基于物联网技术的刷卡排污智能监测监控采样系统

毕业设计(论文)课题基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样子系统的设计学 院电子信息工程学院专业（方向）应用电子技术（通信）专业班 级xxxxxx学 号xxxxxxxxxx姓 名xxxxxxxxx完成日期2012年12月2日指导教师xxxxxxxxxx基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样系统的设计基于物联网技术的刷卡排污远程监测监控采样子系统的设计摘 要现在无论是工业、生活等，污染问题都在加剧，而且环境污染问题又存在“全方面、全天候、全时制”的特点，在管理工作方面又是“点多、面广、量大”。为了实现对污染源（COD、PH值、氨氮含量）等污水监测因子的有效监测、控制排放和样本采集，我们采用了科学化、信息化、自动化的现代高科技手段，针对现场控制要求，研发了基于物联网技术排污、采样自动控制系统，来实现合理的排污收费及信息管理。实际运用表明，该系统精度高，运行稳定，通过GPRS网络上上位机和下位机的高效通信，实现了排污、采样自动化控制，是我们倡导绿色环保物联网的发展之一。关键词：环境污染 物联网 GPRS 25ABSTRACT Now whether industry、life, pollution problems are on the rise, and environmental pollution problems are all aspects, all-weather, full-time system characteristics, in the management work is point more、wide coverage and large quantity. In order to realize the pollution sources (COD、PH value、ammonia nitrogen content) sewage monitoring factor of the effective monitoring, control emissions and sample collection, we adopt the scientific, information, automation of modern high-tech means, in view of the field control requirements, developed based on content networking technology of pollution emission, sampling automatic control system, to realize the reasonable pollution charges and information management. The practical application shows that the system precision, stable operation, through the GPRS network on the upper machine and lower machine efficient communication and realize the automatic control of pollution emission, sampling, we advocate the development of green environmental protection one of things networking.Keywords :Environmental Pollution Web of Things GPRS 目录摘 要IABSTRACTII目录III1 引言12 物联网技术22.1 物联网的含义22.2 物联网的发展22.3 物联网的技术优势33 系统组成43.1 排污系统总体结构43.2 现场控器53.3 数据采集器53.4 中心平台53.5 系统参考标准54 系统模块划分64.1 刷卡控制模块64.2 账户管理模块64.3 用户信息管理模块64.4 数据采集模块74.5 采样子系统模块75 采样子系统组成75.1 采样子系统工作过程75.2 控制策略95.2.1 自动采样控制模式95.2.2 远程控制模式106 采样子系统的硬件电路设计106.1 采样子系统主要控制电路组成106.1.1 步进电机116.1.2 ULN2003A驱动146.1.3 小结156.2 采样子系统的功能器件介绍156.2.1 DS1302时钟芯片156.2.2 蠕动泵176.2.3 流量传感器186.2.4 DSl8B20 温度传感器186.3 采样子系统的智能控制执行部件217 采样子系统的软件环境217.1 程序设计的语言选择217.2 软件设计227.3 主要软件模块介绍227.4 数据传输的通信协议237.4.1 RS323接口标准237.4.2 通讯协议238 总结269 致谢2710、参考文献281 引言水是生命之源，是人类生活中不可缺少的资源。然而迄今为止，人类还未在除地球以外的其他星球上发现水源。而近年来，人们大量的生活用水，或工厂排放的废水、污水等，都造成了严重的水体污染。据统计，我国三江四河的污染问题各不相同，总的来说我国地表水资源质量现状，符合地面水环境质量标准的、类标准只占32.2%（河段统计），符合类标准的占28.9%，属于、类标准的占38.9%，如果将类标准也作为污染统计，那么就是说我国河流长度有67.8%已被污染，约占监测河流长度的2/3。从这些数据上我们可以看出我国水污染情况的确十分严峻。比如最近几年的湖南岳阳砷污染事件、江苏太湖蓝藻事件等水污染事件，都给了我们一个严厉的教训，我们必须及时采取有效措施要保护水资源。本基于物联网技术排污、采样自动控制系统，对于强化水污染源监督管理，提高环境监管效能，促进达标排放和污染减排，进一步改善水环境质量有着重要意义2 物联网技术2.1 物联网的含义物联网当今高新科技时代应运而生的新一代信息技术，英文名“The Internet of things”。顾名思义，也就是说物联网就是“物物相连的互联网”。细看呢，物联网的真正含义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2.2 物联网的发展联网(Internet of Things)这个名词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。到2009年8月份温总理提了“感知中国”这个理念后,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”。于是，物联网在中国受到了全社会极大的关注。那么总的来说物联网是1999年诞生，到2005年普及，2009年进入中国社会的世界观。因此，我们说现在的物联网是“中国制造”的世界化大概念，它在中国已经开始扎根、发展，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。 从技术层面来讲，纵观信息技术的发展过程，物联网是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息化的第三次浪潮（如图2.1所示：），它的成长来源于传感网、互联网（移动通信）、云计算，以及智能信息处理等信息技术的发展，还有应用需求和供给创新的双轮驱动。这些都是技术革新给物联网带来的实质性优惠。图2.1 信息技术的发展2.3 物联网的技术优势及应用“全面感知”此特点具体体现在物联网技术是利用传感器、射频识别（RFID）、二维码、全球定位系统GPS、摄像头等感知仪器设备对商品、动植物等各种客观存在、可测量的物理实体所处位置、环境、状态进行实时、精细感知。“无缝互联”此特点是指现在所有物品能够通过移动通信网络、互联网连接在一起，物联网能更好地合理运用这层关系，使得客观事物彼此之间的协作和互动更为精准、密切。“高度智能”这个就体现在由于物与物之间存在着内在的本质联系，因此物联网能实现对生产、管理和消费过程智能化的优化决策与高效实施。回归本设计，我们运用物联网进行上位机和下位机之间的通信，就是瞄准了物联网的这三大优势。运用物与物之间的联系，实现现场控制的高度智能，而这种高度智能化的控制，被广泛的应用于各种行业中，如智能建筑、智能医疗、智能物流、智能交通等等。3 系统组成3.1 排污系统总体结构本设计主要是由中心平台、有线无线网络和现场控制器三大部分组成的。中心平台的硬件包括通信服务器、web服务器、网络交换机等；软件平台采用 Windows XP，支持 GIS；数据库采用 SQL Server 2000；web服务器软件开发语言选用C#，前端通讯服务器软件选用C+；通讯协议采用 TCP/IP，HJ/212-2005（污染源在线自动监控监测系统数据传输标准。）现场控制器主要是实现对现场污水的流量、COD信息，PH值和氨氮等污染物含量等数值的采集，通过有线或无线网络与中心平台软件进行数据交换，并实现污水阀门的自动控制。结合上述内容，基于物联网技术的排污自动控制系统的总体结构如图3.1所示：图3.1 系统总体结构3.2 现场控器现场控制器主要是有硬件部分构成，它涵盖了排污过程中采集留样的模块，整个流程通过上位机的信息更新处理下达数据采集器发出的开关命令后，单片机就驱动步进电机进行选择容器，和抽水操作。样本的采取自动采取方便了我们队污水监测、排放的实施，整个过程了大大提升了监测过程的智能化程度。3.3 数据采集器数据采集传输部分主要具有对环境监测因子（COD、PH值和氨氮含量等）以及流量，流速的集成采集、存储和通讯功能。我们的数据信息通过串口，运用TIP/CP协议和上位机进行传输，在上位机的存储单元进行信息存储。3.4 中心平台我们的中心平台主要有刷卡器和计算机构成，刷卡器主要负责的是读取卡里面的信息，通过串口将信息交由计算机进行管理。其中涉及了通信软件，监控软件，刷卡软件和数据库技术。3.5系统参考标准 针对排污系统的特殊性，确保系统的开放性、可扩展性和灵活性，在设计中参照了以下标准：GB/T13729-92 远动终端通用技术条件GB/T13730-92 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB2423-92 电工电子产品基本环境试验规程GB/T13926.4-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性DL/T686-1999 电力网电能损耗计算导则GB8566-88 计算机软件开发规范GB8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南DL476-92 电力系统实时数据通信应用层协议4系统模块划分整个排污系统我们总共将其分为了五个模块：（中心平台）刷卡控制模块；账户管理模块；用户信息管理模块；数据采集模块；采样子系统模块。这五个模块通过物联网进行信息交换，实现通信。4.1 刷卡控制模块 刷卡控制模块主要由 FM1702SL 射 频读写器、天线与 IC 卡组成， FM1702SL是 采 用 0.6 m COMS EEPROM工艺，支持 13.56MHz频率下 LTYPEA 非接触式通信协议，支持多种加密的算法，兼容飞利浦的 MF（SPI 接口）读卡芯片。在系统中，采用射频 IC 卡由中心平台进行充值处理，可随时到现场刷卡，实现排污的预付费。 4.2 账户管理模块账户管理模块属于上位机部分，它的主要功能就是将刷卡模块传输过来的信息经行处理，根据用户指令，对卡上金额进行充值和扣费处理，并将信息送入数据库，让数据库进行整合，保存。4.3 用户信息管理模块此模块主要是有数据库组成，通过对数据库的使用，实现对用户账户，排污信息的高效智能化的管理。并且伴有实时更新的功能，和定向选取的功能，能够方便用户及时查看排污信息。4.4 数据采集模块数据采集模块主要具有对环境监测因子（COD、PH值和氨氮含量等）以及流量，流速的集成采集、存储和通讯功能。并能将数据信息通过串口，运用TIP/CP协议和上位机进行传输，在上位机的存储单元进行信息存储。4.5 采样子系统模块采样子系统主要负责的是接受数据采集器发出的开关命令，现场控制采样过程。当接收到上位机发来的开关命令后，单片机就驱动步进电机进行精确定位，选择容器后便驱动步进电机伴随蠕动泵开始抽水，并不断与检测仪互通信息。把系统记录的采样情况，采样时间和监测因子的实时状态数据返回给上位机，方便了上位机的数据更新和管理。本小组主要负责的就是对污水进行采样的模块，本人主要负责的是模块单片机控制程序的编写和调试工作，下面是采样检测模块的详细介绍。5 采样子系统组成5.1 采样子系统工作过程如图5.1所示：图5.1 采样过程图 根据采样子系统的工作过程图，总的概括了采样子系统包含以下功能： 1、系统具有远程控制的通讯功能，采用标准的RS232接口，自动实现远程控制采样、远程修改参数、远程获取采样记录等功能。 2、 系统具有多种模式取样功能，能实现瞬时单样、瞬时多样、时间等比单样、时间等比多样、流量等比单样、流量等比多样、比对采样等多种采样模式下的操作。 3、 系统具有样品恒温保存功能，当样品采集后，在温度控制系统控制下，能实现对样品的恒温保存。 4、系统具有采样记录功能，能够高效、智能地记录每次采样的采样时间、采样量、采样模式、采样的指定瓶号等信息。最多可存贮200条记录 5、 系统具有断电保护功能，当发生意外断电且再度上电情况时，水质自动采样器能恢复掉电前的状态，所设定的参数不变，并能继续完成后续采样。 6、 系统具有故障、自诊断功能，具有故障报警、显示与自诊断功能，有自动保护功能，能对故障自动上报。7、 系统具有管路自动清洗、废液回流的功能，还具备水样正冲洗、反冲洗功能，能自动排出仪器内残留的水样，自动清洗采样管路。5.2 控制策略5.2.1 自动采样控制模式在采样器的定义中，采样模式有多种多样，具体可分为遥控自动采样、现场自动采样，瞬时单样、瞬时多样、时间等比单样、时间等比多样、流量等比单样、流量等比多样、比对采样，平行采样、固定采样等等。通过选择适宜的采样模式，规定采样时间，采样间隔，采样周期等等，在我们所研究的此系统中，我们运用到的是流量等比单样模式。此模式的运行是按废水的瞬时排放量的一定比例（如：千分之一，万分之一）来确定单次采样量，按一定间隔时间连续多次采集，从而使得各个时间段的样品组成一个综合标本。这样的采样模式有利于对污水整体的状况作解释，具有全局性。这种模式在实际运用中适合排污量波动较大的排污单位的总量监测、收费监测等。如图5.2所示，图5.2 流量等比模式的运用在子系统中，由数据采集模块向现场采集器发出采样命令，现场采集器接收到采集命令就返回信息，进行流量询问，流量询问。然后数据采集模块再次向现场采集器发送具体命令，现场采集器接受命令后就开始工作，按照协议要求，将样本注入指定的采样瓶中，并记录采样信息。5.2.2 远程在控制模式在采样子系统的工作过程图中，有接收采样命令的过程，这个过程专业地讲也就是系统远程遥控的过程，这也是本系统的特点。在本系统中我们采用物联网进行模块间的通信。监控中心通过GMS/GPRS发送采样数据命令，通过无线数据采集传输装置将指令传输给采样模块中的控制器（主控电路），使得采样操作得以运行。这就是系统远程遥控的过程。6 采样子系统的硬件电路设计本模块形象化地可以说是一个自动采样器，从硬件电路的角度来说，它是在单片机的控制下，采用步进电机配合蠕动泵将水样采入仪器，通过样本分配系统将水样送入指定的采样瓶中，所采集的水样通过恒温系统温度恒定在4，从而完成水样的自动采集、自动分配和恒温保存过程的器件。硬件联系框图如图6.1所示。图6.1 硬件联系框图6.1 采样子系统主要控制电路组成本模块的主要硬件控制电路使用到的器件有STC89C52RC单片机，步进电机，和ULN2003驱动芯片。主电路的电路连接关系如图6.2所示： 图6.2 采样子系统主控电路图6.1.1 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。因此，我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机角位移量，从而达到准确定位的目的。本设计使用的是减速步进电机28BYJ-48，原理如图6.3所示：图6.3 28BYJ-48步进电机步进电机28BYJ48型为四相八拍电机，正常工作电压为DC5VDC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号都与步进电机的某一相相对应或两相绕组的通电状态改变一次，如此，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。 1、拍数拍数的意思是指完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需要的脉冲个数。以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 2、步距角步距角对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。以基本步距角1.8的步进电机为例（现在市场上常规的二、四相混合式步进电机基本步距角都是1.8），四相八拍运行方式下，每接收一个脉冲信号，转过0.9，在这种情况下，我们可以计算每秒钟接收400个脉冲，那么转速为每秒400*0.9=360，相当与每秒钟转一圈，每分钟60转。其主要技术参数如表6.1所示：电机型号电压V相数相电阻10%步距角度起动转矩100p.p.sg.cm28BYJ-48543005.635/64300启动频率p.p.s定位转矩g.cm摩擦转矩g.cm噪声dB绝缘介电强度减速比550300-35600VAC1S1:646.1.2 ULM2003A驱动由于单片机的接口信号不够大，所以我们必须在单片机接口外加一块驱动芯片。本设计使用的是ULN2003A驱动芯片。我们的步进电机的红线接电源5V，橙色电线接P1.3口，黄色电线接P1.2口，粉色电线接P1.1口，蓝色接P1.0口。驱动方式如表6.2所示。 表6.2 驱动方式对照表导线颜色123456785红+4橙_3黄_2粉_1蓝_单片机端口信号通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口，相应的电路连接关系如图6.4所示： 图6.4 驱动的连接方式6.1.3 小结总的来说，步进电机的中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。当定子的一个绕组通电时，则会产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的方向和转子磁场方向不在同一条直线上，那么定子和转子的磁场将产生一个扭力将定子扭转。同理，当依次改变绕组的磁场时，就可以使步进电机正转或反转(比如通电次序为A-B-C-D正转，反之则反转)。而改变磁场切换的时间间隔，就可以控制步进电机的速度了，这就是步进电机的驱动原理。6.2 采样子系统的功能器件介绍6.2.1 DS1302时钟芯片DS1302是DALLAS公司推出的一款涓流充电时钟芯片，其内部含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口实现与单片机之间的通信。实时的时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，在时钟操作中，可通过AM/PM标志位决定到底采用24还是12小时的时间格式。 1、芯片的结构表6.3 DS1302芯引脚介绍 DS1302的外部引脚功能说明如表6.3所示：X1，X232.768kHz晶振引脚GND地RST复位I/O数据输入/输出SCLK串行时钟VCC1电池引脚VCC2主电源引脚DS1302的内部结构主要由移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及RAM组成。如图6.5所示： 图6.5 DS1302芯片内部结构 2、DS1302在模块中的运用采样模块具有信息记录的功能，其中采样时间的实时显示和记录，就用到时钟芯片，还有在采样的时候，我们需要设定采样时间间隔，这个时间就有时钟芯片来提供。这样可以方便样本的实时提取，和对采样时间的记录。6.2.2 蠕动泵 1、蠕动泵的工作原理如图6.6所示： 图6.6 蠕动泵工作原理蠕动泵很形象的可以比喻成用手指夹挤压一根充满流体的软管，当我们的手指挤压软管不断向前滑动时就可以驱动软管内流体向前移动。蠕动泵的实际工作原理也是如此，它的滚轮就像我们的手指，不断挤压流体。蠕动泵通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来实现对流体的输送。在泵内，随着滚轮的移动，管内形成负压，液体随之开始流动。 2、蠕动泵在模块中的运用 本模块中主要使用蠕动泵来完成抽水的工作，当模块接收到数据采集模块的采样命令时，便开始工作。蠕动泵在步进电机的带动下开始转动滚轮，通过滚轮对流体的挤压进行抽水操作，而且可以通过控制步进电机的正转和反转来控制蠕动泵滚轮的正反转，这样也就可以实现对污水的正抽水和反抽水操作。6.2.3 流量传感器 1、流量传感器的工作原理在本系统中，我们是使用的超声波流量传感器。此仪器主要是由超声波换能器、电子线路和流量显示以及累积系统这几个部分组成。超声波发射换能器主要的是完成将电能转换成超声波的器件，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量值的电信号供给显示和积算仪表进行数值处理。那么通过这个过程，我们就可以完成对污水采集的具体流量进行计算、监测。 2、超声波流量传感器在采样子系统中的运用 在本系统中，超声波流量传感器主要是安装在污水输送管道出水口上部，当采样模块接收到数据采集器的采样命令后，开始采样。超声波流量传感器主要的工作就是感应是否有污水流过输水管，如果检测到油污水流过，就开始记流量，如果没有，就等待工作。6.2.4 DSl8B20 温度传感器1、单线数字温度计 DSl8B20 介绍如图6.7所示： 图6.7 DS18B20图 DS18B20数字温度传感器本身提供了9位(二进制)温度读数，来指示器件的温度。在此之间，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机 CPU 到DS18B20仅需一条线(和地线)。元件的电源可以由数据线本身直接提供而不需要外接电源。它的的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在 l s(典型值)内把温度变换成数字。 2、温度计算DS18B20用9个位来存贮温值度，最高位为符号位，元件的温度存储方式如表4所示： 负温度S=1，正温度 S=0 例如：00AAH 为+85，0032H 为25，FF92H 为-55 表6.4 9位温度存储方式LS Byte： Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit7MS Byte： Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8SSSSSSSSDS18B20用12个位来存贮温值度，最高位为符号位，元件的温度存储方式如表5所示： 负温度S=1，正温度 S=0例如：0550H 为+85，0191H 为 25.0625，FC90H 为-55 表6.5 12为温度存储方式LS Byte： Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit7MS Byte： Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8SSSSS 3、DS18B20在采样子系统中的运用采样模块具有低温保存样本的功能，防止某些样本在常温或高温状态下腐败变质，不利于样本监测因子真实情况的反映，所以在采样模块的采样瓶分布处，设有低温控制装置，DS18B20传感在保温箱中起到对温度检测的作用，方便系统对样本保存温度的控制操作。在实际工作中，DS18B20传感器与继电器相连，继电器主要用来控制低温控制装置电源的开合，当温度大于样本保存适宜值时，传感器就给继电器传送启动信号，使得继电器吸合通电，启动低温控制装置，形象的说就像冰箱的制冷过程，当温度降至样本保存温度适宜值时，传感器发送断开信号，使得继电器与电源断开链接，让低温控制装置停止继续降温。这就是DS18B20在采样子系统中的作用。6.3 采样子系统的智能控制执行部件执行部件主要由步进电机、分配悬臂、采样瓶等组成。本设计设置了07号8个采样瓶，有1号步进电机控制纵向臂杆，由2号步进电机控制横向臂杆，横向臂杆控制污水输送管与瓶口对位。等对位成功后，步进电机就开始带动蠕动泵抽水，当采样瓶中水量达到规定值时，纵向臂杆控制将横向臂杆旋转45继续按找操作要求进行抽水操作。在每次重启系统后，横向臂杆自动复位，回到0号瓶口。简图如图6.8所示： 污水输送管图6.8 智能执行部件7 采样子系统的软件环境 7.1 程序设计的语言选择本模块的软件环境主要是选择了C语言进行编写。相对于单片机汇编语言，C语言是一种编译型程序设计语言，它不但兼有多种高级语言的特点，而且也兼有汇编语言的功能。还有，C语言具有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言它又是一种结构化程序设计语言，它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外，C语言程序还具有完善的模块程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。所以，在当今单片机程序设计中，C语言已逐渐成为软件开发的一个主流。总的来说，使用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的目标系统。 7.2 软件设计软件设计流程如图7.1所示：图7.1 软件设计流程图7.3 主要软件模块介绍本模块程序主要完成功能是驱动两个步进电机按要求进行运转。下面所示程序为整个程序的一部分：void ZHUAN_FFW(uint m) uint i,j; for(i=0;i64*m;i+) for(j=0;j8;j+) P0=FFWj; if(CK=1) break; delay(); 电机正转子函数，采用八拍的驱动方式，所以就j8；步距角是5.625，减速比是1:64，所以i64*m，当m=1时，转45度。7.4 数据传输的通信协议7.4.1 RS323接口标准 仪器采用被动的方式，上位机计算机采用主动的方式。 通讯波特率为：4800bps，数据帧格式为1位起始位、8位数据、 1位停止位、无检验为。7.4.2 通讯协议 1、命令格式：（采样模式控制命令）S A BB CC D 命令说明： S：为采样开始字符，为ASCII码53H。 A：为采样模式，ASCII码（HEX形式表示），有四种工作模式。 A=1，瞬时采样工作模式； A=2，时间等比工作模式； A=3，流量等比采样； A=4，比对采样；BB：在瞬时采样模式下，为采样周期；在时间等比、流量等比 模式下为采样间隔时间。 CC：采样瓶号的设定： 设定采样模式0,1,2中的指定瓶号，用HEX码形式表示， HEX码由二进制组成，其定义如下： BIT ： 7 6 5 4 3 2 1 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 BIT6-BIT1：对应6-1号瓶是否要取样，BIT0为保留位。BIT7：BIT7=1为除了进行指定模式1,2,3,4中对指定的瓶号取样 外，还需要进行固定溶剂抽样，即在取1号瓶的同时，以 同样的方式采取平行样存放入7号瓶中。BIT7=0不进行固 定溶剂的抽样，只3执行指定模式中瓶号的抽样。 例如：CC=1EH（00011110），此时的取样瓶号为：1,2,3,4号瓶。D：单次取样量： 即采样一次向瓶中加入的量。ASCII码（HEX形式表示），假设瓶子的容量为400ml，单次采样量大致定义如下： D=1，20ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样20次； D=2，40ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样10次； D=3，80ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样5次； D=4，100ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样4次； D=5，200ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样2次；D=6，400ml，此时要将一个采样瓶采集满，则需要采样1次； 2、命令格式：（采样周期设置命令）P XX YY ZZ 命令说明：P：为采样开始字符，为ASCII码 50H XX：为时段采样周期，单位：分钟。ASCII码（HEX形 式表示）。调节范围：01-240分钟，HEX范围为： 01H-F0H。 YY：为流量采样周期，单位：分钟。ASCII码（HEX形 式表示）。调节范围：01-240分钟，HEX范围为： 01H-F0H。 ZZ：为保留字，将其定义为00H。 命令的应答信号： 如果在远程取样模式下，则接受正确后返回1AH； 如果不是在远程取样模式下，则接受正确后返回ABH； 如果在远程取样模式下并且取样瓶已满，则返回AAH； 如果在远程取样模式下并且正处于采样状态下，则返回ACH； 3 、命令格式：（采样器状态读取命令）02H S （53H）03H 命令说明：02H为包头，S为STATE的缩写，ASCII码为53H， 03H为包尾 命令信息返回格式：A B C DDDDDD E （10个字节） 信息返回格式含义： A：采样器工作模式，=0，为远程模式；=1，为现场模 式； B：采样器采样模式，=1，瞬时采样工作模式；=2，时 间等比工作模式；=3，流量等比采样模式；=4，比对 采样模式。 C：固定取样标识，=0，不固定取样；=1，固定取样。DDDDDD：分别表示0-5号瓶的状态，=0，表示未满；=1，表 示已满。 E：采样器的工作状态，=0，采样器处于等待状态，=1， 采样器处于工作状态。 例如：回归设计中，我们采用的是流量等比采样，那么 如果返回信息为：0 3 1 0111011，表示的含义是采样器是采用的远程流量等比工作模式，进行固定剂取样，此时采样器正处于工作状态，瓶1号，2号，3号，5号，7号瓶已满 。8 总结本系统建立的目的是通过对重点污染源排放状态的自动监控，及时、准确、全面地反映水污染现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划、环境评价提供客观的科学依据。因此，我们整个排污系统由刷卡控制模块；账户管理模块；用户信息管理模块；数据采集模块；采集留样模块五大模块构成，采用了计算机、通讯和自动化领域最新的产品和技术，从而构建新一代排污自动控制系统。通过对本方案系统的实施，可改变传统的排污系统的单一性，变得多样、高效。而且数据库的管理和新型的物联网通信，大大提升了在线监控系统的开放性，进一步加强了系统自动化处理能力，并扩展了数据监控平台的功能；构建成了集污染源排放现场数据和治污设施运行情况监控、数据自动化与智能化分析处理、可视化表现和指挥调度为一体的污染源远程监控平台，并实现了环境事件处理应急指挥调度的现代化。该系统方案适用于各级环保局以及工矿企业的应用，具有标准化、高科技和规模易扩展等特点。9 致谢在本设计的研究当中，我的导师给我了很多宝贵的建设性意见。在我遇到困惑时，他都能耐心地指导，给我指出错误。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我，让我懂得做学问、学技术要谦虚谨慎。在此，我还要感谢和我共同完成毕业设计的伙伴们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本设计的顺利完成。10、参考文献1 王保云. 物联网技术研究综述 J. 电子测量与仪器学报 2009， （12 ：23 ） 1-6.2 陈卫兵.基于 GPRS 的远程电力计量监测系统J.南通职业大学学报，2005， （4 ：19 ） 13-16.3 王永虹， 徐 炜，郝立平.STM32 系列 ARM Cortex-M3 微控制器原理与实践M.北京：北京航空航天大学出版社，2008：10-30.4 刘天成. 基于 FM1702SL 的 USB 接口的 RFID 读卡器的设计J.赤峰 学院学报： 自然科学版， 2009， （6 ： 25 ） 37-38.5 彭伟. 单片机C语言程序设计实训100例M. 电子工业出版社 2012：6.6 边莉 张起晶 黄耀群. 51单片机基础与实例进阶M. 清华大学出版社 2012：1.7 徐爱钧. 单片机原理实用教程M. 电子工业出版社 2011年3月