摘要：随着我国社会经济的高速发展，城市化进程的加快和工业化进程的加快，水污染问题日益突出，对人们日常生活用水安全问题的关注已成为全社会普遍关注的问题，水质监测是水安全与水污染控制中不可缺少的环节。水质量检测系统的常规参数体积小、重量轻、携带方便、功能相对完善等，在水质监测领域，特别是在水质检测领域得到了广泛的应用。本文在水质检测领域进行了常规参数水质检测系统的设计与研究。
关键词：水质检测；单片机；多参数；数据采集
1绪论
对于水质检测仪器的研究，我国起步较晚，技术相对落后，在20世纪80年代基本上还处于人工取样，实验室分析的阶段上。目前我国的环保监测仪器基本上采用的还是实验室分析仪器，工作量大，取样率低，无法满足污染物总量控制的要求。由2003年的统计数据表明，我国进口的水质分析仪器占总仪器的73%之多。
到20世纪90年代中期，我国的水质分析仪器国产化才开始起步，前期仪器的开发以用于单参数测量为主。近年来，我国在多参数水质检测仪的研究和产品开发上，取得了一定的成果。目前，国内生产水质分析仪器的主要厂家有上海雷磁、北京东方德北科研发中心、北京环科环保技术公司、南京德林环保仪器有限公司、兰州炼化环保科技有限公司、河北先河科技发展有限公司、山东省恒大环保有限公司、广州怡文科技有限公司等。
2水质检测系统总体设计方案
2.1系统需求分析
目前，多参数水质检测是水质检测发展的最快的方向之一。根据国家《水质监测规范》SD127-84修订版和国家标准《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的规定：一是水质检测有必测项目和选测项目；二是各个检测参数需要达到一定的检测范围和检测精度。
在国标中，常规五参数是必测项目，其检测范围和检测精度设置如下：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度的检测范围和检测精度要满足相关标准的要求，即：水温在-6°C-40°C范围内达到0.1°C的精度；溶解氧在0-20mg/L范围内达到0.2mg/L的精度，浊度在0-400NTU范围内达到0.1NTU的精度。
随着科学技术的发展，网络水质检测也是水质检测的未来发展方向，因此，对网络水质检测提供必要的技术支持，也是本课题研究的一个方面。目前我们所设计的多参数水质检测系统，必须达到以下要求：
①多参数水质检测系统应具有微型化、多参数检测功能；
②多参数水质检测系统应实现对水的溶解氧、浊度和温度等参数的顺序采集；
③多参数水质检测系统应在同一显示界面内，同时显示溶解氧、浊度和温度等参数的名称和数值；
④多参数水质检测系统在工作行过程中，如果系统出现故障，应能够发出报警信号；
⑤多参数水质检测系统应具有接受简单的外部操作指令，进行单一或多种水质参 数采集方式和控制微处理器发送采集数据到外部上位机的功能；
⑥为适应多参数水质检测系统未来的网络化发展，应具有与外部的通讯接口；
2.2系统总体设计方案
通过对多参数水质检测系统的需求进行分析，以模块化多传感器技术为依托，系统总体设计方案如图1所示。其包括传感器探头集成、数据采集模块、数据处 理和显示模块等，下面分别简略介绍各个主要模块。
图1 系统总体设计框架
为了实现系统的微型化、多参数检测功能，首先，本系统以多传感器技术为依托，进行传感器探头集成，利用微处理器控制溶解氧、浊度、温度等传感器的工作，依次进行数据采集（具体数据采集详情见后几章文中所述）；其次，采集到的数据，通过单片机ATmega128L进行数据处理，然后进行数据存储，存储方式由软件操作完成；最后，存储的数据可以同时发送到显示模块，进行数据检测的实时显示功能。
3 水质检测系统硬件设计
3.1核心微处理器介绍
核心微处理器在多参数水质检测中，起着关键性作用。它不仅要实现对水质的 PH、溶解氧、电导率、浊度和温度的检测，而且还要实现整个系统的显示和最终 对于检测中心的数据传输。因此，在整个水质检测系统中，选择一款性能优越、 功能强大、价格适中的核心微处理器对于解决系统的全局具有重要意义。 ATmega128L是ATMEL公司AVR系列中最先进的一款单片机，目前在市场上得到了广泛的应用。
3.2浊度传感器介绍
传感器工作原理：当光线穿过一定量的水时.光线的穿透量取决于该水中脏污物的量。当脏污物的量增加时.穿透水样的光线随之减少。浊度传感器测量透过的光线量来计算洗涤水的浊度。
3.3报警装置
在水质检测中，为了保护系统正常运行，当系统一旦出现参数检测错误，为了提醒相关工作人员快速做出反应，由此我们设计了超限报警装置。
在Atmega128L的电路设计中，PE2管脚控制蜂鸣器，一旦监测数据超过我们设置的限制阀值，通过位操作把管脚PE2拉至低电平，那么蜂鸣器便开始报警。
3.4电源电路
在整个多参数水质检测中，必须要给系统提供稳定的电源供给，从而保证各个传感器和采集处理电路及其显示正常工作，以达到准确检测目的。在设计中，综合考虑传感器数据采集、核心处理电路板的数据处理、液晶显示所要求的低噪声、高电源纹波抑制比（PSRR）的电源输出，因此在本系统中，对电源模块的设计显得尤为重要。
基于未来产品的仪器化发展方向，初步设想采用9V电压供电。由于各个模块所需电压不同，整个系统是在混合电压下工作，由此，我们要为系统设计不同的电压供电电路模块。采用开关稳压电源，首先直接把220V的交流电转化为9V直流给系统供电，然后通过三端稳压芯片进行电压转化，分别为系统各个模块供电。
当交流电压转化为9V直流以后，然后进过7805和7806芯片，分别为电路板和pH传感器提供5V和6V激励电压。电容C11和C7为旁路电容，主要作用是利用交流旁路来滤除电源系统中的噪声，提高供电系统的滤波功能，提高EMI性能。电容C6和C8是去耦电容，用于消除负载端反馈回来的高频噪声。二极管D1和D2是防止电源关闭时，电流倒灌。
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论文作者:许舜雯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：水质论文; 参数论文; 浊度论文; 检测系统论文; 系统论文; 传感器论文; 溶解氧论文; 《基层建设》2019年第2期论文;