基于GPRS的污水在線(xiàn)監測系統

第6期(總第157期)機械工程與自動(dòng)化No. 62009年12月MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONDec.文章編號:1672-6413(2009)06-0085-03基于GPRS的污水在線(xiàn)監測系統葛愛(ài)欣，賈敏智，吳秀紅(太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院，山西太原030024)摘要:針對我國目前企業(yè)污水監測耗時(shí)、監測能力不足、監測信息處理實(shí)時(shí)性差的現狀，設計了一種基于GPRS的污水在線(xiàn)監測系統。該在線(xiàn)監測系統的硬件采用Ti公司的MSP430單片機系統,由GPRS模塊Sim300C及電源模塊、外圍接口組成，能夠實(shí)現多種水質(zhì)參數的采樣。上位機界面由Visual Basic 6. 0實(shí)現。關(guān)鍵詞: GPRS;污水在線(xiàn)監測; SIM300C中團分類(lèi)號: TH165*.2: X52文獻標識碼: A0引言塊，ADC模塊把模擬量轉換成相應的數字量,然后控.我國水資源緊缺，水污染嚴重，而水質(zhì)監測是水制模塊把這些數字量送人數據緩沖區，利用AT指令資源管理與保護的重要基礎。但目前全國各地對污染通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊把數據送給遠程管理計算源和排污河渠的水質(zhì)監測仍停留在人工監測階段，其機。遠程管理計算機包括具有固定IP地址的計算機與地域覆蓋率低，樣品缺乏科學(xué)性和代表性，難以反映上位機數據管理軟件.具有固定IP地址的計算機能夠企業(yè)及城市污水排放連續變化的情況。國家及各省市實(shí)現與GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊的通信，上位機數據管理地區日趨重視生態(tài)環(huán)境的保護，在水資源污染方面不.軟件實(shí)現對監測系統上傳的污水水質(zhì)參數進(jìn)行顯示、斷加強治理，但因為環(huán)境保護意識的淡薄及利益的驅統計的功能，并存儲到數據庫，以備日后查詢(xún)企業(yè)的使等諸多因素,某些企業(yè)隨意偷排污水和非達標排污，污水排放情況。系統的結構圖見(jiàn)圖1.造成環(huán)境嚴重污染的情況時(shí)有發(fā)生，因此在監測監管溫度傳感器]方面也要加大投人。提供-一個(gè)有效的、實(shí)用的、先進(jìn)的監控系統和解決方法，對加強環(huán)境監測力度顯得極PH值傳感器為迫切，建立廢水在線(xiàn)監測系統,提高水質(zhì)監測能力,[ 濁度傳感器遠程管理.計算機勢在必行。據此，本文提出了將MSP430單片機技術(shù)- A/D|控制二無(wú)線(xiàn)C s與GPRS網(wǎng)絡(luò )技術(shù)引人污水在線(xiàn)監測系統，利用電導率傳感器D模司通信F( Internet)=:MSP430的低功耗與GPRS永久在線(xiàn)、按流量收費、數密解氧傳感器據傳輸速度快、誤碼率低的特點(diǎn)，實(shí)現水質(zhì)信息的在采集數據設備I線(xiàn)監測與遠程傳輸”。1污水在線(xiàn)監測系統整體設計方案團1污水在線(xiàn)監測系統結構圄基于GPRS的污水在線(xiàn)監測系統主要由數據采2污水在線(xiàn) 監測系統硬件實(shí)現集設備、控制模塊、外圍接口、GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊和2.1 電源模塊遠程管理計算機(上位機)5部分構成。數據采集設備電源模塊給控制模塊、GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊供電,.由各種水質(zhì)參數(如溫度、PH值、獨度、電導率、溶解其中MSP430的系統電壓是3.3 V,由LD1117經(jīng)外部氧)檢測傳感器、變送器等組成，這些變送器輸出的標DC5 V產(chǎn)生。SIM300C對電源電流要求高，所以選用.準電信號通過(guò)接線(xiàn)端子接人控制模塊內置的ADC模了Miorel 公司的MTC2O29RT鉆電流低壓差電源芯中國煤化工收稿日期，2009-02-20; 修回日期: 2009-06-27TYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:葛愛(ài)欣(1983-),男.山西忻州人,在讀碩士研究生.●86●機械工程與自動(dòng)化2009年第6期片，MIC29302BT具有提供最大3 A電流的性能。本系量轉換為對應的數字量，之后把數字量移入USART1統通過(guò)電阻匹配使VBAT輸出4V電壓，供給中的U1TXBUF.此外，MSP430F149還對GPRS模SIM300C.該設計很好地解決了多電壓共存的問(wèn)題。系塊進(jìn)行初始化，并通過(guò)RS- 232 串行接口使用AT指統電源模塊的硬件實(shí)現見(jiàn)圖2。.令完成對GPRS模塊的操作。GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊主2.2控制系統與 GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊.要實(shí)現與遠程管理計算機建立TCP/IP連接，以實(shí)現污水在線(xiàn)監測系統的兩個(gè)核心設計是單片機設計污水水質(zhì)參數的傳輸。本設計采用SIMCOM公司的與無(wú)線(xiàn)通信設計。其中，單片機系統選用內嵌TCP/IP協(xié)議棧的GSM/GPRS模塊SIM300C,MSP430F149. MSP430F149是16位單片機，采用精該模塊功能強大、操作簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高。SIM300C通簡(jiǎn)指令集(RISC)結構，125 ns指令周期。這款單片機過(guò)60引腳的板間連接器與MSP430F149的串口1.具有很低的供電電壓以及超低的功耗，內置有2個(gè)帶SIM卡插座相連。其中P1.0連接著(zhù)SIM300C的有大量捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器、兩通道串行PWRKEY引腳，以控制SIM300C的開(kāi)、關(guān)機?？刂仆ㄐ沤涌谝约?2位的A/D轉換器，可實(shí)現8路外部系統與GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊的硬件實(shí)現見(jiàn)圖3.輸人。MSP430F149負責把通過(guò)P6.0口接人的模擬埠VU6 MC29302BTVBATIN。OUT備JP。2日CP2一m.“”Tio0wT22陽(yáng)100nF470吉U_JDI117voct INour 2言r9⊥cCPro J33To∞oo1L2gDPOWER圈2系統電源模塊MSP430F149SIM300C的采樣、處理、發(fā)送以及系統故障診斷等功能。程序采用C430編寫(xiě)。數傳感3.1.1模擬量采集 模塊.模擬量主要是單片機通過(guò)A/D通道采集的來(lái)自P1. of + PWRKEY傳感器的信號，本系統選用的MSP430F149的A/D.轉換有幾種模式，考慮到有好幾路采集，因此選用序列通道單次轉換。數據的采集時(shí)間間隔通過(guò)定時(shí)器A來(lái)完成，具體實(shí)現過(guò)程為:在每次定時(shí)器A中斷到來(lái)圈3控制系統與GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊的硬件實(shí)現時(shí)讀取A/D采集到的數據，在讀數據之前先停止A/3污水在線(xiàn)監測系統軟件實(shí)現.D轉換，在讀取數據完畢后啟動(dòng)A/D轉換，如果得到系統的主要任務(wù)是監測企業(yè)的污水排放情況，然數據，則設置一個(gè)標志位通知主程序，告訴主程序已后通過(guò)SIM300C把污水水質(zhì)參數發(fā)送到遠程管理計經(jīng)得到新的數據。圖4是模擬量采集模塊流程圖(01]。算機。因此系統軟件設計的重點(diǎn)是單片機的編程以及3.1中國煤化工上位機管理軟件的設計。.CHCN MH G舌系統初始化、定時(shí)3.1 單片機代碼器初如化、串口切炯比以及SIM300C各功能的初始單片機代碼實(shí)現了在硬件基礎上對水質(zhì)參數數據化，然后設置對模擬量定時(shí)采樣。當定時(shí)中斷到來(lái)，停2009年第6期葛愛(ài)欣，等:基于GPRS的污水在線(xiàn)監測系統●87●止A/D轉換，讀取數據并倒向數據緩沖區。當串口1適用于遠距離監測，不受地理條件的限制，有著(zhù)廣闊.監測到發(fā)送標志，則從緩沖區里取出數據，移交的應用前景4。SIM300C對數據進(jìn)行TCP/IP打包并發(fā)送。在與管理|開(kāi)始機建立連接時(shí)，若連接3次都沒(méi)有成功，則給系統內部預設的管理員發(fā)送短消息，告之檢查系統。系統主.程序初始化程序的流程圖見(jiàn)圖5[3]。3.2上位機管理軟件 的設計打開(kāi)中斷管理軟件運行在具有固定IP地址的計算機上,采上等待用Visual Basic 6.0提供的Winsock控件，實(shí)現對基.二于GPRS的污水在線(xiàn)監測終端和抄表終端連接的監串口1發(fā)送標志?聽(tīng)，上傳的污水水質(zhì)參數數據的接收、顯示和存儲，以及控制命令的發(fā)送[1]。清除發(fā)送標志下|定時(shí)器中斷到來(lái)與管理機建立連接?停止A/D轉換3次失敗?NY3次?發(fā)送數據讀取數據發(fā)送短信發(fā)送成功?啟動(dòng)A/D轉換設置標志圍5系 統主程序流程圍圄4模擬量采集模塊流程圖參考文獻:4結束語(yǔ)[1] 周杏鵬,仇國富,王壽榮,等.現代檢測技術(shù)[M].北京:高本文設計的污水在線(xiàn)監測系統是利用單片機組成等教育出版社,2004.的數據監控系統，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信方式以短消息.[2]秦龍. MSP430單片機應用系統開(kāi)發(fā)典型實(shí)例[M].北京:的形式完成對污水水質(zhì)參數的傳輸，即在傳統的高頻中國電力出版社,2005.機數據采集系統中增加支持短消息、數據通信等業(yè)務(wù)3] 苗文山,李鐵鷹,王用.基于GPRS技術(shù)的遠程電能表抄表系統的設計[J].機械工程與自動(dòng)化,2008(4):120-122.的GPRS模塊，并為其分配一個(gè)獨立的SIM卡。監控.[4] 求是科技.仵造,齊燕杰,等. Visual Basic 串口通信工程終端可以是PC機，也可以是移動(dòng)電話(huà)或移動(dòng)終端。開(kāi)發(fā)實(shí)例導航[M].北京:人民郵電出版社,2003.GPRS模塊利于系統集成，成本較低，運行穩定可靠，On-line Monitoring System of Sewage Based on GPRSGE Ai-xin, JIA Min-zhi, WU Xiu-hong(College of Information Engineering，Taiyuan University of Technology. Taiyuan 030024，China)Abstract: In light of the shortcomings of the existing sewage monitoring systems, this paper has designed and realized an on-linesewage monitoring system based on GPRS. The on-line monitoring system. including Ti's MSP430 MCU system, GPRS moduleSim300C, power module and external interface, can acquire plenty of water qualitv narameters. PC interface is designed by VisualBasic 6. 0.中國煤化工Key words: GPRS; on-line monitoring of sewage; SIM300CTYHCNMHG