基于虛擬儀器的污水水質在線監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：為了監(jiān)測生產和生活中的污水排放情況，通過對虛擬儀器的介紹，應用LaLbVIEW軟件穩(wěn)定快速地對污水的流量、液位、溫度、pH、BOD、COD、TOC、TOD、氨氮和總磷等各個參數進行基于無線網絡的數據采集，然后在數據中心進行實時顯示和綜合分析，為污水水質的在線監(jiān)測提供了一整套完整可靠的系統(tǒng)。經測試，系統(tǒng)運轉良好，達到了預期效果。
關鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；污水水質；在線監(jiān)測

水是人類生產生活中不可缺少的物質資料，是寶貴的自然資源。在日常生活、工業(yè)生產中扮演著重要角色。隨著人類社會的發(fā)展，對水資源的過度開采和使用，水污染問題越來越嚴重，已經引起了各國的注意。為了掌握水體資源的變化程度，各國加強了對污水排放的處理和更加高標準的污水管理。隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，使得工業(yè)污染日益增加，水環(huán)境污染問題變得日益嚴重。近年來，我國水環(huán)境質量雖有所改善，但環(huán)境污染仍處于相當高的水平。隨著水環(huán)境污染的加劇，對水環(huán)境質量及變化趨勢進行大量實時、準確地監(jiān)測是當前水處理工作面臨的難題和新的挑戰(zhàn)。
由于較高要求的污水排放標準，就需要對污水水質進行實時的精密監(jiān)測。以前靠人工的方法來監(jiān)測，這種方式需要的人力資源很大，并且監(jiān)測時間長，誤差大，由于不同技術員監(jiān)測數據，主觀因素比較強，穩(wěn)定性差，可靠性低，已遠遠不能滿足人們的要求。本文利用虛擬儀器技術設計了一個新型的污水在線實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以通過無線技術把遠處的傳感器數據傳送到數據中心，然后再進行綜合分析，得出科學、實時的水質信息，為污水治理、環(huán)境監(jiān)測起到了極大的推動作用。

1 虛擬儀器簡介
虛擬儀器充分利用計算機快速運算、方便存儲、形象顯示及靈活多樣的特點，把計算機作為儀器的基本硬件平臺，把傳統(tǒng)儀器的專用功能和硬件功能軟件化，使傳感器與計算機結合起來，形成新型儀器。這兩者融為一體，構成了一臺儀器，功能與傳統(tǒng)硬件儀器相近，甚至更加強大，性能更加穩(wěn)定。
虛擬儀器由美國國家儀器公司提出，經過多少年的發(fā)展，現在已經相當成熟。它除了能完成傳統(tǒng)儀器的所有功能外，還能完成更加強大的功能擴展。把以前由廠家決定的儀器功能轉變?yōu)樽層脩糇约哼x擇和決定儀器功能。同時儀器使用的范圍和使用更加靈活，可以同時按用戶要求和使用環(huán)境修改。

2 數據采集系統(tǒng)的硬件實現
污水的在線監(jiān)測項目主要包括流量、液位、溫度、pH、BOD5、COD、TOC、TOD、氨氮和總磷等。對于這些量的監(jiān)測，環(huán)境比較復雜，不可能在靠近中控室附近．所以本文中應用了無線數據傳輸技術，把傳感器測量到的數據通過無線網絡傳輸，送到數據中心進行集中處理，方便了數據綜合分析，可以靈活的安裝傳感器，不再受位置影響。
這里應用的無線網絡模塊是X124L01，此無線網絡模塊可以支持2 M的數據量，能夠很好的解決大數據量的問題。通過無線網絡獲取數據后，在調理板進行數據的調理及轉換。然后通過USB數據采集卡送到計算機，如圖1所示。

3 數據采集系統(tǒng)的軟件實現
3．1 軟件系統(tǒng)結構
系統(tǒng)主要具有以下6個功能：
1)基本信息管理功能管理用戶的權限內容，以及用戶自身的個人信息，如密碼和中文名的修改，同時可以管理個人的收藏夾，對于重要的數據報表能夠生成一份自己的存檔。
2)遠程監(jiān)測功能 遠程傳輸現場的實時場景，監(jiān)測現場儀器的運行狀態(tài)，并且保存運行狀態(tài)記錄。
3)數據存儲、查詢、發(fā)布和統(tǒng)計功能采集到的數據經分析處理后存儲到本地數據庫，可以實現全部數據查詢、按時間查詢以及按數字量查詢的查詢功能，并對數據記錄進行添加、修改和刪除，還可生成報表。
4)超限報警功能通過設置各參數儀表量程和超標界限能夠提供多樣化、靈活的報警功能，當檢測到參數值超限時報警燈點亮，可以保障現場設備安全穩(wěn)定的運行。
5)小波濾波功能可以消除在數據采集過程中真實信號受到干擾噪聲的影響，保證數據采集系統(tǒng)的精度。
6)智能決策功能能夠通過對輸入的大量數據進行邏輯分析，并且與經驗知識庫中的數據進行匹配，利用當前的數據對未來的發(fā)展趨勢做預測，這種預測是建立在對數據的綜合分析以及大量實際經驗的基礎上，具備一定的準確度，能夠為最終決策提供意義重大的指導作用。