开放平台（OneNET）进行云端数据接收，手机APP部分也借助OneNET自带的APP软件，只需要一个登入用户既可以使用OneNET平台。
　　2.3 手机APP界面
　　手机APP中主要的数据主界面显示了当前温度值、PH值变化曲线、浑浊度变化曲线、LED灯控制开关这四个部分如图2所示。主要的布局可以让使用者直观的了解当前水质信息。在主界面之外还有一个数据存储界面，该界面可以查询单项数据近期的数据变化及其数值，有效的对比数据前后的变化，可以进行更合理的数据分析。
　　3 系统组装与调试
　　综合对各模块的分析，并构建整个系统的原理图，根据原理图将各个模块连接组成完整的硬件系统。
　　在进行数据测试时，PH的数值存在很大的变化幅度，确定 AD转换器是10位之后进行是PH值输出的算法调优，结果对比电压变化表之后优化PH值输出的计算方法。
　　蜂窝网络使用高峰期网络不稳定时，导致系统的WiFi连接存在断连与重连交替进行。经过长时间WiFi连接测试，该问题出现的原因是移动热点网络不稳定。经分析，实际使用中选择一个稳定的路由器网络环境给本套系统使用，可以有效避免以上问题发生。
　　本套基于WiFi的污水监控系统基本实现了对污水水质的PH值、水浑浊度、水温度的实时监控。系统在数据的采集和数据精度上还有待继续改进。
　　参考文献
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