鱼塘智能监控系统设计

 2022-01-17 11:01

鱼塘智能监控系统设计

彭帅

,China

Abstract:Intelligent instrument based on wireless sensor network (WSN) consists of a data detection node, the remote monitoring center, but the perception of environmental parameters such as temperature, light, humidity, acquisition, processing and transmission, thus achieve the goal monitoring area of agricultural environment, such as temperature, humidity, light information for real-time monitoring, reliable transmission, solve the problems existing in the traditional agricultural environment monitoring, for application of wireless sensor network in agricultural environment monitoring to make exploratory research.In this paper based on MSP430 single chip wireless data acquisition node, and expounds the design of its hardware system and software system.The node transmission circuit adopts the c class amplifier circuit with switch state, to receive with intermittent super-regenerative detection circuit, the status of the monitoring terminal and detecting nodes communication using 27.145 MHz carrier, ASK modulation mode, data coding using bipolar codes, baud rate is 1 KBPS, communication protocol with the method of time slice layer, realize efficient communication, each node two-way meet the requirements of the agricultural environment detection and remote monitoring, it has wide application prospects.

Key words:wireless sensor network  environmental monitoring  wireless transmission data acquisition

第一章 绪 论 1

1.1 我国鱼塘水质监测背景 中国水资源的分布极其不均匀 ,水土流失矿山污水导致人类周围的水环境污染日趋严重,严重制约了经济的发展和危害着人类的健康。严峻的水形势提高了人们对水污染控制的重视,对废水的处理和检测成为了维护良好人民生活环境所必不可少的要求,废水中是否有对环境产生重大影响的元素和他们的含量是否在标准以内直接关系到本设计的生存环境。 1

1.2 国内鱼塘水质监测技术的现状 1

1.3 鱼塘水质监测的意义 1

1.4 鱼塘水质监测的监测指标 2

第二章 鱼塘水质监测的方法和原理 3

2.1 水中自由离子浓度与水的导电率的相互关系 3

2.2 水的浑浊度的监测原理 3

3鱼塘水质监测系统的硬件设计 3

3.1 单片机的选择 4

3.1.1单片机介绍 4

3.1.2 单片机的最小系统 6

3.2 复位电路和晶振电路 6

3.3 显示电路设计 7

3.4 传感器的选择 9

3.5DS18B20温度采集 10

3.6 A/D转换 11

3.7 数码管显示 12

3.8 按键与报警 12

4 鱼塘水质监测系统的软件设计 13

4.1 C语言的特点和程序结构 13

4.2鱼塘水质监测主程序流程图 14

4.3 ADC0832数据读取程序流程 14

第五章 无线传输部分 15

5.1 数据包格式 16

5.2 命令集 17

6实验调试和结果 18

6.1联合调试和结果 19

参考文献 20

致谢 22

绪 论

1.1 我国鱼塘水质监测背景
中国水资源的分布极其不均匀 ,水土流失矿山污水导致人类周围的水环境污染日趋严重,严重制约了经济的发展和危害着人类的健康。严峻的水形势提高了人们对水污染控制的重视,对废水的处理和检测成为了维护良好人民生活环境所必不可少的要求,废水中是否有对环境产生重大影响的元素和他们的含量是否在标准以内直接关系到本设计的生存环境。

水是人类生产和生活中必不可少的资源,可是现在,生态环境遭到了人类严重的破坏,水资源持续污染,保护水资源和水污染治理成为当代社会最为关注的问题。污染负荷急剧增加,加重了水体的污染,所以水资源也更加短缺了。工业废水近年来虽然经过治理有所减少,但城市生活污水有增无减,占水质污染的55%以上。

水是生命之本,是人类赖以生存必不可少的物质资源之一,水也是为人体获得各种营养物质的重要途径之一。随着科技的发展,水污染越来越严重。对水资源的保护成为一项重要的工程。水质检测是对水资源保护的重要指标。水质检测越来越受到人们的关注。因此本次设计本设计选择水质检测系统。其中饮水安全则是影响人体健康和国计民生的重大问题。饮用水主要考虑对人体健康的影响,其水质标准除有物理指标、化学指标外,还有微生物指标;对工业用水则考虑是否影响产品质量或易于损害容器及管道。近年来,由于国际上一些地区和国家频繁发生恶性事件,饮水安全和卫生问题引起了全球的关注,饮水安全已成为全球性的重大战略性问题。

所以水资源的保护成了我国重中之重的一个问题,水土流失矿山污水导致人类周围的水环境污染日趋严重,严重制约了经济的发展和危害着人类的健康。严峻的水形势提高了人们对水污染控制的重视,对废水的处理和检测成为了维护良好人民生活环境所必不可少的要求,废水中是否有对环境产生重大影响的元素和他们的含量是否在标准以内直接关系到本设计的生存环境,做好鱼塘水质监测是本设计这次课程设计的目标。

1.2 国内鱼塘水质监测技术的现状

许多年以来我国的环境监理工作一直采用传统的环境鱼塘水质监测工作主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。我国环境鱼塘水质监测仪器以往主要依赖进口,从2000年开始,成熟的国产化设备才开始在全国范围内大规模推广。鱼塘水质监测现状揭示了我国水污染的严重程度和鱼塘水质监测的建设的落后。因此,治理水污染,必须先做好鱼塘水质监测。

近年,水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用,我国的水质自动监测站的建设也取得了较大的进展。但是,还没有可普遍应用于基层水环境在线监测与数据远程传输、处理的鱼塘水质监测完备平台在国内产出。并且,近年发展起来的各式数据传输网络,大多数是上下环境监测部门之间的数据传输,基于基层水质的实时采集监测与水质分析系统环节还很薄弱。

1.3 鱼塘水质监测的意义

第一,了解污水水质,为污水处理技术方案提供依据。因为描述定义一种污水,主要就是从其常规水质指标角度来说的,常规水质指标包含了污水的基本特征和信息。能被选为常规指标,都有其重要性和意义(或者环境方面有要求,或者在处理工艺方面很重要,或者国家有相关排放规定等)。污水的水质特征决定了它适合采用什么处理方法,常规指标提供了最基本和重要的依据。
第二,为水处理工艺运行提供参考。以生物法处理废水为例,各个工艺单元都对进水水质有相关要求,出水水质也要达到设计效果,所以就要在各个工艺节点对污水水质进行检测,并以此判断运行是否正常,如果异常,也可以从水质指标做出预判。
总的来说,常规鱼塘水质监测是用来反映水质基本特征的。为行政的、经济的、技术的表征污水提供量化指标。

另外通过对鱼塘水质监测系统的研究,可以对监测和测控有一个更深入的了解,尤其是在电子测控方便,应用到电子测试的一些基本知识,配合对单片机的研究,可以对自己在监测和测控方面进行很大的提升,而且在当今时代,监测和测控的技术逐渐的仪表化,通过这次的研究可以做出比较精确的仪表。另外,研究如何将传感器与外围电路配合,将感应的模拟信号转变成数字信号也是非常重要的,这样对传感器和模数转换器的应用也会得到认识上的提升,另外就是单片机的学习,尤为的重要,可以丰富自己的设计能力和单片机程序语言的设计能力。

1.4 鱼塘水质监测的监测指标

水质检测是指对水样的各项指标进行测试,可以根据这些指标对水质进行分类,对水体质量进行判断和综合评价。其检测内容可以是pH值、各种溶于水的自由离子(比如氨氮、氯离子、高锰酸根离子、硝酸根离子、磷离子、氟化物和氰化物等)、细菌总数及矿化度等。

使用电子设备进行水质检测,主要是利用各类传感器,对水中的参数进行检测。其检测内容可以为浑浊度,电导率,温度等。依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求,将地下水质量划分为五类:

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