基于虛擬儀器的污水在線監(jiān)測系統(tǒng)

　　1 虛擬儀器簡介

　　虛擬儀器充分利用計算機(jī)快速運(yùn)算、方便存儲、形象顯示及靈活多樣的特點，把計算機(jī)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(jī)結(jié)合起來，形成新型儀器。這兩者融為一體，構(gòu)成了一臺儀器，功能與傳統(tǒng)硬件儀器相近，甚至更加強(qiáng)大，性能更加穩(wěn)定。

　　虛擬儀器由美國國家儀器公司提出，經(jīng)過多少年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)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(qiáng)大的功能擴(kuò)展。把以前由廠家決定的儀器功能轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)

　　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(fù)雜，不可能在靠近中控室附近.所以本文中應(yīng)用了無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，把傳感器測量到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行集中處理，方便了數(shù)據(jù)綜合分析，可以靈活的安裝傳感器，不再受位置影響。

　　這里應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)模塊是X124L01，此無線網(wǎng)絡(luò)模塊可以支持2 M的數(shù)據(jù)量，能夠很好的解決大數(shù)據(jù)量的問題。通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)后，在調(diào)理板進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)理及轉(zhuǎn)換。然后通過USB數(shù)據(jù)采集卡送到計算機(jī)，如圖1所示。

　　3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

　　3.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　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(quán)限內(nèi)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(shù)據(jù)報表能夠生成一份自己的存檔。

　　2)遠(yuǎn)程監(jiān)測功能 遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場的實時場景，監(jiān)測現(xiàn)場儀器的運(yùn)行狀態(tài)，并且保存運(yùn)行狀態(tài)記錄。

　　3)數(shù)據(jù)存儲、查詢、發(fā)布和統(tǒng)計功能采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后存儲到本地數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)全部數(shù)據(jù)查詢、按時間查詢以及按數(shù)字量查詢的查詢功能，并對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行添加、修改和刪除，還可生成報表。

　　4)超限報警功能通過設(shè)置各參數(shù)儀表量程和超標(biāo)界限能夠提供多樣化、靈活的報警功能，當(dāng)檢測到參數(shù)值超限時報警燈點亮，可以保障現(xiàn)場設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　5)小波濾波功能可以消除在數(shù)據(jù)采集過程中真實信號受到干擾噪聲的影響，保證數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析，并且與經(jīng)驗知識庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，利用當(dāng)前的數(shù)據(jù)對未來的發(fā)展趨勢做預(yù)測，這種預(yù)測是建立在對數(shù)據(jù)的綜合分析以及大量實際經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，具備一定的準(zhǔn)確度，能夠為最終決策提供意義重大的指導(dǎo)作用。

　　上位軟件的實現(xiàn)是系統(tǒng)的關(guān)鍵，這里應(yīng)用了LabVIEW軟件進(jìn)行編程實現(xiàn)。對于污水在線監(jiān)測系統(tǒng)，先要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本文通過數(shù)據(jù)采集卡USB2832對所有物理量和化學(xué)量和進(jìn)行信號采集，然后再送到計算機(jī)進(jìn)行各個參量的監(jiān)測及記錄。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。