基于labview的虚拟水环境三参数在线监测系统研究_徐昊

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1、1166化工自动化及仪表第39卷基于LabVIEW的虚拟水环境三参数在线监测系统研究徐昊许国根周雅楠(第二炮兵工程大学，西安710025)摘要提出一种基于LabVIEW虚拟仪器技术的水环境三参数在线监测系统。该系统以LabVIEW软件为平台，应用5B-6(C)型三参数测定仪、NIUSB6008数据采集卡、信号调理电路、E-201-C型复合pH电极和TMP36温度传感器完成水体COD、总磷、氨氮及酸度等指标的实时在线监测，并采用LabVIEW平台下的LabSQL数据库访问工具包访问Access数据库，建立集实时

2、数据存储、处理及历史查询等功能于一体的数据管理平台。通过甲基红模拟废水降解实验，对该系统性能进行了测试，得到了较为满意的结果。关键词LabVIEW水环境监测LabSQLAccess数据库甲基红中图分类号TH865文献标识码A文章编号1000-3932(2012)09-1166-04水环境监测是测定水体中污染物的种类、浓数据上传至便携式PC。与此同时，将野外测量终度和变化趋势，评价水质状况的过程。笔者针对端实时采集的数据通过CDPD无线通信网络实现水环境监测的经常性、连续性及及时性等需求，结远程通信，建立现场数

3、据的实时监测和分析系统。合虚拟仪器开发平台LabVIEW，设计出一种水环同时，通过MicrosoftAccess数据库，进行科学的数［1，2］境三参数(COD、总磷和总氮)虚拟在线监测系据存储和管理。统。该系统测量现场终端由5B-6(C)型三参数测1系统硬件构成定仪、虚拟酸度计和现场便携式笔记本电脑组成，系统总体框架如图1所示。通过数据采集卡和USB转串行通信将采集到的图1系统总体框架结构系统硬件主要由5B-6(C)型三参数测定仪、数据采集卡输入便携式PC机，再经软件数字滤E-201-C型复合pH电极、TMP

4、36温度传感器、信波，得到pH测量值。便携式PC机在LabVIEW号调理电路、USB/RS232Converter、USB6008数据构建的监测系统平台上自动完成数据采集、处理、［3］采集卡和现场便携式笔记本电脑组成。三参数测分析及传送等任务。定仪通过RS232/USB协议转换器将测量的COD、2系统软件构成总磷和氨氮数据输入便携式PC机;复合pH电极本系统基于LabVIEW软件开发平台实现对通过由OP07集成运放构成的高输入阻抗两级信号调理电路，将微小电势信号放大后，由USB6008*收稿日期:2012-0

5、5-03(修改稿)第9期徐昊等．基于LabVIEW的虚拟水环境三参数在线监测系统研究1167水环境三参数的实时监测和数据管理功能。该系采样模式等一系列参数，组成数据采集程序。由统程序设计主要包括实时监测和数据库管理查询于pH电极采集的电位信号频率较低，将滤波器两大模块。其中实时监测包括COD、总磷、氨氮、选为低通并设定低截止频率。经实验调试，确定pH值和温度的监测和数据分析;数据库管理主要采样频率为9000Hz，阶数为3，低截止频率为包括数据存储、查询、修改及提取分析等功能。0．02Hz。［4，5］2．1三参

6、数测定模块电极系数校正部分是酸度计程序设计的关［7］三参数测定主页前面板如图2所示。图中3键，由于复合pH电极除了在测量线性范围较个指标(COD、总磷、氨氮)测量按钮分别对应3普通玻璃电极要小之外，在阻抗、斜率及响应时间个子VI，点击按钮，即可弹出对应测量窗口，并进等方面都具有优势。尤其在斜率方面，复合pH行相关功能操作。电极由于斜率高(接近100%)，在很多情况下都可以一点定位而保持相当高的精度，所以在设计电极系数校正时采用了一点标定法，而没有采用两点逼近法进行斜率的校正，这样也大大减少了操作步骤。与此同时

7、，采用实时的温度补偿和温度监控，更加保证了测量的准确性。温度补偿和监控的外部传感器使用美国AD公司生产的TMP36温度传感器。它无需信号调理，可直接由采集卡采集，并由简单比例系数换算成开尔文温度进行计算，简化了程序编译的复杂度。2．3数据分析模块图2三参数测定主页前面板本系统利用LabVIEW函数选板中的线性拟根据5B-6(C)型三参数测定仪串行口发送数合、广义多项式拟合和指数拟合3种常用拟合控据协议，调用LabVIEW中的VISA节点，分别实现件，构成多类型回归拟合分析模块。它可以将测串口的初始化、串口读、

8、数据存储及关闭等功能。量得到的离散值进行线性或非线性回归运算，得进行串口通信前，须先配置VISAConfigureSerial出拟合曲线、拟合方程、拟合值及均方差等数据分Port节点的各个端口参数，如端口选择、数据比析必要结果。特、停止位和波特率设置。测量的数据采集到PC2．4数据库存储与历史查询模块机时，可存储至数据库。LabVIEW可以通过基于ADO技术的LabSQL总磷与氨氮测定模块与COD在